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遠場-近場折中的波束形成器設計及SOPC實現(xiàn)

2010-04-12 00:00:00堯,高天德,郭秀焱,王向輝
現(xiàn)代電子技術(shù) 2010年15期

摘 要:針對語音信號處理中傳統(tǒng)的固定波束形成器,需要給定遠場聲源或近場聲源,導致應用場合受到局限的問題,提出了用最小平方方法實現(xiàn)遠場-近場折中的固定波束形成器設計,給出了系統(tǒng)在SOPC上的實現(xiàn)過程,驗證了該方案具有運算簡單,應用廣泛而且失真度小的特性。關(guān)鍵詞:麥克風陣列; 語音增強; 波束形成; SOPC; FPGA

中圖分類號:TN011文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)15-0107-04

Design of Mixed Near-Filed and Far-Filed Beamformer and Its Application on SOPC

ZHOU Yao, GAO Tian-de, GUO Xiu-yan, WANG Xiang-hui

(College of Marine, Northwestern Polytechnic University, Xi’an 710072, China)

Abstract: Since the near-filed or far-filed sound source has to be configured before the conventional fixed beamformer performs the speech signal processing, a least squares method is proposed to implement the design of a fixed beamformer with the near-filed and far-filed compromise. The implementation procedure of the system on SOPC is presented. It proves that the approach has the characteristics of simple arithmetic operation and less speech distortion.Keywords: microphone array; speech enhancement; beamformer; SOPC; FPGA

0 引 言

高保真音頻已成為當代語音通信系統(tǒng)的重要標準。在許多應用領(lǐng)域如PC、免提電話、助聽器、語音識別系統(tǒng)等,感興趣的語音信號不可避免地伴隨著噪聲、干擾或混響,人們渴望語音可懂度和語音質(zhì)量的提高[1],尤其隨著當今半導體工藝水平的進步,嵌入式處理器的體積不斷縮小,性能不斷提高,當今MEMS技術(shù)取得了突飛猛進的進展,便攜式語音增強系統(tǒng)已成為現(xiàn)實,然而一種有效可行的語音增強算法已成為研究的重點。

寬帶波束形成是麥克風陣列語音增強理論的重要研究內(nèi)容,分為固定波束形成和自適應波束形成。波束形成器的優(yōu)點在于其空間的選擇性[2],將波束對準目標聲源,從而抑制來自其他方向的干擾和混響。假定的固定波束形成(Fixed Beamforming)目標聲源已知,將主瓣限定在聲源的一個固定范圍,同時抑制旁瓣[3],由于固定波束形成器不能自動適應任意聲學環(huán)境,其降噪效果并不明顯[4],但對于干擾和混響的抑制,其方法簡單,效果顯著。傳統(tǒng)的延時-求和(Delay and Sum) 波束形成器,類似于低通濾波器[5-6]),信號經(jīng)過延時求和后便引入了失真。……

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