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基于麦克风阵列的语音增强算法概述 200433 【摘 要】 【关键词】 【中图分类号】 【文献标识码】 【文章编号】 （一）引言 自适应波束形成是现在广泛使用的一类麦克风阵列语音 在日常生活和工作中，语音通信是人与人之间互相传递 增强方法。最早出现的自适应波束形成算法是 1972 年由 信息沟通不可缺少的方式。近年来，虽然数据通信得到了迅 Frost 提出的线性约束最小方差（Linearly Constrained 速发展，但是语音通信仍然是现阶段的主流，并在通信行业 Minimum Variance,LCMV）自适应波束形成器。其基本思想是 中占主导地位。在语音通信中，语音信号不可避免地会受到 在某方向有用信号的增益一定的前提下，使阵列输出信号的 来自周围环境和传输媒介的外部噪声、通信设备的内部噪声 功率最小。在线性约束最小方差自适应波束形成器的基础上， 及其他讲话者的干扰。这些干扰共同作用，最终使听者获得 1982 年 Griffiths 和 Jim 提 出 了 广 义 旁 瓣 消 除 器 的语音不是纯净的原始语音，而是被噪声污染过的带噪声语 （Generalized Sidelobe Canceller, GSC），成为了许多算 音，严重影响了双方之间的交流。 法的基本框架（图1）。 应用阵列信号处理技术的麦克风阵列能够充分利用语音 信号的空时信息，具有灵活的波束控制、较高的空间分辨率、 高的信号增益与较强的抗干扰能力等特点，逐渐成为强噪声 环境中语音增强的研究热点。美国、德国、法国、意大利、 日本、香港等国家和地区许多科学家都在开展这方面的研究 工作，并且已经应用到一些实际的麦克风阵列系统中，这些 应用包括视频会议、语音识别、车载声控系统、大型场所的 记录会议和助听装置等。 1 文章将介绍各种麦克风阵列语音增强算法的基本原理， 广义旁瓣消除器是麦克风阵列语音增强应用最广泛的技 并总结各个算法的特点及存在的局限性。 术，即带噪声的语音信号同时通过自适应通道和非自适应通 （二）常见麦克风阵列语音增强方法 道，自适应通道中的阻塞矩阵将有用信号滤除后产生仅包含 1.基于固定波束形成的麦克风阵列语音增强 多通道噪声参考信号，自适应滤波器根据这个参考信号得到 固定波束形成技术是最简单最成熟的一种波束形成技 噪声估计，最后由这个被估计的噪声抵消非自适应通道中的 术。1985 年 美国学者 Flanagan 提出采用延时-相加 噪声分量，从而得到有用的纯净语音信号。 （Delay-an