利用麦克风数组抑制背景噪声

麦克风数组解决方案的例子

　　以下采用美国国家半导体的远场抑制麦克风数组放大器LMV1088作为麦克风数组解决方案的一个例子，它可为语音应用提供高至20 dB的背景噪声抑制。LMV1088是一个模拟定向波束成形解决方案，适用于采用全指向性麦克风的差分式双麦克风端射数组。

　　图中两个麦克风分别位于两条相距约1.5公分至2.5公分的线上，或保持等同的声波路径距离。说话者与手机或耳机的麦克风距离最好保持2公分至10公分，通过使用图1和图2便可计算出语音信号随距离变化的损耗。

　　LMV1088不仅可为两条声道上的声音、麦克风和放大器信号路径之间的差别提供初始性补偿，并且可执行修正滤波令语音输出更加自然，还可提供频宽限制滤波功能。

　　由于内部放大器增益可通过I2C指令调节，因此可使用不同灵敏度的麦克风，并促使LMV1088的输出信号级能配合模拟输入信道信号的要求，以针对各式各样的通信处理器及设备。

　　LMV1088可支持四种运作模式，并通过I2C命令选择：

　　● 预设模式 – 同时使用两个麦克风进行噪声抑制

　　● 独立模式 – 独立地使用麦克风1或2(无噪声抑制)

　　● 总合模式 – 两个麦克风的输出被相加在一起，使麦克风信号得到6dB增益 (无噪声抑制)

　　LMV1088的模拟特性可提供一些传统DSP解决方案没有的特质：

　　● 无需因迁就背景噪声级及其类型而花费额外的时间去进行噪声收敛运算，进而可为语音信号及背景噪声提供实时反应，并且可消除令人烦厌的短暂语音消失；

　　● 由于不采用子频带频率处理算法，因此不会在输出产生频率失真、卡嗒声和砰啪声或其它的人工假信；

　　● 可加强现行系统中的单声道回声消除处理

　　不同麦克风数组解决方案的比较和测试

　　为了准确比较及测量不同背景噪声抑制方案的效果，所有的测试设置及条件必须一致，以便得到可信的结果。

　　基于以上理由，特别安排了几个标准的测试，其中绝大部分采用的是国际电信联合标准ITU-T Rec. 的P0056e、58e、64e、0830e和ITU-T P835。

　　ITU-T P835专门用于主观性测试，能够有效评估系统中的语音输出质量包括噪声抑制的效能。该规格标准清楚说明评估噪声环境中语音主观质量的方法，特别适合用来评估噪声抑制算法。该方法采用独立的等级标准将测试分为三个独立部分，分别就单独的语音信号的主观质量、单独的背景噪声的主观质量，以及有背景噪声下的整体语音质量(平均意见分数)进行独立的评估。

图3 噪声、远场、语音、优化语音 　　至于IEEE标准方面，可以采用IEEE 1209-1994及IEEE 269_1992两个标准的测试。前者是专门测量电话手机及耳机的传送效果，而后者则针对模拟及数字电话机的传送效果。两个标准的文件均已被IEEE 269-2002文件所取代。 　　将上述的标准综合在一起后便可实现客观的数值测量，并且可准确地评估不同背景噪声抑制解决方案的主观语音质量和电子语音辨识效果。 　　一般来说，系统的噪声抑制数据都是由制造商提供的，它们可能是系统所能达到的最佳水平，但对于某些要求高语音质量的应用而言，这些预设水平可能无法满足应用需求。 　　因此，在解决方案数据表上标明噪声抑制数值是很困难的，甚至有时会产生误导，除非可以明确地说明所有的测试条件。在此方面，一般的数据表都不会提供很详细的数据，即使提供了也不切实际，因为很难想象客户应用的条件与数据表上的测试条件完全吻合。