[发明专利]一种基于麦克风阵列的室内声源跟随与增强方法

权利要求书

1.一种基于麦克风阵列的室内声源跟随与增强方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、对每一路麦克风拾取的模拟声音信号进行抗混叠低通滤波，并对滤波后的模拟信号进行A/D采样和帧划分；

步骤2、对各路声音信号进行帧电平检测，将帧划分为声音帧信号和噪声帧信号，若为噪声帧，则进行存储，若为声音帧，则与上一噪声帧作谱对消；

步骤3、选取参考路信号，根据参考路声音帧估计波长，并将各路声音帧与当前参考路声音帧进行互相关操作，进而估计波达角；

步骤4、根据估计的声波波长、波达角，结合麦克风阵列的几何形状，确定各路声音帧对应的权系数；

步骤5、对各路声音帧进行加权求和确定增强的语音数字信号，并对得到的语音数字信号进行D/A转化，生成模拟信号后传递给扬声器；

步骤6、重复步骤1-5，进行下一帧声音信号处理，直至拾声结束；

步骤1中，抗混叠低通滤波的截止频带为人耳无法听到的20KHz以上的信号；划分的帧时长不应超过掩蔽效应时间，帧间隔应小于帧长，一般人耳前向掩蔽效应最短为5ms，若记采样率为f_s，则能效应持续时间内能采到f_s/200个点，考虑到快速傅立叶变换点数要求，取点为一个最佳帧，其中表示小于且最接近x的整数；

步骤2中，对帧内所有点取绝对值平均得到每一帧信号的判断电平，与阈值电平进行比较从而将该帧划分为声音帧或噪声帧；将声音帧信号FFT与最近一段的噪声帧信号FFT作减法进行谱对消；

步骤3中，对声音信号帧的FFT结果进行分析，选取FFT结果中超过设定阈值的频带范围中心点作为主要频率f_est，结合声速c，反推波长λ_est：

λ_est＝c/f_est；

步骤3中，在对互相关函数作傅立叶变换后，再作逆傅立叶变换，由于当序列相似时函数达到峰值，当得到互相关结果的峰值位置后，即可反解得到序列间时延差，具体计算公式为：

R_f,g[n]＝IFFT{F[n]G^*[n]}

其中F[n]与G[n]为f[n]与g[n]的离散傅立叶变换，G^*[n]表示对序列G[n]取共轭，IFFT{}表示逆傅立叶变换操作；

步骤3中，设任一阵元与参考阵元的间距为d、声速为c，序列间时延差为Δt，则该阵元的波达角为θ＝arcsin(cΔt/d)，所有阵元的波达角取平均即得整个阵列的波达角；

步骤4中，根据数字波束形成算法确定各路声音帧对应的权系数；

步骤4中，对于均匀线阵，设每一阵元k与参考阵元声音信号的相位差为：为了使得波束主瓣对准波达角θ方向，此时在每一阵元处取权系数