ПРИЕМ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ В ШУМОВОЙ ОБСТАНОВКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХЭЛЕМЕНТНЫХ МИКРОФОННЫХ РЕШЕТОК

Столбов М.Б., Тхе Куан Чонг. Прием речевых сигналов в шумовой обстановке с использованием двухэлементных микрофонных решеток // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 5. С. 850–857. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-5-850-857

Предмет исследования. Рассмотрены практические вопросы дистанционного приема речевых сигналов в сложной шумовой обстановке с использованием двухэлементных микрофонных решеток (МР2). К настоящему времени теория МР2 хорошо разработана, однако применение МР2 в конкретных условиях требует специального рассмотрения. Методы. Выполнен сравнительный анализ алгоритма суммирования и дифференциального алгоритма обработки сигналов МР2 в частотной области. Основные свойства МР2 с алгоритмом суммирования и дифференциальными алгоритмами исследованы на основе использования аналитических моделей. Проведены экспериментальные исследования алгоритмов на записях, сделанных в безэховой камере и в натурных условиях. Рассмотрены сценарии точечного когерентного источника и распределенного источников шума. Основные результаты. Результаты экспериментальных исследований показали существенное преимущество дифференциальных алгоритмов обработки сигналов по сравнению с алгоритмом суммирования. Для различных вариантов дифференциальных алгоритмов достигнуто подавление уличного шума 10–12 дБ. Дополнительным преимуществом дифференциальных алгоритмов является возможность формирования нуля в направлении точечного источника помехи. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть применены при проектировании систем голосового управления, в оборудовании видеокамер, в портативных системах звукозаписи, в системах акустического мониторинга. Результаты анализа алгоритмов МР2 также могут быть использованы при разработке компактных микрофонных решеток, а также микрофонных решеток с большим числом элементов.

1. Guerin A., Le Bouquin-Jeannes R., Faucon G. A two-sensor noise reduction system: applications for hands-free car kit // EURASIP Journal on Applied Signal Processing. 2003. V. 11. P. 1125–1134. doi: 10.1155/S1110865703305098
2. Heng Z., Qiang F., Yonghong Y. Speech enhancement using compact microphone array and applications in distant speech acquisition // Chinese Journal of Electronics. 2009. V. 18. N 3. P. 481–486.
3. Goldsworthy R.L., Delhorne L.A., Desloge J.G., Braida L.D. Two-microphone spatial filtering provides speech reception benefits for cochlear implant users in difficult acoustic environments // Journal of the Acoustical Society of America. 2014. V. 136. N 2. P. 867–876. doi: 10.1121/1.4887453
4. Кривошейкин А.В., Перелыгин С.В. Микрофонная решетка для реализации направленной акустической антенны // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58. № 3. С. 221–225. doi: 10.17586/0021-3454-2015-58-3-221-225
5.  Microphone Arrays. Signal Processing Techniques and Applications / Eds. M. Brandstein, D. Ward. Springer-Verlag, 2001. 402 p.
6.  Benesty J., Chen J. Study and Design of Differential Microphone Arrays. Springer, 2013. 184 p.
7.  Benesty J., Chen J., Pan C. Fundamentals of Differential Beamforming. Springer, 2016. 129 p.
8.  Benesty J., Cohen I., Chen J. Fundamentals of Signal Enhancement and Array Signal Processing. Wiley-IEEE Press, 2017. 440 p.
9.  Vary P., Martin R. Digital Speech Transmission: Enhancement, Coding and Error Concealment. Wiley, 2006. 644 p.
10. Buck M., Wolff T., Haulick T., Schmidt G. A compact microphone array system with spatial post-filtering for automotive applications // Proc. IEEE Int. Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing. Taipei, Taiwan, 2009. P. 221–224.
11.  Buck M., Rößler M. First order differential microphone arrays for automotive applications // Proc. 7^th Int. Workshop on Acoustic Echo and Noise Control (IWAENC). Darmstadt, Germany, 2001. P. 19–22.
12. Олейников А.Н., Бородавка А.В. Основные направления совершенствования средств акустической разведки // Радиотехника. 2017. № 189. С. 189–194.
13. Столбов М.Б., Перелыгин С.В. Алгоритмы двухэлементной микрофонной решетки для выделения речевых сигналов в присутствии когерентных помех // Цифровая обработка сигналов. 2017. № 4. С. 34–39.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License