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阵列式麦克风在电视机上的应用

未知 2019-03-14 18:18

随着国家三网融合政策地推进并落实,电视机作为家庭的娱乐终端,也将带来一些非常积极的变化。例如,像深圳创维在2010年2月就率先研发成功了“聊天电视”,随后海信、TCL等家电厂家也推出相似的产品。

在聊天电视中,麦克风的语音收集就变得非常重要。目前多数聊天电视基本上都是使用了单个麦克风进行收音,可能是有线麦克风,也可能是无线麦克风。采用单个麦克风收音,会带来以下一些问题。

● 用户体验不好

即用户在视频聊天的过程中,需要手握着,或者尽量靠近麦克风来说话,感觉不好;特别是很多家庭成员要一起聊天时,更显得拥挤不堪。

使用有线麦克风,连接线显得很啰嗦,而且影响家庭的装饰;无线麦克风在人移动速度稍快时,都容易出现断音;而且无论采取哪种方式,用了一段时间后,都需要更换电池或者再次充电。

● 成本较高

目前在聊天电视上,采用无线麦克风,载波调制为2.4GHz的方式,已经成为主流,但是这种方式的成本明显偏高。

针对上述两个问题,我们提出使用阵列式麦克风应用在电视上,可以较好解决这两个问题。



阵列式麦克风

阵列式麦克风(Array Microphone),又名麦克风阵列(Microphone Array),即设置两组以上麦克风,并以这些麦克风对音讯进行侦测,所得到的资料交由数字信号处理器(DSP)进行比对,用以还原声音的原貌,并消除背景杂音。阵列式麦克风目前是HD Audio的标准之一。Windows Vista已可以支持阵列式麦克风。

阵列式麦克风通过对拾取的多路语音信号进行分析与处理,使阵列形成的波束方向图主瓣对准目标语音,“零点”指向干扰源以抑制干扰信号,从而尽可能地获取目标语音。其中波束方向及波束主瓣宽度与麦克风的间距、麦克风数目、麦克风的摆放位置、声源入射角及采样频率紧密相关。波束的形成不仅消除了使用单个麦克风时需人工调节麦克风指向性问题,而且可以使输出语音的信噪比大幅度提高,从而无需人工干预亦可获得高质量的语音。

使用传统麦克风说话时,人需要尽量靠近麦克风,对于系统来说,靠近麦克风说话的就是“主音”,系统获得较大的输入。而对于旁边的杂音,或者对话者从扬声器输出的声音相对“主音”来说,幅度都是比较小的,都属于“干扰音”。这样系统可以更准确过滤掉“干扰音”,保留“主音”。在这种传统的麦克风拾音过程中,回声的问题并不突出。而在应用阵列式麦克风时,回声问题则需要重点关注。

回声是指在扬声器播出的声音在被受话方听到的同时,语音信号也通过多种途径被麦克风拾取,重新回输至原说话人处。回声通过的路径各不相同,也就产生了不同的延时回声,包括直接回声和间接回声。直接回声是指扬声器播出的声音未经任何的反射直接进入麦克风,这种回声的延时最短,它同远端说话者的语音能量,扬声器和麦克风间的距离、角度、扬声器的播放音量,麦克风的拾音灵敏度直接相关。而间接回声是指扬声器播出的声音经过不同的路径(如房屋或房屋内任何的物品)一次或多次反射后进入麦克风后所产生回声的集合。房屋内任何物品的移动或改变都会改变回声通道。因此这种回声的特点是多路径和时变的。

在阵列式麦克风应用中,由于人在说话时,不再需要紧贴麦克风,相对而言,人的“主音”对麦克风的影响力可能会降低,即旁边的“干扰音”有可能会干扰“主音”,导致系统无法正确识别哪个才是真正的“主音”。特别是在聊天过程中,对方的声音从扬声器出来,如果声音比较大,会被麦克风重新获取,被对方再一次或者多次听到他本人说过的话。这就是在应用阵列式麦克风所要面对的最大的难题。

简而言之,在应用阵列式麦克风过程中,建议关注以下几个问题:收音范围是否足够宽;收音距离是否足够远;收音的效果是否足够清晰;回声的问题是否得以较好的消除。其中收音范围可以通过更换麦克风的个数以及麦克风的摆放位置来调整;而收音的距离和清晰度等可以通过调整麦克风的灵敏度来配合,本文不作过多的论述。由于对于回声的问题最难处理,本文也试图提出一些个人的想法。

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