近距離場を優先的に計測できるマイクアレイ

可优先测量近场的麦克风阵列

• 批准号: 22K03984
• 负责人: 貝塚 勉
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kogakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03984/
• 关键词: マイクロホンアレイ; 雑音除去; 雑音抑圧; 音声強調; マイクアレイ; 音声通話

携帯電話やヘッドセット等の接話型の通話機器では、話者の口元がマイクロホンの近傍にあり、騒音の音源はそれと比べれば遥か遠方にある。よって、近距離場に存在する音源から届く音のみを計測しやすいマイクロホンアレイを実現できれば、周囲の騒音が煩い状況でも話者の音声を明瞭に通話相手へ届けやすいはずである。そこで、一般化放射モードの理論を拠り所として、遠距離場よりも近距離場に存在する音源から届く音を優先して計測しやすいマイクロホンアレイを設計・試作した。通話機器に搭載しやすいことを意識して、マイクロホンの配列は直線状とし、個数は3個もしくは5個とした。マイクロホン同士の配置間隔は5cmとした。2022年度では、基本性能を確認するべく、自由空間での収音特性を調査した。自由空間とは、音を反射させたり、回折させたりする障害物のない空間のことである。実験では、自由空間を模擬した無響室で収音特性を評価した。計算機シミュレーションも行い、理論的な性能限界を示しつつ、それに対して実際にはどの程度の性能が得られるのかを確認した。結果としては、マイクロホンが3個であれ、5個であれ、シミュレーション結果と実験結果には乖離が見られた。実際のマイクロホンの感度・位相には個体差があるところ、本マイクロホンのアレイ信号処理は多重極の様相を呈する（各マイクロホンの計測信号に、ある重みづけをしたうえで、加算・減算するような信号処理）ため、マイクロホンの個体差に由来する性能の劣化が生じたものと推察される。とはいえ、通常のマイクロホンと比べれば、およそ1000Hz以下では全方向で遠距離場の音源から届く音を抑えやすく、およそ1000Hz以上では正面方向で遠距離場の音源から届く音を抑えやすかった。また、3個よりも5個のマイクロホンを用いたほうが良好な収音特性を得られた。

在诸如手机和耳机之类的接触式电话中，扬声器的嘴位于麦克风附近，噪声源远不止于此。因此，如果我们能够实现一个易于测量从近场中存在的声源到达的声音易于测量的麦克风阵列，那么即使在周围噪音令人讨厌的情况下，也应该更容易清楚地将扬声器的声音清楚地传递给另一方。因此，基于广义辐射模式的理论，我们设计和原型制定了一个麦克风阵列，该阵列可以通过优先考虑来自近场而不是在远场中的声源到达的声音。为了易于安装在呼叫设备上，麦克风布置是线性的，具有三，五个。麦克风之间的距离设置为5厘米。在2022年，在自由空间中研究了声音收集特征，以确认基本性能。自由空间是一个没有反射或衍射声音的障碍物的空间。在实验中，在模拟自由空间的室内室中评估了声音收集特性。我们还进行了计算机模拟以显示理论性能限制，并确认可以实现的实际性能水平。结果，模拟结果与实验结果之间存在差异，无论是否有三个或五个麦克风。由于实际麦克风的敏感性和相位存在个体差异，因此该麦克风的阵列信号处理表现出多产的外观（信号处理，每个麦克风的测量信号被加权，然后添加并减去），因此估计麦克风中个体差异引起的性能降解。但是，与常规麦克风相比，更容易抑制从大约1000Hz或以下的各个方向接收到的声音，并且更容易抑制从大约1000Hz或更高版本的麦克风前面的远场声源收到的声音。此外，使用五个麦克风比三个麦克风获得了更好的声音拾音特性。