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。

在手机、耳机等近距离通话型通信设备中，说话者的嘴距离麦克风较近，而噪声源则较远。因此，如果能够创建一个麦克风阵列，可以轻松地仅测量来自近场声源的声音，即使在有很多声音的情况下，也可以更容易地将说话者的声音清晰地传输给对方。环境噪音。因此，基于广义辐射模式理论，我们设计并原型化了麦克风阵列，该阵列优先考虑来自近场而不是远场声源的声音，从而更容易测量。麦克风呈直线排列，麦克风数量为3个或5个，目的是更容易安装在电话设备中。麦克风之间的间距为5厘米。在 2022 财年，我们调查了自由空间中的声音收集特性，以确认基本性能。自由空间是没有可以反射或衍射声音的障碍物的空间。在实验中，在模拟自由空间的消声室中评估声音收集特性。还进行了计算机模拟，以显示理论性能极限并确认实际可以实现多少性能。结果，无论是3个还是5个麦克风，仿真结果与实验结果都存在差异。虽然实际麦克风的灵敏度和相位存在个体差异，但该麦克风的阵列信号处理呈现多极方面（对每个麦克风的测量信号赋予一定的权重，然后进行相加或相减）。由于信号处理过程中麦克风的个体差异，导致性能下降）。然而，与普通麦克风相比，它更容易抑制来自各个方向的远场声源的约1000Hz以下的声音，并且更容易抑制约1000Hz以上的来自正面方向的远场声源的声音。此外，使用五个麦克风比使用三个麦克风可以获得更好的声音收集特性。