自适应波束形成（五）——Frost波束形成2

上篇是对matlab模拟产生的阵列接收语音进行增强，这篇主要是利用Frost波束形成器对真实信号进行增强。

1 测试环境

采集环境为6*3.7*3.4m3的测试室，用恒通DAR2000多路音频采集卡(如图1左)，通过D型音频接线口与由烽火PK-080VH微型数字针孔拾音器(如图1右)组成的麦克风阵列相连，采集8路真实语音信号进行语音增强测试。



图1 DAR2000多路音频采集卡和 PK-080VH微型数字针孔拾音器

2 C++源码

这里仅仅是测试算法，所以没有加入读取音频及写音频部分的代码，通过将音频数据存放于txt中简单存取。

其中时延用的是整数时延，最后是用vs调用matlab画图。

3 增强效果

在60o方向有一女声说“我在60o”，-30o方向有一男声“我在-30o”，首先两人分别单独说，然后两人同时说，采样频率为8kHz，8个拾音器线性排列，间距6.4cm。先对-30o方向的男声进行增强，结果如图2所示。



图2 增强-30o男声信号

上图的上半部分是第一个麦克风采集的混合语音，下半部分是对-30o男声进行增强后的语音。由于前面两段波形是两人单独说话时的波形，对这两段波形分析可发现，60o语音信号波形明显衰减，-30o语音信号波形基本不变。将-30o语音作为期望信号，60o语音作为噪声，增强前信噪比约为3.6364dB，增强后信噪比约为8.0330dB，信噪比增益4.3966dB。

然后对60o方向的女声语音进行增强，结果如图3所示。



图3 增强60o女声信号

上图的上半部分是第一个麦克风采集的混合语音，下半部分是对60o女声进行增强后的语音。对前面两段两人单独说话时的波形分析可发现，60o语音信号波形基本不变，-30o语音信号波形明显衰减。将60o语音作为期望信号，-30o语音作为噪声，增强前信噪比约为-3.6364dB，增强后信噪比约为8.2396dB，信噪比增益11.8760dB。

由以上实验可知，Frost波束形成器能明显增强期望方向上的语音信号，衰减干扰方向的语音信号，但由于不同人声频率的差异，增强效果有所差别。