麥克風(fēng)陣列技術(shù)在汽車(chē)座艙聲音增強(qiáng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　為了尋找具有創(chuàng)意的智能語(yǔ)音設(shè)計(jì)方案，我愛(ài)方案網(wǎng)聯(lián)合科大訊飛舉辦的2016訊飛智能語(yǔ)音設(shè)計(jì)大賽正在火熱報(bào)名中，截止現(xiàn)在，我們已經(jīng)收到了近100名參賽名額與優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。本文將介紹其中一位參賽者針對(duì)汽車(chē)降噪處理開(kāi)發(fā)的一款汽車(chē)座艙聲音增強(qiáng)系統(tǒng)，此系統(tǒng)旨在汽車(chē)座艙噪音，提升用戶(hù)體驗(yàn)。目前，已經(jīng)成功通過(guò)我愛(ài)方案網(wǎng)大賽項(xiàng)目初選。該參賽團(tuán)隊(duì)非常樂(lè)意將自己的設(shè)計(jì)思路與方案框架共享出來(lái)，供同行學(xué)習(xí)參考，接下來(lái)，我們看看該項(xiàng)目的具體詳情！

　　相信大多司機(jī)肯定遇到一種情況，即駕駛時(shí)必須通過(guò)免提系統(tǒng)打電話(huà)。開(kāi)車(chē)時(shí)想確保接電話(huà)的人可以清楚地聽(tīng)到自己的聲音，那么他們一定期望座艙能系統(tǒng)排除噪音，如空調(diào)氣流、風(fēng)噪聲和車(chē)廂內(nèi)的道路噪音。這種情況下，汽車(chē)需要進(jìn)行噪聲鑒別，我們是采用麥克風(fēng)陣列技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)座艙聲音增強(qiáng)，消除噪聲。

　　便于座艙舒適的音頻技術(shù)

　　我們知道，聲音由麥克風(fēng)陣列捕獲；這種情況下，陣列包括四個(gè)模擬駐極體電容麥克風(fēng)。典型的駐極體電容麥克風(fēng)在偏置時(shí)接近電流源，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)來(lái)自麥克風(fēng)陣列的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后由應(yīng)用處理器處理該音頻信號(hào)。

　　圖一：典型的CSE簡(jiǎn)化框圖

　　應(yīng)用處理器根據(jù)處理的算法啟用CSE系統(tǒng)的特定功能，為了減少不需要的噪聲，處理器執(zhí)行主動(dòng)降噪（ANC）算法。

　　該系統(tǒng)旨在減少汽車(chē)座艙內(nèi)的低頻噪聲，并在汽車(chē)運(yùn)行的任何階段操作，無(wú)論音頻系統(tǒng)是開(kāi)啟或關(guān)閉。麥克風(fēng)陣列從傳動(dòng)系統(tǒng)捕獲聲音，并創(chuàng)建精確定時(shí)的反相音頻信號(hào)，然后發(fā)送到放大器，以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)揚(yáng)聲器和低音炮，而不影響音樂(lè)或通話(huà)音量。

　　為了增強(qiáng)引擎聲，處理器執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)聲音增強(qiáng)（ESE）或聲音執(zhí)行器算法，方法是通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和RPM確定的立體聲系統(tǒng)，播放預(yù)先記錄的引擎聲，或者讓麥克風(fēng)陣列從傳動(dòng)系統(tǒng)捕獲聲音信號(hào)，處理器放大和調(diào)諧此聲音信號(hào)，以讓司機(jī)對(duì)引擎聲不反感。

　　為了有效地執(zhí)行高性能免提系統(tǒng)，處理器實(shí)現(xiàn)了麥克風(fēng)波束成形算法（MBF）。從麥克風(fēng)到駕駛員面部的波束，系統(tǒng)只“聽(tīng)到”存在于該光束內(nèi)的聲音并拒絕來(lái)自其他方向的聲音。麥克風(fēng)陣列中的各個(gè)麥克風(fēng)通過(guò)系統(tǒng)采樣頻率指定的極其特定的距離分離。該距離影響聲音到達(dá)每個(gè)特定麥克風(fēng)所花費(fèi)的時(shí)間，為系統(tǒng)提供關(guān)于聲源的方向和距離的足夠信息，并且拒絕該虛擬波束之外的任何聲音。

　　集成模擬前端集成在ADC中，有助于提高信噪比（SNR）并實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的音頻捕獲。不過(guò)，這種方法僅為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的眾多方法之一。例如，還可以使用數(shù)字I2S麥克風(fēng)，但是這種替代方法比使用模擬麥克風(fēng)和多通道ADC的成本更高。此方案通過(guò)對(duì)成本、性能、實(shí)現(xiàn)方式等多角度考量最終確認(rèn)，具有較高的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)！