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基于MEMS麦克风阵列的四通道语音采集系统设计-LOL外围

基于MEMS麦克风阵列的四通道语音采集系统设计-LOL外围

本文摘要:单个孤立无援麦克风作为传统的语音掉落工具,在噪声处置、声源定位和追踪,语音强化等方面不存在严重不足,在噪声环境持续性严重影响语音质量。一些文章探究了多通道麦克风的减震技术,在理论上提升了噪声环境下语音的信噪比。但是实际应用于中,多通道的语音动态收集是一个有待解决问题的问题。

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单个孤立无援麦克风作为传统的语音掉落工具,在噪声处置、声源定位和追踪,语音强化等方面不存在严重不足,在噪声环境持续性严重影响语音质量。一些文章探究了多通道麦克风的减震技术,在理论上提升了噪声环境下语音的信噪比。但是实际应用于中,多通道的语音动态收集是一个有待解决问题的问题。

本文基于此出发点,使用四个ADMP441MEMS数字麦克风,用于BF533DSP作为主控,构成一个4声道的语音动态收集系统,在时频域的基础上减少一个空间域,以便对来自空间有所不同方向的信号展开实时处理,填补了传统单声道的缺失。  MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术生产的麦克风,非常简单的说道就是一个电容器构建在微硅晶片上,可以使用表贴工艺展开生产,需要忍受很高的回流焊温度,更容易与CMOS工艺及其它音频电路互为构建。本文使用的四个ADMP4411是一款高性能、低功耗、数字输入、获取底部缴音孔的全向MEMS麦克风。

原始的ADMP441解决方案由MEMS传感器、信号调理电路、模数转换器、抗混叠滤波器、电源管理和业界标准24-bitI2S模块构成。ADMP441利用I2S模块与数字处理器(例如:DSP、微控制器)必要连接,因此,在系统中需要用于音频编解码器,在体积和功耗方面具备普通mic收集方案无法比拟的优势,系统可以很便利的映射到对功耗和体积脆弱的可穿着式设备中,并且获取更加明晰语音质量,具备较高实用价值。

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MEMS麦克风的全部创造力还有待挖出,但是使用这种技术的产品早已在多种应用于中反映出有了诸多优势,比如中高端手机应用于和人工耳蜗助听器。  本文使用的主控芯片ADSP-BF533是主频高达600MHz高性能Blackfin处理器,内核还包括:2个16位MAC,2个40位ALU,4个8位视频ALU,以及1个40偏移位器RISC式寄存器和指令模型,编程非常简单,编译器环境友好,具备先进设备的调试、追踪和性能监控功能。

并且芯片具备2个双通道全双工实时串行接口,反对8个单声道I2S地下通道,十分合适多通道的语音信号收集和处置。  1硬件系统设计  该硬件系统主要还包括4路MEMS麦克风包含的阵列、麦克风外围电路、DSP数据处理模块、USB通讯模块、PC机构成。  1.1麦克风阵列部署  由于多数麦克风阵列语音强化使用波束成型(Beamforming)技术,根据理论,我们获得的波形可以传达为  其中wn(f)为权重系数,为比较第0个阵子的相位差,n为麦克风数量。

由上式我们可以得出结论麦克风数量和间距的关系以及化学键,如图2和图3:  由图2、图3我们告诉,经典应用于中,麦克风间距为40mm,数量为3-10个麦克风。本文使用4个麦克风排序为间隔40mm的线阵布局。  图2:麦克风数量N与波形的关系  图3:麦克风间距与波形的关系  1.2DSP数据处理模块  本文使用的BF533DSP数据处理模块。其中,BF533通过SPORT模块与前端的MEMS麦克风I2S接口相连,并利用SPORT模块数据传输速度慢、传输量大,且不闲置CPU时钟周期的特点,将收集数据转存至BF533的片内存储空间。

本系统使用了一个USB1.。


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