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*3.4m
3
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。
#define BOUNDS_CHECK
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "engine.h" using namespace std; using namespace splab; typedef double Type; const int M=8,N=38454,fs=8000,J=20; //麦克风数 const double theta=-PI*30.0/180.0,mu=0.00002; //指向角-30 const Type c=Type(340.0); const Type d=Type(0.064); const Type Ts=1.0/fs; //计算时延 Type delay(int m) { Type T=(M-1)*d/c; //cout<
<
=0.5) { return Dd+1; } else { return Dd-1; }*/ return D; } int delay1(int m) { Type T=M*d/c; //cout<
<
=0.5) { return Dd+1; } else { return Dd-1; } } //分数时延滤波器 Vector
h(int m) { Vector
H(10); for(int n=0; n<10; n++) { H[n]=1; for(int k=0; k<=10; k++) { Type nk=n-k; if(k!=n) H[n]*=((delay(m)-k)/nk); //cout<
<
Cons() { Matrix
C(M*J,J); for(int i=0; i
c(M*J); for(int j=0; j
fcon() { Vector
f(J); f[0]=1; return f; } //计算C(C^TC)^-1 Matrix
Cc() { Matrix
C=Cons(); Matrix
CTC(J,J); for(int i=0; i
CTCinv=inv(CTC); Matrix
CC(M*J,J); for(int i=0; i
Fcon() { Matrix
CCI=Cc(); Vector
f=fcon(); Vector
F(M*J); for(int i=0; i
Pcon() { Matrix
CCI=Cc(); Matrix
C=Cons(); Matrix
CCIC(M*J,M*J); for(int i=0; i
I(M*J,M*J); for( int i=0; i
P=I-CCIC; return P; } Matrix
DELAY(Matrix
&x) { int Len=x.cols(); Matrix
yd(M,Len); for(int n=0; n
xd(M,10); for(int row=0; row
y(M); for(int row=0; row
H=h(row); y[row]=dotProd(H,xd.getRow(row)); } yd.setColumn(y,n); } return yd; } //时域lcmv Vector
lcmvtime(Matrix
&x,const int M) { int Len=x.cols(); //数据长度 //Vector
hw=hamming(WL,A); //汉明窗 Vector
w=Fcon(); //cout<
<
y(Len); Matrix
P=Pcon(); Vector
F=Fcon(); for(int n=0; n
xx(M,J); for(int row=0; row
x_in(M*J); for(int i=0; i
w1=w-mu*y[n]*x_in; //cout<
<
Pw(M*J); for(int i=0; i
ReadData(int a) { const char*filename[8]={"0.txt","1.txt","2.txt","3.txt","4.txt","5.txt","6.txt","7.txt"}; Vector
In(N); ifstream fin(filename[a]); for(int i=0;i
>In[i]; } fin.close(); fin.clear(); return In; } int main() { //各麦克风输出信号 /*Vector
In_0=ReadData(0); Vector
In_1=ReadData(1); Vector
In_2=ReadData(2); Vector
In_3=ReadData(3); Vector
In_4=ReadData(4); Vector
In_5=ReadData(5); Vector
In_6=ReadData(6); Vector
In_7=ReadData(7);*/ //cout<
<
<
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60
o
方向有一女声说“我在60
o
”，-30
o
方向有一男声“我在-30
o
”，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-30
o
方向的男声进行增强，结果如图2所示。
图2 增强-30
o
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-30
o
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，60
o
语音信号波形明显衰减，-30
o
语音信号波形基本不变。将-30
o
语音作为期望信号，60
o
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60
o
方向的女声语音进行增强，结果如图3所示。
图3 增强60
o
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60
o
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，60
o
语音信号波形基本不变，-30
o
语音信号波形明显衰减。将60
o
语音作为期望信号，-30
o
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。