Speech acquisition in noisy environments using dual microphone arrays

M.B. Stolbov, The Quan Trong
2018 Naučno-tehničeskij Vestnik Informacionnyh Tehnologij, Mehaniki i Optiki  
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2018, том 18, № 5 850 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ сентябрь-октябрь 2018 Том 18 № 5 Язык статьи -русский Ссылка для цитирования: Столбов М.Б., Тхе Куан Чонг. Прием речевых сигналов в шумовой обстановке с использованием двухэлементных микрофонных решеток // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. Аннотация Предмет исследования. Рассмотрены
more » ... ссмотрены практические вопросы дистанционного приема речевых сигналов в сложной шумовой обстановке с использованием двухэлементных микрофонных решеток (МР2). К настоящему времени теория МР2 хорошо разработана, однако применение МР2 в конкретных условиях требует специального рассмотрения. Методы. Выполнен сравнительный анализ алгоритма суммирования и дифференциального алгоритма обработки сигналов МР2 в частотной области. Основные свойства МР2 с алгоритмом суммирования и дифференциальными алгоритмами исследованы на основе использования аналитических моделей. Проведены экспериментальные исследования алгоритмов на записях, сделанных в безэховой камере и в натурных условиях. Рассмотрены сценарии точечного когерентного источника и распределенного источников шума. Основные результаты. Результаты экспериментальных исследований показали существенное преимущество дифференциальных алгоритмов обработки сигналов по сравнению с алгоритмом суммирования. Для различных вариантов дифференциальных алгоритмов достигнуто подавление уличного шума 10-12 дБ. Дополнительным преимуществом дифференциальных алгоритмов является возможность формирования нуля в направлении точечного источника помехи. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть применены при проектировании систем голосового управления, в оборудовании видеокамер, в портативных системах звукозаписи, в системах акустического мониторинга. Результаты анализа алгоритмов МР2 также могут быть использованы при разработке компактных микрофонных решеток, а также микрофонных решеток с большим числом элементов. Ключевые слова пространственная фильтрация, диаграмма направленности, двухэлементные микрофонные решетки, частотной отклик, пространственный отклик Благодарности Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 08-08). Article in Russian For citation: Stolbov M.B., The Quan Trong. Speech acquisition in noisy environments using dual microphone arrays. Abstract Subject of Research. The paper deals with the practical aspects of distant speech acquisition in complex noisy environments using dual microphone arrays (MA2). The non-adaptive frequency-domain algorithms are described. The theory of MA2 is well developed so far, but the application of MA2 in specific conditions requires special consideration. The scenarios of point coherent interference and spatially distributed noise are studied. Methods. The comparison of differential algorithms and delay-and-sum algorithm is presented. The main properties of MA2 with summation algorithm and differential algorithms are researched on the basis of analytical models. Algorithms were tested on anechoic chamber recordings. The efficiency of the algorithms has been studied on recordings made near the street with intensive traffic. Main Results. The experimental results show the advantage of differential algorithms over delay-and-sum algorithm of both noise and interference suppression. For different variants of differential algorithms, street noise suppression about 10-12 dB is achieved. An additional advantage of differential algorithms is the possibility of null forming in the direction of a point source of interference. Practical Relevance. The results obtained may be used in hands free communication devices, camera equipment, portable recording devices, in acoustic monitoring systems. The results of the analysis of MA2 algorithms can also be used in the development of compact microphone arrays, as well as microphone arrays with a large number of elements. Тхе Куан Чонг -аспирант, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, ORCID ID: 0000-0002-2456-9598, quantrongthe@corp.ifmo.ru The Quan Trong -postgraduate, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, ORCID ID: 0000-0002-2456-9598, quantrongthe@corp.ifmo.ru
doi:10.17586/2226-1494-2018-18-5-850-857 fatcat:3oeoeqyigjhxvgepx7ljdtboq4