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移动端

3.5.6 波束形成

《实感交互:人工智能下的人机交互技术》第3章用户界面中的声控式交互技术,本书将深入讲解基于触摸、手势、语音和视觉等自然人机交互领域的技术、应用和未来趋势。本节为大家介绍波束形成。

作者:温秀颖 译来源:机械工业出版社|2019-02-07 16:28

3.5.6 波束形成

当话语被一系列话筒组合捕捉到时,产生的多通道信号也会包含关于声音来源的空间信息。这促成了空间滤波技术,如波束形成。该技术能从目标方向中抽取信号同时减弱其他方向的噪声和震动。自适性滤波技术可以把波束形成器的空间特性调整至实际的声场,从而有效抑制了移动的声源。不过,这种自适性波束形成器的方向性取决于话筒的数量,在应用设备中常常因为成本而限制在2~3个。

为了改良方向性,波束形成器可以与一个叫作空间后置滤波器的装置捆绑。该装置是基于应用于降噪的频谱加权技术,不过它使用了自适性波束形成器的空间噪声估值。虽然空间滤波可以显著地减少干扰噪声或冲突扬声器,一旦扬声器没有安装在指定位置,它依然是有危害的。因此必须具备稳健的扬声器本地化系统,特别是在移动的情况下,目的地的方向往往随着用户移动或设备倾斜而发生改变。

实现音效本地化的一个简单方法是选择声音强度最大的方向。若在相对接近设备的地方安装一个扬声器,例如使用平板电脑时,该方法的效果就还可以。但若用于智能电视或其他智能家电时,离设备较远处可能会同时有好几个扬声器。这使得声源本地化无法稳定进行。因此,较好的做法是通过相机追踪用户视线并关注那些面朝设备的扬声器。另一个方法是用手势来提示设备应该注意哪个声源。


如前面所述,声音增强前端常常结合若干种技术以有效应对复杂的声音环境。图311列举了一个远距离操控电视的语音增强前端。该系统内,回音消除的使用移除了多通道娱乐信号,同时波束形成和噪声降低的功能用于抑制诸如室内谈话和背景噪声等干扰声源。


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