Page 200 - 安防19年1月刊

C 前沿技术
Cutting-edge Technology

环形阵列、球型阵列、二维阵列和三维阵列等。麦克风阵 产品，本文 重 点介绍美国 Acoustic Magic 公司的 Voice
列具有显著的空间选择性，它利用多通道信号间的冗余性， Tracker ™ Ⅱ，如图 2 所示。它是由 8 个麦克风单元构成的
降低了远距离、强噪声和混响等复杂环境对拾音的影响。 阵列，长 11.5 英寸，高 1.5 英寸，重 337.5g，通过 USB 供电，
麦克风阵列技术的优势 具有 USB 音频主输出，也能通过模拟接口直接输入到摄
安防音频监控主要是解决远距离拾音的问题。单 像机。它的采样率为 48kHz，有效频率范围为 100Hz～11
麦克风拾音方案在噪声源识别、语音提取和分离等方面 250Hz，能拾取 360°范围内讲话者的声音，并实现 9m 范
存在天然不足，多阵元麦克风阵列不仅获得了声信号的 围内的远距离拾音。具有空间滤波、噪声抑制、声学回声
时域信息，还获得了空域信息，使得能够在提取有用信 消除等功能，能有效抑制空调、风扇等的噪声，背景噪声
号的同时抑制其他方向的噪声。其次，麦克风阵列能在 抑制能力为 14dB，收敛时间小于 100ms。可置于墙壁或天
位置不动的前提下，通过对采集信号的延时来改变阵列 花板上使用，不仅能用于安全监控，还可用于会议录音等。

的指向，当说话人在走动时，麦克风阵列也能很好地跟
踪并采集说话声。
单麦克风语音增强算法通常会使语音信号失真。尽
管语音质量得到改善，可懂度却降低了。然而，采用麦克
风阵列，却可以在不太影响语音信号的条件下抑制噪声，
保证语音信号的可懂度。此外，麦克风阵列技术与其他
技术的结合将更能发挥其优势，如与波束后处理的深度 ▲图2 Acoustic Magic公司的Voice Tracker™ Ⅱ
学习算法结合以提高语音增强效果，与摄像机结合用于
此外，美国 ClearOne 公司的 Beamforming Microphone
无人值守的室内监控等。
Array，挪威 Squarehead Technology 公司的 AudioScope 等基
阵列技术在雷达、声呐、无线通信和生物医学等应
于麦克风阵列技术的音频监控产品也具有代表性，希望
用上发挥着重要的作用。麦克风阵列技术不仅能实现
引起国内同行的关注。
降噪、信号增强等功能，同时也在视频会议、移动通信、
助听器等实际应用上普遍使用，在一些高端智能手机上
总结和展望
也有应用。通过麦克风阵列能够解决的实际问题主要
声音采集设备是安防音频监控系统的入口，也是系
包括噪声抑制、回声抑制，去混响，声源定位、源分离，
统中最薄弱的环节之一，其性能好坏直接关系到音频监
鸡尾酒会效应等。
控系统的性能发挥。如果不能采集高质量的目标声音，
麦克风阵列技术在诸多领域已有应用，但在安防音
则后端处理算法无论如何先进，也无法获得理想的监
频监控方面缺乏应用和相关研究。一方面，多阵元麦克
控效果。传统单麦克风声音采集前端难以解决背景噪声、
风在材料成本上较高；另一方面，该领域算法方面的核
混响、远距离拾音等问题，基于麦克风阵列技术的远距
心技术主要掌握在国外科研机构和公司手中。国内安防
离拾音产品具有诸多优势，有望在安防音频监控领域
行业对麦克风阵列技术缺乏了解，对麦克风阵列技术在
发挥更大作用。
安防音频监控领域的应用研究也比较匮乏，本文旨在对
麦克风阵列技术进行简单介绍，希望引起行业内的注意。
作者单位：公安部第三研究所
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国外已有商用的基于麦克风阵列技术的音频监控

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