数组:数学定义——由有限数量的具有相同数据形式的元素组成的集合

麦克风阵列对远场干扰噪声有很强的抑制作用，在PDA、GPS、NB、手机等便携式IT设备中使用时表现出很好的效果。小麦克风阵列由一组麦克风单元按照一定的空分布在小范围内组成。由于其在噪声环境下良好的信号采集性能，在声学应用领域受到越来越多的关注。文章来源:冯光科技

1波束形成

麦克风阵列是指以一定距离排列的一组麦克风。通过到达阵列中每个麦克风的声波之间微小时间差的相互作用，麦克风阵列可以获得比单个麦克风更好的指向性。麦克风阵列设计的第一个改进是引入了波束形成、阵列方向性和波束宽度的概念。

通过对所有麦克风信号进行综合处理，可以将麦克风阵列组合成所需的强定向麦克风，形成称为“波束”的定向特性。麦克风阵列的波束可以通过专用电路或程序算法软件控制，使其指向声源方向，增强音频采集效果。

阵列算法处理的定向波束形成技术可以精确形成窄锥束，只能接受说话人的声音，抑制环境中的噪声和干扰。

麦克风阵列单元之间的相对位置信息可以通过以下两种方法获得:

对一对麦克风同步采集的信号进行互相关，找到互相关信号的最大值，得到两个信号之间的延迟τ，再乘以声波传播速度C0，得到相对位置距离:

测量一对麦克风同步采集信号相位差δ φ，根据频率f和声音传播速度C0得到一对麦克风的位置间隔；

经过计算和实验验证，相位法分析麦克风相对位置差的精度高于互相关法。

通过算法控制，麦克风阵列可以在搜索到说话人的位置后，将波束指向当前说话人。极具智能性和指向性的麦克风阵列可以显著降低环境噪声和回声的影响。

图1使用单麦克风和使用波束成形技术的麦克风阵列接收说话人声音的效果比较

2阵列方向性

由于麦克风阵列的输出信号比单个麦克风包含更低的噪声和回声分量，因此其固有的噪声抑制能力远高于单个麦克风。麦克风阵列在1000赫兹时的典型方向波束图如图2所示。

它的指向性远胜于任何昂贵的高性能超心形麦克风。

图2麦克风阵列在1000赫兹时的典型方向波束图

3方向性指数

证明波束的另一个参数是方向性指数。指向性指数d表示麦克风阵列主响应轴检测到的声源信号与需要屏蔽的各种噪声和回波信号的比值。

其中:

p:声源信号的声能

ρ0:距参考点的平均距离)

:相对于参考声轴的角度

图3麦克风阵列作为频率函数的方向图，带有水平剖面

图4阵列方向性指数对比

图4示出了单指向性麦克风、双麦克风阵列和四麦克风阵列的指向性指数的比较图。从图中可以看出，双麦克风阵列和四麦克风阵列的指向性指数依次比单指向性麦克风高近3dB和6dB。

图5显示了使用麦克风阵列后的波束3D效果