未来人工智能会像水和电一样无所不在，在“万物互联时代”，语音将成为人机交互的新常态。风吹麦浪，静夜虫鸣。人类能听到的声音大约有40多万种，频率在20至20000赫兹之间。智能终端能听到多少呢?
在科大讯飞2015年度发布会的现场，3000余人见证了这样的一场人机互动。演示人员在5米开外，用声音操控DingDong，完成了一系列高难度的订票任务，引来台下阵阵惊叹!
现场那么嘈杂，DingDong却如此“听话”,要让DingDong听懂这么多声音，而且具备远场识别的功能，它必须听的到，而且要听的更加清晰，人类可以带上助听器，机器需要什么呢?
【麦克风阵列】就充当了助听器这样的角色。这个名词是不是很陌生,放心!下面小编和你唠唠这个【麦克风阵列】。
麦克风阵列(Microphone Array)，从字面上，指的是麦克风的排列。也就是说由一定数目的声学传感器(一般是麦克风)组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。
早在20世纪70、80年代，麦克风阵列已经被应用于语音信号处理的研究中，进入90年代以来，基于麦克风阵列的语音信号处理算法逐渐成为一个新的研究热点。而到了“声控时代”，这项技术的重要性显得尤为突出。
麦克风阵列能干什么?
任何一项技术的发生发展都伴随着问题的提出及解决，麦克风阵列也是如此。那么它主要应用在哪些场景下呢?又有着怎样的功能!
◆【噪声环境怎么破?】—— 语音增强(Speech Enhancement)
语音增强是指当语音信号被各种各样的噪声(包括语音)干扰甚至淹没后，从含噪声的语音信号中提取出纯净语音的过程。所以DingDong在嘈杂环境下，也能准确识别语音指令。
2013年科大讯飞车载降噪产品和国际竞争对手效果对比
◆【说话人老是变幻位置怎么破?】——声源定位(Source Localization)
现实中，声源的位置是不断变化的，这对于麦克风收音来说，是个障碍。麦克风阵列则可以进行声源定位，声源定位技术是指使用麦克风阵列来计算目标说话人的角度和距离，从而实现对目标说话人的跟踪以及后续的语音定向拾取，是人机交互、音视频会议等领域非常重要的前处理技术。所以麦克风阵列技术不限制说话人的运动，不需要移动位置以改变其接收方向，具有灵活的波束控制、较高的空间分辨率、高的信号增益与较强的抗干扰能力等特点，因而成为智能语音处理系统中捕捉说话人语音的重要手段。
混响语音信号频谱
经过去混响后的语音信号频谱
◆【说话人太多怎么破?】——声源信号提取(分离)
家里人说话太多，DingDong听谁的呢。这个时候就需要DingDong聪明的辨别出哪个声音才是指令。而麦克风阵列可以实现声源信号提取，声源信号的提取就是从多个声音信号中提取出目标信号，声源信号分离技术则是将需要将多个混合声音全部提取出来。
通过麦克风阵列波束形成做语音提取和分离
利用麦克风阵列做信号的提取和分离主要有以下几种方式：
1、基于波束形成的方法，即通过向不同方向的声源分别形成拾音波束，并且抑制其他方向的声音，来进行语音提取或分离：
2、基于传统的盲源信号分离(Blind Source Separation)的方法进行，主要包括主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和基于独立成分分析(Independent Component Analysis，ICA)的方法。
进击的麦克风阵列
麦克风阵列技术虽然已经可以达到相当的技术水平，但是总体上还是存在一些问题的，比如当麦克风和信号源距离太远时(比如10m、20m距离)，录制信号的信噪比会很低，算法处理难度很大;对于便携设备来说，受设备尺寸以及功耗的限制，麦克风的个数不能太多，阵列尺寸也不能太大。而分布式麦克风阵列技术则是解决当前问题的一个可能途径。所谓分布式阵列就是将子阵元或子阵列布局到更大的范围内，相互之间通过有线或者无线的方式进行数据的交换和共享，并在此基础上进行广义上的声源定位、波束形成等技术实现信号处理。
相对于目前集中式的麦克风阵列，分布式阵列的优势也是非常明显的。首先分布式麦克风阵列(尤其无线传输)的尺寸的限制就不存在了;另外，阵列的节点可以覆盖很大的面积——总会有一个阵列的节点距离声源很近，录音信噪比大幅度提升，算法处理难度也会降低，总体的信号处理的效果也会有非常显著的提升，因此分布式阵列有可能是未来智能家居和会议系统中的主流方案。目前科大讯飞已经开始了相关技术研究的布局工作。
在万物互联的今天，麦克风阵列技术已经深刻的走进了我们的日常生活。在智能车载、智能家居、机器人、可穿戴设备等应用热潮正兴起的时代，语音交互由于其便捷性，成了人机交互入口的第一选择，麦克风阵列自然也成为其中非常重要的前端技术。
DingDong音箱中的麦克风阵列方案
试想一下，未来，你身边的智能机器人通过声源定位技术找到主人的方位，通过降噪技术滤除环境噪声和混响，你可以自由在任意场景中控制机器人，回声消除技术也可用于消除设备自身播放的声音，从而真正的实现正真意义上的交互!
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