Das menschliche Ohr hört nicht nur Schall, sondern unterscheidet auch die Art und Richtung der Schallquelle. Ein Mikrofonarray imitiert das menschliche Ohr und verbessert die Fähigkeit, Schallquellen zu identifizieren und Geräusche herauszufiltern, um eine effektive Mensch-Maschine-Interaktion zu gewährleisten. Obwohl das menschliche Ohr eine komplexe Struktur aufweist, insbesondere bei Mikrofonarrays für Endverbraucher, ist es schwierig, seine Wahrnehmungs- und Anpassungsfähigkeiten vollständig nachzubilden.
1. Rauschunterdrückung
Lärm umfasst vor allem Umgebungsgeräusche und Sprachstörungen. Diese Geräusche überdecken normalerweise nicht die normale Sprache, beeinträchtigen jedoch die Klarheit. Das Mikrofonarray nutzt Beamforming-Technologie, um unerwünschte Geräusche außerhalb der Hauptrichtung zu unterdrücken und so Geräusche effektiv zu reduzieren.
2. Quellenlokalisierung
Genauer gesagt ermöglichen Mikrofonarrays eine Schallpeilung statt einer präzisen Standortverfolgung. Die Hauptfunktion besteht darin, die Richtung der Schallquelle zu erkennen und so die anschließende Strahlformung zu unterstützen. Die Quellenlokalisierung wird typischerweise während der Sprachweckphase durchgeführt.
3. Verstärkungseinstellung
Da der Abstand bei Fernfeldinteraktionen variiert und die Schallintensität schwankt, verstärkt oder dämpft die Verstärkungsanpassung die menschliche Stimme, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und die Genauigkeit der Spracherkennung verbessert werden.
4. Echounterdrückung
Echo bezieht sich auf Geräusche, die vom Sprachinteraktionsgerät selbst erzeugt werden, beispielsweise Musik, die abgespielt wird, wenn ein Benutzer einen Befehl erteilt. Die Echounterdrückung des Mikrofon-Arrays zielt darauf ab, die Musik zu eliminieren und die Stimme des Benutzers beizubehalten.
Zusätzliche Funktionen
Mikrofonarrays können auch ein „elektronisches Scannen“ (elektrisches Sweepen) durchführen und dabei die Richtung des Arrays durch Signalverzögerung ändern, ohne seine physische Position zu ändern.
Anwendungen
Sprachverbesserung und Quellenlokalisierung sind zu wesentlichen Bestandteilen der Array-Technologie geworden. Diese Fähigkeiten sind in Bereichen wie Videokonferenzen, intelligenten Robotern, Hörgeräten, Smart-Home-Geräten, Telekommunikation, intelligentem Spielzeug und Automobilsystemen von entscheidender Bedeutung.
Die Mikrofonarray-Technologie entwickelt sich in Bereichen wie Quellenlokalisierung, Sprachverbesserung, Schallfeldvisualisierung und Zielverfolgung rasant weiter. Aufgrund dieser Vorteile findet es Anwendung in der Verteidigung, der industriellen Produktion, im biomedizinischen Bereich und in der Unterhaltungselektronik.
