麦克风阵列技术在汽车座舱声音增强系统中的应用

　　为了寻找具有创意的智能语音设计方案，我爱方案网联合科大讯飞举办的2016讯飞智能语音设计大赛正在火热报名中，截止现在，我们已经收到了近100名参赛名额与优秀的设计方案。本文将介绍其中一位参赛者针对汽车降噪处理开发的一款汽车座舱声音增强系统，此系统旨在汽车座舱噪音，提升用户体验。目前，已经成功通过我爱方案网大赛项目初选。该参赛团队非常乐意将自己的设计思路与方案框架共享出来，供同行学习参考，接下来，我们看看该项目的具体详情！

　　相信大多司机肯定遇到一种情况，即驾驶时必须通过免提系统打电话。开车时想确保接电话的人可以清楚地听到自己的声音，那么他们一定期望座舱能系统排除噪音，如空调气流、风噪声和车厢内的道路噪音。这种情况下，汽车需要进行噪声鉴别，我们是采用麦克风阵列技术来实现汽车座舱声音增强，消除噪声。

　　便于座舱舒适的音频技术

　　我们知道，声音由麦克风阵列捕获；这种情况下，阵列包括四个模拟驻极体电容麦克风。典型的驻极体电容麦克风在偏置时接近电流源，模数转换器（ADC）对来自麦克风阵列的音频信号进行数字化，然后由应用处理器处理该音频信号。

　　图一：典型的CSE简化框图

　　应用处理器根据处理的算法启用CSE系统的特定功能，为了减少不需要的噪声，处理器执行主动降噪（ANC）算法。

　　该系统旨在减少汽车座舱内的低频噪声，并在汽车运行的任何阶段操作，无论音频系统是开启或关闭。麦克风阵列从传动系统捕获声音，并创建精确定时的反相音频信号，然后发送到放大器，以驱动系统扬声器和低音炮，而不影响音乐或通话音量。

　　为了增强引擎声，处理器执行发动机声音增强（ESE）或声音执行器算法，方法是通过由发动机负载和RPM确定的立体声系统，播放预先记录的引擎声，或者让麦克风阵列从传动系统捕获声音信号，处理器放大和调谐此声音信号，以让司机对引擎声不反感。

　　为了有效地执行高性能免提系统，处理器实现了麦克风波束成形算法（MBF）。从麦克风到驾驶员面部的波束，系统只“听到”存在于该光束内的声音并拒绝来自其他方向的声音。麦克风阵列中的各个麦克风通过系统采样频率指定的极其特定的距离分离。该距离影响声音到达每个特定麦克风所花费的时间，为系统提供关于声源的方向和距离的足够信息，并且拒绝该虚拟波束之外的任何声音。

　　集成模拟前端集成在ADC中，有助于提高信噪比（SNR）并实现更高质量的音频捕获。不过，这种方法仅为实现这一目标的众多方法之一。例如，还可以使用数字I2S麦克风，但是这种替代方法比使用模拟麦克风和多通道ADC的成本更高。此方案通过对成本、性能、实现方式等多角度考量最终确认，具有较高的市场优势！