Digital Signal Processing and System Theory

Talk Sebastian Stenzel


sebastian_stenzel
Mehrkanalige Sprachsignalverbesserung mit verteilten Mikrofonen

Date: 17.08.2010, 13:45 h - 14:30 h (talk will be in German)
Room: Aquarium

Sebastian Stenzel
University of Applied Sciences Constance, Konstanz, Germany


Details



talk_2010_sebastian_stenzelSchon heute kommen vielfach mehrkanalige Verfahren zur Unterdrückung von Störgeräuschen zum Einsatz. Dabei werden die Signale von mehreren Mikrofonen gemeinsam verarbeitet. Die Mikrofone sind dabei in der Regel in sogenannten Beamformer-Arrays in relativ geringem Abstand zueinander angebracht, um durch geschickte Kombination der Signale eine Richtwirkung zu erzielen.

Eine alternative Möglichkeit für mehrkanaligen Sprachsignalverarbeitung stellen verteilte Mikrofon-Arrays dar. Dabei wird der Mikrofonabstand zwischen 40 cm und 80 cm gewählt, damit das Störgeräusch an den Mikrofonen inkohärent aufgenommen wird. Durch eine Vergrößerung des Mikrofonabstands kann die Leistungsfähigkeit der Geräuschunterdrückung erheblich gesteigert werden. Gerade durch das Verteilen der Mikrofone erschwert sich jedoch auch die Kombination der Mikrofonsignale, da von sehr unterschiedlichen Signalbedingungen sowohl bei den Störsignalen als auch bei den Sprachsignalen ausgegangen werden muss. Betrachtet man beispielweise das SNR über der Frequenz, so stellt man fest, dass das SNR mit der Frequenz starke Änderungen erfährt. Diese Einbrüche lassen sich unter anderem durch lokale Auslöschungseffekte, hervorgerufen durch Reflexionen, bei einzelnen Frequenzen erklären. Mit zunehmendem Mikrofonabstand treten diese Effekte verstärkt bei unterschiedlichen Frequenzen auf.

Die in diesem Vortrag vorgestellten Verfahren zur Kombination der Sprachsignalen von verteilten Mikrofonen nutzten die Diversität der Mikrofonsignale, um eine Verbesserung der Sprachqualität zu erzielen. Dabei werden gerade die unterschiedlichen Signalbedingungen ausgenutzt, um die Einbrüche des SNR an einzelnen Frequenzen auszugleichen. Dadurch findet auch ein Ausgleich (Equalizing) der Übertragungsfunktion statt, welcher sich als SNR Gewinn am Ausgang des Systems niederschlägt. Da der SNR-Gewinn durch die reine Kombination der Mikrofonsignale in akustisch rauen Umgebungen (z.B. Fahrzeug) nicht ausreicht, werden in dem Vortrag darüber hinaus Möglichkeiten zur Integration weiterer Verfahren zur Reduktion von Störgeräuschen aufgezeigt.