Design of Circular Differential Microphone Arrays

اخیراً، ما یک روش کاملاً جدید و کارآمد برای طراحی الگوریتم‌های شکل‌دهی پرتو تفاضلی برای آرایه‌های میکروفون خطی پیشنهاد کرده‌ایم. به لطف این رویکرد بسیار منعطف، می توان هر ترتیبی از آرایه های دیفرانسیل را طراحی کرد. علاوه بر این، آنها را می توان در برابر تقویت نویز سفید، که ناراحتی اصلی در این نوع آرایه ها است، مقاوم کرد. مشکل دیگر شناخته شده در مورد آرایه های خطی این است که فرمان الکترونیکی واقعاً امکان پذیر نیست.

در این کتاب، ما تمام این ایده های اساسی را به آرایه های میکروفون دایره ای گسترش می دهیم و نشان می دهیم که می توانیم آرایه های دیفرانسیل کوچک و فشرده طراحی کنیم. از هر مرتبه ای که می تواند به صورت الکترونیکی در جهات مختلف هدایت شود و درجه خوبی از کنترل مشکل تقویت نویز سفید، بهره جهت بالا و پاسخ مستقل از فرکانس را ارائه دهد. ما همچنین تعدادی مثال عملی ارائه می‌دهیم که نشان می‌دهد شکل‌دهی پرتو دیفرانسیل با آرایه‌های میکروفون دایره‌ای احتمالاً یکی از بهترین گزینه‌ها برای برنامه‌های مربوط به تقویت گفتار (به عنوان مثال، کاهش نویز و قطع صدا) است. تقریباً تمام مطالب ارائه شده جدید است و برای مهندسان، دانشجویان و محققانی که با آرایه‌های میکروفون و کاربردهای آنها در انواع زمینه‌های مخابراتی، امنیتی و نظارتی کار می‌کنند، بسیار جالب خواهد بود.

Recently, we proposed a completely novel and efficient way to design differential beamforming algorithms for linear microphone arrays. Thanks to this very flexible approach, any order of differential arrays can be designed. Moreover, they can be made robust against white noise amplification, which is the main inconvenience in these types of arrays. The other well-known problem with linear arrays is that electronic steering is not really feasible.

In this book, we extend all these fundamental ideas to circular microphone arrays and show that we can design small and compact differential arrays of any order that can be electronically steered in many different directions and offer a good degree of control of the white noise amplification problem, high directional gain, and frequency-independent response. We also present a number of practical examples, demonstrating that differential beamforming with circular microphone arrays is likely one of the best candidates for applications involving speech enhancement (i.e., noise reduction and dereverberation). Nearly all of the material presented is new and will be of great interest to engineers, students, and researchers working with microphone arrays and their applications in all types of telecommunications, security and surveillance contexts.