麥克風(fēng)陣列處理的研究主要包括聲源定位、語(yǔ)音增強(qiáng)、音源分離、去混響以及雞尾酒會(huì)效應(yīng)。
麥克風(fēng)陣列較單麥克風(fēng)在時(shí)域和頻域的基礎(chǔ)上增加了空域，可對(duì)空間來(lái)之不同方向的信號(hào)進(jìn)行空時(shí)頻聯(lián)合處理，彌補(bǔ)單麥克風(fēng)在去噪，定位，音源分離的等方面的不足。
一、聲源定位:
利用空間分布的多路麥克風(fēng)拾取聲音信號(hào)，通過(guò)麥克風(fēng)陣列的各路輸出信號(hào)來(lái)估計(jì)聲源空間位置。聲源定位的方法包括波束成形、超分辨譜估計(jì)以及TDOA法。這三種方法分別將聲源與陣列結(jié)構(gòu)關(guān)系轉(zhuǎn)為空間波束、空間譜或到達(dá)時(shí)間差等信息，并通過(guò)估計(jì)這些信息進(jìn)行聲源定位。
1.波束形成方法。
這是較早的聲源定位方法，可分為常規(guī)波束成形（CBF）和自適應(yīng)波束成形（ABF）。
常規(guī)波束成形是最簡(jiǎn)單的波束形成方法，其對(duì)各麥克風(fēng)的輸出信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和，以得到波束，并引導(dǎo)波束搜索聲源可能的位置。它也稱(chēng)為延時(shí)求和波束形成器。其中對(duì)應(yīng)于各陣元通道的權(quán)值取決于起接收信號(hào)的相位延遲。
CBF中，各通道的權(quán)值是固定的，起作用是抑制陣列方向圖的旁邊電平，以濾除旁瓣區(qū)域的干擾源和噪聲。因?yàn)橥ㄟ^(guò)波束在空域搜索確定的聲源，即假定位于陣列方向圖主瓣內(nèi)的信號(hào)源是聲源，而主瓣外的旁瓣區(qū)域的為不需要的信號(hào)源，即為干擾和噪聲。
ABF是在CBF的基礎(chǔ)上，對(duì)干擾和噪聲進(jìn)行空域自適應(yīng)濾波。ABF中，采用不同的濾波器又可得到不同的算法。ABF中，各通道的幅度加權(quán)值根據(jù)接收信號(hào)并基于某種最優(yōu)準(zhǔn)則而進(jìn)行自適應(yīng)臺(tái)調(diào)整。常用的有LMS、LS、最大SNR，以及LCMV（線(xiàn)性約束最小方差，Linearly Constrained Minimum Variance）等。采用LCMV準(zhǔn)則即可得到常用的MVDR（最小方差無(wú)失真響應(yīng) Minimum Variance Distortionless Response）波束形成器。
LCMV準(zhǔn)則是，在方向圖主瓣增益保持不變的情況下，是陣列的輸出功率最小。因?yàn)槭怯弥靼隀z測(cè)目標(biāo)，因而主瓣的增益不變就意味著接受的聲源的功率保持不變；此時(shí)陣列的輸出功率最小，表明陣列輸出的干擾噪聲的功率最小。因而LCMV準(zhǔn)則就是SINR最大準(zhǔn)則，從而能夠最大可能的接收信號(hào)并抑制干擾和噪聲。這種ABF中，計(jì)算自適應(yīng)權(quán)需使用麥克風(fēng)陣列的輸出協(xié)方差矩陣，并要求這段數(shù)據(jù)時(shí)間內(nèi)的聲源信號(hào)和接收系統(tǒng)的噪聲是平穩(wěn)的。不是所有的ABF都可用于聲源定位，如基于LMS準(zhǔn)則的ABF（其無(wú)需DOA信息）。
波束成形方法只適用于單個(gè)聲源。若有多個(gè)聲源同時(shí)位于陣列方向圖主波束內(nèi)，則對(duì)各聲源的方向無(wú)法區(qū)分；即這種方法的定位精度取決于陣列的波束寬度。另一方面，根據(jù)天線(xiàn)陣列的基本原理，陣列方向圖的波束寬度與陣列孔徑成反比；因此波束成型方法的定位精度與麥克風(fēng)陣列的孔徑成反比。
2、超分辨空間譜估計(jì)
這列方法包括多重信號(hào)分類(lèi)（MUSIC）、基于旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號(hào)參數(shù)估計(jì)（ESPRIT）、子空間擬合等，其對(duì)陣列接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣（相關(guān)矩陣）進(jìn)行分解，構(gòu)造空間譜（即關(guān)于方向的頻譜）；譜峰對(duì)應(yīng)的方向即為聲源的方向。這里方法適用于多個(gè)聲源的情況，且對(duì)聲源方向的超分辨率與麥克風(fēng)陣列的波束寬度以及孔徑無(wú)關(guān)，即吐蕃了陣列波束寬度的限制，成為超分辨。因此可達(dá)到很高的測(cè)向精度與分辨率。
這類(lèi)方法可擴(kuò)展用于寬帶信號(hào)。但超分辨空間譜估計(jì)方法的局限性是對(duì)陣列誤差非常敏感，包括麥克風(fēng)位置誤差、通道不一致性等。這類(lèi)方法一般只適用于遠(yuǎn)場(chǎng)生源情況（即麥克風(fēng)陣列與聲源的距離遠(yuǎn)大于麥克風(fēng)的間距），應(yīng)用于進(jìn)場(chǎng)時(shí)其性能下降很大。另外他們常要進(jìn)行譜峰搜索，計(jì)算量大。
3、TDOA定位
TDOA（到達(dá)時(shí)差）方法線(xiàn)估計(jì)聲源達(dá)到不同麥克風(fēng)的時(shí)間差，再利用時(shí)差計(jì)算聲源到達(dá)各麥克風(fēng)的距離差；再利用距離差和麥克風(fēng)的陣列空間用幾何方法確定聲源位置。TDOA式麥克風(fēng)陣列聲源定位最廣泛的方法。TDOA方法在電子偵察以及無(wú)源定位中也有非常重要的應(yīng)用，但處理的為窄帶信號(hào)且SNR高。而將其用于寬帶高混響的麥克風(fēng)整列時(shí)，需添加一些特殊的濾波器并進(jìn)行預(yù)處理。
該方法包含2個(gè)步驟：
（1）TDOA估計(jì)
TDOA定位的第一步時(shí)估計(jì)時(shí)差。其有很多方法，常用的有廣義互相關(guān)法（GCC）以及LMS自適應(yīng)濾波。
1》廣義互相關(guān)法GCC
利用同一聲源的相關(guān)性，通過(guò)麥克風(fēng)陣列的接收信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)來(lái)估計(jì)時(shí)延（TDOA），該方法可在時(shí)域或頻域上計(jì)算時(shí)差。為了提高抗噪、抗混響性能以及時(shí)延估計(jì)精度，可通過(guò)改進(jìn)GCC；包括相位變換法、平滑變換法?；赥DOA的聲源定位中，主要用GCC進(jìn)行時(shí)延估計(jì)。GCC法計(jì)算簡(jiǎn)單，時(shí)延小、跟蹤能力強(qiáng)，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用；在中等強(qiáng)度噪聲和低混響環(huán)境下性能較好。但在嘈雜環(huán)境下，定位精度下降嚴(yán)重。
2》LMS自適應(yīng)濾波
在收斂情況下，給出TDOA的估值，無(wú)需信號(hào)與噪聲的先驗(yàn)知識(shí)；但對(duì)噪聲和混響較為敏感
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