麦克风阵列信号处理实战
🎯 30章 · 从入门到前沿
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01
声学基础与阵列概念
声音的物理特性、波束形成的基本思想、麦克风阵列的几何构型（线性、圆形、平面阵）。
02
信号模型与空间采样
远场与近场模型、窄带与宽带信号、空间采样定理、阵列流形向量。
03
波束形成基础 (Delay-and-Sum)
延时求和波束形成的原理、时域实现与频域实现、波束图与指向性。
04
波束形成进阶 (MVDR)
最小方差无失真响应（MVDR）原理、自适应权值计算、对角加载技术。
05
波束形成进阶 (GSC)
广义旁瓣对消器（GSC）结构、阻塞矩阵设计、自适应噪声对消。
06
DOA估计基础 (MUSIC)
多重信号分类（MUSIC）算法原理、信号子空间与噪声子空间、空间谱搜索。
07
DOA估计进阶 (ESPRIT)
旋转不变子空间（ESPRIT）算法原理、最小二乘与总体最小二乘、配对问题。
08
DOA估计进阶 (压缩感知)
稀疏表示与DOA估计、L1范数优化、网格失配问题。
09
声源定位与跟踪
互相关时延估计（GCC-PHAT）、SRP-PHAT算法、多源跟踪（卡尔曼滤波）。
10
语音增强基础 (谱减法)
谱减法原理、过减因子与噪声估计、音乐噪声问题。
11
语音增强进阶 (维纳滤波)
维纳滤波原理、先验信噪比估计（DD判决引导法）、噪声功率谱更新。
12
语音增强进阶 (子空间法)
信号子空间与噪声子空间分解、最优线性估计、子空间维数选择。
13
盲源分离 (ICA)
独立成分分析（ICA）原理、FastICA算法、排列与幅度模糊性。
14
盲源分离 (IVA与ILRMA)
独立向量分析（IVA）、低秩矩阵分解（ILRMA）、频域排列问题。
15
麦克风阵列硬件设计
MEMS麦克风选型、ADC同步采样、阵列结构设计（间距、阵元数）。
16
阵列校准
幅相误差校准、位置误差校准、自校准算法、在线校准方法。
17
近场与远场处理
近场波束形成（Fresnel近似）、近场DOA估计、球面波模型。
18
宽带处理技术
宽带波束形成（Frost波束形成）、子带处理、WAVES算法。
19
自适应滤波与回声消除
NLMS算法、频域自适应滤波（FDAF）、双讲检测与回声抑制。
20
后置滤波技术
单通道后置滤波、多通道后置滤波（Zelinski滤波器）、噪声功率谱估计。
21
深度学习与麦克风阵列 (一)
DNN波束形成（Mask-based）、时频掩码估计、MVDR与DNN结合。
22
深度学习与麦克风阵列 (二)
端到端语音增强（Conv-TasNet）、空间特征提取、自注意力机制。
23
深度学习与麦克风阵列 (三)
DOA估计的深度学习方法（CRNN、ADL-MUSIC）、数据生成策略。
24
实时系统实现
低延迟波束形成、分帧与重叠保留法、定点化与量化、ARM/DSP移植。
25
麦克风阵列在智能音箱中的应用
远场语音唤醒、波束形成与降噪、回声消除与语音打断。
26
麦克风阵列在会议系统中的应用
声源定位与跟踪、自动增益控制、混响抑制。
27
麦克风阵列在车载系统中的应用
车内多区域语音识别、路噪抑制、风噪处理。
28
麦克风阵列在机器人中的应用
声源定位与跟随、人机交互、多模态融合。
29
麦克风阵列在安防监控中的应用
枪声检测与定位、异常声音识别、远距离拾音。
30
课程总结与前沿展望
阵列信号处理发展趋势、分布式阵列、声场成像、未来挑战。