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  • 信号与通信系统课件:第1讲-信息信号、系统及其相互关系.pdf
  • 1.2 消息信息信号的区别 消息的定义:是指包含信息的语言,文字和图像等,可表达客观事物和主观思维活动的状态 信号:是把消息变换成电信号,声信号等适合信道传输的物理量 那什么是信息呢? 1)指事物中包含的...

    一、基础介绍

    1.1 基本概念

    物质、能量和信息是构成客观世界的三要素

    1.2 消息、信息、信号的区别

    消息的定义:是指包含信息的语言,文字和图像等,可表达客观事物和主观思维活动的状态
    信号:是把消息变换成电信号,声信号等适合信道传输的物理量

    那什么是信息呢?
    1)指事物中包含的内容
    2)是事物在运动状态或存在形式上的不确定性的描述(即不确定性越大,信息越多)

    信息与消息的关系是什么?
    消息是信息的载体,包含关系

    消息与信号的联系是什么?
    信号是把消息转换成电信号等,然后在信道上面传输,所以信号是消息的运载工具。

    1.3 信息论主要研究对象

    在这里插入图片描述

    1.4 香农信息定义

    1)信息:是事物运动状态或存在形式的不确定性的描述。同学系统中接受信息的过程就是消除不确定性。
    2)过程:不确定的清除就获得了信息,信息量与不确定性的程度有关
    3)信息的度量:信息熵

    二、信息的度量

    2.1.1 自信息

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    2.1.2 互信息

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    2.2 平均自信息(信息熵,信源熵,熵)

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    2.3 条件熵、联合熵

    都是在联合概率空间下进行计算
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    2.4 平均互信息

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    2.6 各种熵之间的关系

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  • 本文给大家介绍了共射极放大电路输入与输出信号的相位关系
  • 信号与系统课程实践考察 班级: 学号: 姓名: 指导老师 实验题目 f1(t)=sa(2t)f2(1)=(t+2)-a(t-2) f)=1[u(+1)-(t-1)f)=3) 试用 MATLAB画出它们的时域波形频谱,观 察它们的关系 二实验目的 1正确运用傅立叶变换 2用 ...
  • 信号的一生及其与线程的关系

    千次阅读 2019-05-04 22:19:23
    信号简述 信号是一种软件中断,用来处理异步事件。内核递送这些异步事件到某个进程,告诉进程某个特殊事件发生了。这些异步事件,可能来自硬件,比如访问了非法的内存地址,或者除以0了,可能来自用户的输入,比如...

    信号简述

    信号是一种软件中断,用来处理异步事件。内核递送这些异步事件到某个进程,告诉进程某个特殊事件发生了。这些异步事件,可能来自硬件,比如访问了非法的内存地址,或者除以0了,可能来自用户的输入,比如shell终端上用户在键盘上敲击了Ctrl+C;还可能来自另一个进程,甚至来自进程自身。

    信号的本质是一种进程间的通信,一个进程向另一个进程发送信号,内核至少传递了信号值这个字段。实际上,通信的内容不止是信号值。

    那么如何将信号发送给进程呢?
    对于发送的信号,内核会根据信号发送的目标进程尝试递送给该进程。内核会依据不同的情况采取不同的措施,如进程正在阻塞或者忙等不可中断等,这时内核就会把该信号挂起记录到进程task_struct的挂起信号量上;如进程屏蔽该信号或者该信号已经挂起那么内核就会忽略该信号;正常情况下,如果进程可接受信号那么进程就会在当前的执行流中断转而执行该信号处理函数(之前注册过的),执行完成后一般返回中断处继续执行。

    信号的完整生命周期

    信号的本质是一种进程间的通信。进程之间约定好:如果发生了某件事件就向目标进程发送某特定信号X,而目标进程看到就意识到某事件发生了,目标进程就会执行相应的动作。

    接下来以配置文件改变为例,来描述整个过程。很多应用都有配置文件,如果配置文件发生改变,需要通知进程重新加载配置文件。一般而言,程序会默认采用SIGHUP信号来通知目标进程重新加载配置文件。
    目标进程首先约定,只要收到SIGHUP,就执行重新加载配置文件的动作。这个行为称为信号的安装,或者信号处理函数的注册。安装好了之后,因为信号是异步事件,不知道何时会发生,所以目标进程依然正常地干自己的事情。收到SIGHUP信号,然后Linux内核就在目标进程的进程描述符里记录了一笔:收到SIGHUP一枚。Linux内核会在适当的时机,将信号递送给进程。在内核收到信号,但是还没有递送给目标进程的这一段时间。在内核收到信号,但是还没有递送给目标进程的这一段时间里,信号处于挂起状态,被称为挂起信号,也称为挂起信号,也称为未决信号。内核将信号递送给进程,进程就会暂停当前的控制流,转而去执行信号处理函数。这就是一个信号的完整生命周期。

    一个典型的信号会按照上面所述的流程来处理,但是实际情况要复杂得多,还有很多场景响应考虑,比如:

    • 目标进程正在执行关键代码,不能被信号打断,需要阻塞某些信号,那么在这期间,信号就不允许被递送到进程,直到目标进程接触阻塞
    • 内核发生同一个信号已经存在,那么它该如何处理这种重复的信号?
    • 内核递送信号的时候,发现已经有多个不同的信号被挂起,那它应该优先递送那个信号?
    • 对于多线程的进程,如果向该进程发送信号,应该由哪个线程负责响应?

    信号的产生

    作为进程间通信的一种手段,进程之间可以相互发送信号,然而发送进程的信号,通常源于内核,包括:

    • 硬件异常
    • 终端相关的信号
    • 软件事件相关的信号
    硬件异常

    硬件检测到了错误并通知内核,由内核发送相应的信号给相关进程。和硬件异常相关的信号,如:

    信号说明
    SIGBUS7总线错误,表示发生了内存访问错误
    SIGFPE8表示发生了算数错误,尽管FPE是浮点异常的
    SIGILL9进程尝试执行非法的机器语言指令
    SIGSEGV11段错误,表示应用程序访问了无效地址

    终端相关信号

    对于Linux程序员而言,终端操作是免不了的。终端有很多的设置,可以通过执行如下指令来查看:
    stty -a
    很重要的是,终端定义了如下几种信号生成字符

    • Ctrl+C:产生SIGINT信号
    • Ctrl+\:产生SIGQUIT信号
    • Ctrl+Z:产生SIGTSTP信号

    键入这些信号生成字符,相当于向前台进程组发送了对应的信号。
    另一个和终端关系比较密切的信号是SIGHUP信号。很多程序员都遇到这种问题:使用ssh登入到远程的Linux服务器,执行比较耗时的操作,却因为网络不稳定,或者需要关机回家,ssh连接被断开,最终导致操作中途被放弃而失败。
    之所以是因为一个控制进程在失去其终端之后,内核会负责向其发送一个SIGHUP信号。在登入会话中,shell通常是终端的控制进程,控制进程收到SIGHUP信号后,会引发如下的连锁反应。

    shell收到SIGHUP后会终止,但是在终止之前,会向由shell创建的前台进程组合后台进程组发送SIGHUP信号,为了防止处于停止状态的任务接受不到SIGHUP信号,通常会在SIGHUP信号之后,发送SIGCONT信号,唤醒处于停止状态的任务。前台进程组合后台进程组的进程收到SIGHUP信号,默认的行为是终止进程,这也是前面提到的耗时任务会中途失败的原因。

    软件事件相关的信号

    软件事件触发信号产生的情况也比较多:

    • 子进程退出,内核可能会向父进程发送SIGCHLD信号。
    • 父进程退出时,内核可能会给子进程发送信号
    • 定时器到期,给进程发送信号

    我们已经熟知子进程退出时会向父进程发送SIGCHLD信号。

    与子进程退出向父进程发送信号相反,有时候,进程希望父进程退出时想自己发送信号,从而可以得知父进程的退出事件

    信号的默认处理函数

    信号产生的源头有很多。那么内核将信号递送给进程,进程会执行什么操作呢?

    很多信号尤其是传统的信号,都会有默认的信号处理方式。如果我们不改变信号的处理函数,那么收到信号之后,就会执行默认的操作。

    信号的默认操作有以下几种:

    • 显示的忽略信号:即内核会丢弃该信号,信号不会对目标进程产生任何影响

    • 终止进程:很多信号的默认处理是终止进程,即将进程杀死

    • 生成核心转储文件并终止进程:进程被杀死,并且产生核心转储文件。核心转储文件记录了该进程死亡现场的信息。用户可以使用核心转储文件来调试,分析进程死亡的原因。

    • 停止进程:停止进程不同于终止进程,终止进程是进程已经死亡,但是停止进程仅仅是四进程暂停,将进程的状态设置成TASK_STOPPED,一旦收到恢复执行的信号,进程还可以继续执行。

    • 恢复进程的执行:和停止进程相对应,某些进程可以使进程恢复执行。
      可以简单的标记这5种行为

    • ignore

    • terminate

    • core

    • stop

    • continue

        很多信号产生核心转储文件也是非常有意义的。一般而言,程
        序出错才会导致SIGSEGV、SIGBUS、SIGFPE、SIGILL及SIGABRT
        等信号的产生。生成的核心转储文件保留了进程死亡的现场,提供
        了大量的信息供程序员调试、分析错误产生的原因。核心转储文件
        的作用有点类似于航空中的黑盒子,可以帮助程序员还原事故现
        场,找到程序漏洞。
        很多情况下,默认的信号处理函数,可能并不能满足实际的需
        要,这时需要修改信号的信号处理函数。信号发生时,不执行默认
        的信号处理函数,改而执行用户自定义的信号处理函数。为信号指
        定新的信号处理函数的动作,被称为信号的安装。glibc提供了signal
        函数和sigaction函数来完成信号的安装。signal出现得比较早,接口
        也比较简单,sigaction则提供了精确的控制。
      

    信号的分类

    在Linux的shell终端,执行kill-l,可以看到所有的信号:
    这些信号分为两类:

    • 可靠信号
    • 不可靠信号

    可靠信号与不可靠信号的根本差异在于,收到信号后,内核有不同的处理方式。

    对于不可靠信号,内核用位图来记录该信号是否处于挂起状态。如果收到不可靠信号,内核发现已经存在该信号处于为处决态,就会简单地丢弃该信号。因此发送不可靠信号,信号可能会丢失,即内核递送给目标进程的次数,可能小于信号发送的次数。

    对于可靠信号,内核内部有队列来维护,如果收到可靠信号,内核会将信号挂到相应的队列中,因此不会丢失。严格来说,内核也设有上限,挂起的信号的个数也不可能无限地增大,因此只能说,在一定范围之内,可靠信号不会被丢弃。

    信号与线程的关系

    提到线程与信号的关系,必须先介绍下POSIX标准,POSIX标
    准对多线程情况下的信号机制提出了一些要求:
    ·信号处理函数必须在多线程进程的所有线程之间共享,但是
    每个线程要有自己的挂起信号集合和阻塞信号掩码。
    ·POSIX函数kill/sigqueue必须面向进程,而不是进程下的某个
    特定的线程。
    ·每个发给多线程应用的信号仅递送给一个线程,这个线程是
    由内核从不会阻塞该信号的线程中随意选出来的。
    

    之间共享信号处理函数

    内核中k_sigaction结构体的定义和glibc中sigaction函数中用到
    的struct sigaction结构体的定义几乎是一样的。通过sigaction函数安
    装信号处理函数,最终会影响到进程描述符中的sighand指针指向
    的sighand_struct结构体对应位置上的action成员变量。
    
    在创建线程时,最终会执行内核的do_fork函数,由do_fork函数
    走进copy_sighand来实现线程组内信号处理函数的共享。创建线程
    时,CLONE_SIGHAND标志位是置位的。创建线程组的主线程时,
    内核会分配sighand_struct结构体;创建线程组内的其他线程时,并
    不会另起炉灶,而是共享主线程的sighand_struct结构体,只须增加
    引用计数而已。
    

    统一进程的多个线程共享信号处理函数

    异步信号安全

    设计信号处理函数是一件很头疼的事情。当内核递送给信号给进程时,进程正在执行的指令序列就会被中断,转而执行信号处理函数。待信号处理函数执行完毕返回(如果可以返回的话),则继续执行中断的正常指令序列。问题就来了,同一个进程中出现了两条执行流,而两条执行流正是信号机制众多问题的根源。

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  • PV操作及信号量S关系

    千次阅读 2019-09-24 21:58:21
    PV操作原语和信号量sem是计算机操作系统进程和线程同步的核心手段,虽然说起来只有句话,但有几个点非常容易引起模糊。先把PV操作的说明如下: P操作原语: sem 减1 若sem 大于等于0,线程继续执行. 若sem < 0 ,...

    PV操作原语和信号量sem是计算机操作系统进程和线程同步的核心手段,虽然说起来只有句话,但有几个点非常容易引起模糊。先把PV操作的说明如下:

    P操作原语:

    sem 减1

    若sem 大于等于0,线程继续执行.

    若sem < 0 ,线程进入阻塞队列.

    V 操作原语:

    sem加1

    若sem 大于 0, 线程继续执行

    若sem 小于等于0,唤醒阻塞队例的线程

    问题1.原语概念
    教 科书上一般定义是不允许发生中断,一段必须连续执行的指令。在Dijkstra发明原语概念的时代,CPU应该都是单核的,多线程是单个CPU分时间片执 行,所有只要是保证是” 连续执行”,就不会发生执行一个线程P操作的sem减1后,另一个线程V操作sem 加1。这意味着可以在现有的程序层面就可以实现多线程的同步而不需要别的指令或硬件。但在现在的多核时代,完全有可能在一个核上执行P操作sem减1后, 另一个核上执行V操作sem加1,修改相同的地址空间,从而破坏sem的状态. 这方面.NET和Java都提供了volatile关键字,估计是添加的新的指令来保证,不过还好,这是操作系统操心的事情,操作系统保证原语概念的完整 性。

    问题2. 信号量

    信号量sem在PV操作里具有三元性质.

    让我们来看一个具体的实例: 假设现在的执行场景是有三个线程A,B,C进入一个信号量为1的临界资源,

    当线程A进入时,执行P操作, sem=0,线程A继续执行.

    当线程B进入时,线程A假设仍在占用临界资源, B执行P操作,sem = -1,B进入等待队列。

    当线程C进入时,线程A假设仍在占用临界资源, C执行P操作,sem = -2,C进入等待队列

    通过以上的步骤可以发现:

    1. 当sem > 0 时,表示可用的临界资源的数量

    2. 当sem = 0时,表示无可用的资源,也没有阻塞的线程

    3. 当sem <0 时,sem的绝对值表示阻塞队列的线程数

    问题3.对V操作2,3步骤的解释

    V操作的第2步,sem > 0 ,线程继续执行.有些人这个地方不解,sem > 0不是代表有资源可用吗?为什么不是唤醒其它的线程。其实正是sem >0 ,sem当前的意义是有资源可用,而没有阻塞的线程,所有根本不需要唤醒.

    V操作的第3步,sem 小于等于0, 唤醒阻塞队例的线程. sem < 0很多人直觉认识都是没资源可用了,干吗还唤醒阻塞队列的线程(包括我)。通过问题2的分析,在这个时候sem代表的是阻塞队列的线程数 ,所以需要唤醒. 让我们接着问题2的步骤.

    1. 线程A资源使用完,执行V操作,sem = -1, 唤醒阻塞队列的线程(假设FIFO),B线程进入临界资源开始执行,注意,B不会再执行P操作,因为进入阻塞队列前已执行.P,V操作必须成对执行。

    2. B使用完资源后,执行V操作,sem = 0; 唤醒阻塞队列的线程,C线程进入临界资源开始执行,C也不会再执行P操作

    3. C使用完资源,执行V操作, sem = 1

    PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程)。对信号量进行操作,具体定义如下:

    P(S):
    ①将信号量S的值减1,即S = S - 1;
    ②如果s >= 0,则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态,排入等待队列。
    V(S):
    ①将信号量S的值加1,即S = S + 1;
    ②如果S > 0,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量的进程。
    PV操作的意义:我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。
    信 号量(semaphore)的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时, 表示当前可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意,信号量的值仅能由PV操作来改变。
    一般来说,信号量S >= 0时,S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源,因此S的值减1;当S<0时,表示已经没有可用资源,请求者必须等待别的 进程释放该类资源,它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源,因此S的值加1;若S <= 0,表示有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运行下去。也就是说,有一个未被占用的资源就可以让一个阻塞的进程执行,而不是S为正是才可以执行。

    个人附加:
    进程(线程)之间的两种关系:同步与互斥。

    所谓互斥,是指散布在不同进程之间的若干程序片断,当某个进程运行其中一个程序片段时,其它进程就不能运行它们之中的任一程序片段,只能等到该进程运行完这个程序片段后才可以运行,各程序片段的运行次序没有要求。

    所谓同步,是指散布在不同进程之间的若干程序片断,它们的运行必须严格按照规定的先后次序来运行,这种先后次序依赖于要完成的特定的任务。

    显然,同步是一种更为复杂的互斥,而互斥是一种特殊的同步。也就是说互斥是两个线程之间不可以同时运行,他们会相互排斥,必须等待一个线程运行完毕,另一个才能运行,而同步也是不能同时运行,但他是必须要安照某种次序来运行相应的线程(也是一种互斥)!

    总结:
    互斥:是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序,即访问是无序的。

    同步:是指在互斥的基础上(大多数情况),通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下,同步已经实现了互斥,特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

    供自己参考,侵删!

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  • 麦克风阵列技术名词解释背景介绍远场拾音声源定位麦克风音频信号什么是麦克风麦克风的分类麦克风的对比选型麦克风阵列简介语音交互的优势人机交互痛点近场语音和远场语音麦克风阵列的功能麦克风阵列构型 ...

    名词解释

    缩略语全名称简单释义
    APIApplication Programming Interface应用程序编程接口
    DESData Encryption Standard数据加密标准
    3DESTriple DES, Triple Data Encryption Algorithm三重数据加密算法块密码的通称
    JSONJavaScript Object NotationJavaScript对象标记
    SaaSSoftware as a Service软件即服务
    SDKSoftware Development Kit软件开发工具包
    XMLeXtensible Markup Language可扩展标记语言
    ECMElectret Condenser Micphone驻极体电容麦克风
    HCIHuman Computer Interaction人机交互
    HMIHuman Machine Interaction人机交互
    HCSIHuman Computer Speech Interaction人机语音交互
    AIArtificial Intelligence人工智能
    ANNArtificial Neural Networks人工神经网络
    BPBack Propagation反向传播
    HMMHidden Markov Model隐马尔可夫模型
    ASRAutomatic Speech Recognition自动语音识别
    NLPNatural Language Processing自然语言处理
    OCROptical Character Recognition光学字符识别
    TTSText To Speech语音合成
    AECAcoustic Echo Canceller自动回声消除
    AGCAutomatic Gain Control自动增益控制
    ANSAutomatic Noise Suppression自动噪声抑制
    BSSBlind Source Separation盲源分离
    DBFDigital Beam Forming数字波束形成
    DOADirection Of Arrival波达方向
    DSPDigital Signal Processing数字信号处理
    NSNoise Suppression噪声抑制
    SDBSuper Directive Beamforming超指向波束形成
    VADVoice Activity Detection语音活动检测
    VQEVoice Quality Enhancement语音质量增强
    SIRISpeech Interpretation & Recognition Interface语音识别接口
    WWDCWorld Wide Developers Conference苹果全球开发者大会

    背景介绍

    麦克风阵列是由一定数目的声学传感器(一般是麦克风)组成,用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。

    远场拾音

    指运用远场识别和降噪技术,使拾音距离达到5米。

    声源定位

    利用麦克风阵列,实现180°/360°语音信号采集,并能通过声源定位来确定目标说话人的方向。

    麦克风及音频信号

    什么是麦克风
    • 麦克风是英文Microphone的音译名称,是业界的一种通俗叫法,有时候也简单称作话筒,香港和台湾地区也会称作微音器、拾音器。

    • 麦克风的正式中文学术名称是传声器,是一种将声音信号转换为电子信号的换能器,即把声信号转成电信号。

    • 消费级市场的麦克风基本都是标量麦克风,也就说只能采集单一的物理量信息——声压。

    ①声压是指声波通过媒质时,由振动所产生的压强改变量,也可以理解为声音的幅度或者强度。声压常用字母"p"表示,单位是帕斯卡(符号Pa)。声压的帕斯卡单位并不方便人们识记,一般就以对数形式来衡量有效声压相对于一个基准值的大小来表示,即声压级,其单位是分贝(符号dB)。
    ②人类对于1KHz的声音的听阈为20 x10-6Pa,通常以此作为声压级的基准值。这样讲可能晦涩难懂,我们来简单的类比一下:人类的呼吸声压是60x10-6Pa左右,声压级大约10dB,火箭发射的声压是4000Pa左右,声压级大约165dB,闪光弹的声压超过1万Pa,声压级大约175dB。

    • 为了描述麦克风的性能,有几个性能指标是非常关键的,这包括了灵敏度、指向性、频率响应、阻抗、动态范围、信噪比、最大声压级(或AOP,声学过载点)、一致性等。这几个指标其实都好理解,决定了麦克风的性能,而且每个指标都非常关键,缺一不可。当然这些指标相对于喇叭的T-S参数来说,真的是简单的了许多。

    • 麦克风是典型的传感器产业,但是其技术迭代非常迅速,近年来外观尺寸也发生了很大变化,集成到电路板中后一般人很难快速找出。

    麦克风的分类

    制作麦克风硬件最常用的两种技术是MEMS微机电和ECM驻极体电容技术。这两种技术工作原理类似,在实际应用场景中可以根据具体需要在二者之中进行选择。

    一、 MEMS微机电麦克风
    微机电麦克风也称麦克风芯片或硅麦克风,硅麦一般都集成了前置放大器,甚至有些硅麦会集成模拟数字转换器,直接输出数字信号,成为数字麦克风。

    1. MEMS传声器采用置于印刷电路板(PCB)并以机盖防护的MEMS(微机电系统)组件构建而成。在外壳上制作小孔,便于声音进入传声器,孔位于顶盖的叫作顶部端口型号,而孔位于PCB内部的叫作底部端口型号。MEMS组件设计通常会在半导体晶圆上构造机械振膜和安装结构。
    2. MEMS振膜形成一个电容器,而声压波则会引起振膜的运动。MEMS传声器通常含有另一个半导体晶圆,用作音频前置放大器,将MEMS的变化电容转换为电信号。如果用户需要模拟输出信号,可为其提供音频前置放大器的输出。如果用户需要数字输出信号,就在与音频前置放大器所处的同一晶圆上加入模数转换器(ADC)。
    3. MEMS传声器中数字编码采用的通用格式是脉冲密度调制(PDM),可以只和一个时钟和一条单独的数据线通信。数据采用单比特编码,从而简化了接收器中数字信号的解码。

    二、ECM柱极体麦克风

    1. 驻极体振膜(具有固定表面电荷的材料)靠近导电板隔开放置,并且和MEMS传声器相似,也会形成一个电容器,以气隙作为电介质。通过电容器的电压随着电容值的变化而变化,而电容的变化是由移动驻极体振膜的声压波引起的,ΔV= Q /ΔC。电容器电压变化由传声器外壳包覆的JFET进行放大和缓冲。JFET通常采用共源配置,而外部应用电路则采用外部负载电阻和隔直电容。
    2. 简单理解:MIC内部设计为一个电容,电容的一端是固定的,另一端是可动的,两端之间的距离和声音输入有关系,声音的大小、频率导致金属片震动产生幅度和频率的变化,在驻极体电容这边就转换为电容电荷量大小与充电快慢,在MIC输出端就表示为一个幅度和频率有随着声音输入变化而变化的电信号。
    麦克风的对比选型
    MEMS微机电麦克风ECM柱极体电容麦克风
    优点体积小,可SMT、产品稳定性好技术成熟、价格便宜
    缺点价格偏高体积大,不方便SMT、引线长,造成信号衰减、生产工序多,一致性差、灵敏度不稳定

    麦克风阵列简介

    语音交互的优势

    相比于传统的键盘输入,语音输入方式在速度及准确率方面更具优势。正常来说语音输入的速度是传统输入方式的三倍以上,而随着深度学习技术的发展,当前语音的识别率可以达到97%。

    人机交互痛点

    1)识别距离近:语音交互受限距离不能进行远场的识别
    2)对话不智能:不能持续进行多轮对话不能打断
    3)嘈杂环境:在嘈杂环境下识别率低饱受噪声干扰
    4)响应时间慢:不能即时快速响应交互不流畅导致体验下降

    近场语音和远场语音

    一、 近场语音
    大家应该都体验过有屏手持设备的语音交互,如Siri以及各种语音助手App,我们把这种采用单颗麦克风进行拾音及识别的场景叫做近场语音识别。
    近场语音存在一些先天性的缺陷:
    1)近距离讲话:1米以内交互效果较好,超出1米后很难识别;
    2)对环境有要求:尽量安静,周围不能有噪声干扰;
    3)标准人声发音:字正腔圆普通话,其它的很难支持;
    4)无法自动多轮交互:需由用户触发一次交互的开始及结束;
    5)不支持打断功能:机器发声结束后才可以进行下一轮对话。

    二、远场语音
    1)提供麦克阵列前端算法,解决人机交互中,距离较远带来的识别率较低的问题,让人机对话更加方便
    2)通过远场语音识别技术,可以让用户,即使在三至五米的距离,也可对智能家居进行语音操作

    麦克风阵列的功能

    人机之间的语音交互(这里主要指智能硬件、机器人等),区别于传统的有屏手持设备,涉及到复杂的环境和远距离拾音的问题。通过麦克风阵列使语音交互距离大大增加,使人机交互更加自然,更趋向于人人交互。
    在这里插入图片描述

    • 人机交互过程中的噪声可以分为以下几类:回声,混响,干扰和背景噪声;
    • 麦克风阵列具备的功能:自动增益控制;回声控制、回声消除、回声抑制;去混响;声源定位、波束形成、语音增强、盲源分离、干扰抑制;噪声控制、主动噪声控制、降噪等。
    麦克风阵列构型

    在这里插入图片描述

    1. 六麦环形阵列:六麦环形阵列适用于应用场景较为复杂(例如商场、办公室),对角度定位要求比较高,回声消除和识别率要求较高的机器人和家居产品解决方案。
    2. 四麦线性阵列:四麦线性阵列适用于车载,空调,电视,应用型机器人等智能装备,支持0~180°角度定位,回声消除和连续唤醒等功能。
    3. 两麦线性阵列:两麦线性阵列对芯片性能要求较低,适用于低成本的智能装备解决方案,支持回声消除和噪声抑制等功能。

    以六麦阵列为例,其具备以下功能特性:
    1)波束形成(波束形状是阵列对不同频率及方向的信号的响应,它与阵列麦克风数目、几何形状、源信号位置以及频率有关。);
    2)回声消支持信噪比-30dB左右;
    3)平稳噪声滤波;
    4)方向性非平稳噪声抑制;
    5)语音增强和去混响;
    6)声源定位精度±10°。

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    千次阅读 2020-03-09 17:37:17
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信息消息信号及其关系