波束成形麥克風技術如何讓企業會議受益

波束成形陣列技術可以追溯到100多年前，首次應用在軍事領域，用於測定飛機，船舶和潛艇的方位和位置。直到1970年代中期，當微處理器被廣泛使用，這種技術還是100％聲學的和相當原始的。但現代軟體開發和數字信號處理技術極大地促進了這項技術的發展。依託良好的設計和工藝水平，現在能夠採用先進的麥克風陣列系統捕獲所需的聲音，併產生高度清晰和卓越品質的音頻信號。

如我們所知道的空間濾波一樣，波束成形也支持聲波和無線電能量這兩種應用，因此在蜂窩電話，無線網路，生物醫藥，聲納，地震學，甚至無線電電天文學的相關文章中有時也被討論。

>>>> 聲學波束成形理論

華盛頓大學研究員應用物理實驗室安德魯A.甘澤解釋說，「波束成形的基本觀點是，當你布置了多個相鄰的感測器發送信號（或監聽聲波）時，你會得到一種干涉圖樣，就像你扔了一些石子在池塘里立刻看到的波紋，會建立干擾漣漪。 如果您選擇的感測器和感測器信號延遲的間隔時間恰到好處，你就可以得到一個干涉圖樣，特別是能觀察到其中的大部分信號能量全部消耗在一個特定的方向。」

通過相位陣列中元素的結合（比如，天線或麥克風），這樣，在特定的角度信號經歷相長干涉，如遇到破壞性的干擾時，波束成形可用於實現空間選擇性和消除不需要的信號。

波束成形麥克風是麥克風家族中的一員，由於其驚艷的聲音質量，先進的性能和相控陣雷達的相似性，被認為是高指向性或者超指向性麥克風。

音頻的專業人士都知道，全向麥克風會拾取來自四面八方的聲音。全向麥克風的缺點是，他們往往導致聲音是混響，或空洞，並且包含著一個房間里各個方向的環境噪音。20世紀40年底就流行的心形麥克風，作為指向性麥克風的一種，在今天依然普遍應用。 心型話麥克風的聲音混響和雜訊都比全向麥克風小，因為它們減少了側面後面的反射音和雜訊對聲音拾取的影響。 但是心形麥克風可選擇性有限，以及濾波能力較低，這些都被波束成形技術超越。

▲波束成形麥克風模式

傳統的定向麥克風可能在會議應用中可以用於執行有限的空間濾波，以改善音頻質量。這些麥克風有一個聲學特點即有選擇性地拾取空間中的某一個區域的聲波，並拒絕其他。

波束成形技術可以用來選擇，或集中在那些只想讓與會者聽到的聲音，而拒絕所有不需要的聲音。選擇所需的聲源，拒絕無關的聲音一直是大多數音頻工程師的目標。通過先進的微處理器把聲學波束成形技術和和集成的數字信號處理結合在一起，這是目前技術上可實現的。波束成形就是這種信號處理技術，處理那些從波束成形麥克風陣列採集到的信號。從各麥克風單元採集的信號會被篩選被組合，對一些在特定角度的信號進行相長干涉，而其他干擾信號將被濾除。

波束成形技術可實現優越的空間選擇性，使某些區域的信號（聲音方向）被放大，而其他區域的信號顯著減弱。波束成形處理部件還可以被配置，以衰減一些其他方向（比如門或窗）進入房間的雜訊。

波束成形陣列系統通過調整相位和到達各麥克風聲音的振幅，創建波前相長相消的模式，來調節和調整麥克風陣列聚焦於期望聲音的方向性。不同麥克風的信息被合併分析，使得預設的聲學模式被優先處理，並應用到音頻會議系統中。

先進的波束成形技術採用干擾模式來改變陣列的方向性，所以從各個麥克風所收集的信息可以被組合以優先考慮預期的聲學模式。自適應波束成形演算法也可以自動適應不同的聲學環境。

目前最先進的視頻會議和電話會議系統均採用專業設計的波束成形麥克風陣列和相關的組件和處理器。

>>>> 波束成形技術在會議應用的興起

在音頻/視頻會議系統中，通常的做法是部署一組心型麥克風，放置在桌面上，或安裝在天花板上。當每一個定向麥克風正確對準發言者，並連接到一個專業的音頻處理器，即可實現出色的拾音效果。類似的結果也可以用無線領夾或手持麥克風實現。

董事會議室這樣的環境中，經常希望維持一個整潔乾淨的環境，積極向上企業形象，如把話筒放在桌面或懸挂在天花板有可能破壞室內設計的審美目標。集成了3個麥克風的麥克風陣列可以有效減少麥克風元件的數量，但仍然很難隱藏，無法提供一種超潔凈又美觀的整體外觀。

其他桌面和天花板麥克風的缺點包括必須有額外的工作去管理眾多的話筒，例如檢查無線電池和聲音電平，擔心講者是否開啟了話筒，環境噪音是否進入系統，並不斷優化調音台的水平。此外還有一些麥克風安裝座，支架，電纜，安裝和維護的成本。

對比之下，一個現代化的波束成形麥克風陣列提供了極大的便利，語音清晰，音質卓越，以及可靠的通信。波束成形陣列安裝后不易被注意，可以很好的隱藏在房間的背景中，既美觀又實用。

當波束成形麥克風陣列安裝在會議桌或天花板或牆壁上，其中數組麥克風單元，相關的轉向演算法，數字信號處理和回聲消除可以「放大」特定發言者的聲學增益，並提供完善的音頻質量，這是優於傳統會議室的拾音系統。