麦克风阵列构型
以六麦阵列为例，具备以下功能特性：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。）、回声消支持信噪比-30dB左右、平稳噪声滤波、方向性非平稳噪声抑制、语音增强和去混响、声源定位精度±10°等功能。
六麦阵列包括六麦硬件阵列模块方案和软核方案，硬件模块方案包括一块XFM10621硬件模块，通过连接麦克风、参考信号、供电和I2C即可实现阵列远场拾音和降噪后音频输出，同时支持连续唤醒并输出唤醒信号。
六麦模板硬件示意图
软核方案包括：录音模块、阵列算法、和ADC、FPGA驱动三个部分。
其中软件模块通过ALSA接口录制96K、32bit双声道音频数据。阵列算法可以提供语音唤醒、声源定位、回声消除和语音降噪功能。算法接收96K、32bit双声道音频数据，语音唤醒之后通知上层应用，并给出声源角度。输出回声消除和降噪之后的16k、16bit语音数据。算法加密芯片进行加密，通过i2c接口和加密芯片进行通信验证。六麦阵列软核的运算性能要求 600MIPS，支持硬浮点运算。
阵列模块和软核方案都具备去混响和回声消除功能。
去混响
混响是指声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失。这种现象称为混响。因此，当声源和麦克风之间的距离越远，反射声占的比例就越高，混响就严重。
经典的去混响方法包括形成拾音波束来减少反射声和基于反卷积的去混响方法。
回声是指远端说话人的声音通过扬声器播放出来包括其反射声，又被近端的麦克风收集再传送回远端。声学回声主要出现的场合包括：模拟电话免提模式、手机免提模式、车载蓝牙电话等场景。
用于打断的回声消除技术难点：喇叭播放的音乐一般为立体声，甚至是环绕立体声，因此需要真正的多通道回声消除技术。设备的喇叭和麦克风一般距离很近，使用者距离较远；麦克风信号的信噪比很低（一般在-10dB~-30dB）。
经典的回声消除方法包括非线性回声消除处理，通过非线性的回声抑制技术，显著改善了非线性情况下的效果。
麦克风阵列结构设计参考
Mic 孔的孔深孔径比越小越好，即开孔越大越好，深度越小越好，尽量向1:1靠近。孔深与孔径比值越大，麦克频响的震点越像低频靠近，要求震点在12KHz以上。最少也要在8KHz以上。喇叭腔体不能漏气。这是因为，喇叭正反两面的声波相位相差180度，当音腔有漏气时，声波会发生抵消，尤其是低频频段。
麦克和喇叭的失真都要小。麦克失真小于4%，喇叭失真小于10%，由于喇叭低频失真严重些，会超过10%，可以考虑增加滤波器滤掉低频成分。
喇叭腔体四周与其他机构件保留1mm的距离，防止腔壳与机构接触产生异音。
喇叭鼓膜上方与机构件保留1.5mm的距离，以防鼓膜振动碰到机构件产生异音。
喇叭与机构件有接触的地方，要增加泡面，以起到缓冲、减振的效果，防止喇叭振动时与机构件碰撞产生异音。
麦克风阵列声学结构确认流程
1.远程会议或现场结构设计评估
确认麦克阵列构型，确认声腔及安装结构设计，确认进声孔深度、直径大小等；
2.声学实验室录音效果评估-第一阶段
计算裸麦和带声腔结构的麦克风之间的录音之间谐波程度，根据分析结果确定是否通过。
3.声学实验室录音效果评估-第二阶段
分别利用裸麦和带声腔结构的麦克风信号做基于相位的声源定位，如果两者定位误差小于5°，则认为通过该项测试。
4.声学实验室录音效果评估-第三阶段
分别利用裸麦和带声腔结构的麦克风录音数据进行识别，效果差距在2%以内，则认为远场识别方面无问题。
不同阵列的适用范围
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。
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。
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。
QA问答
1.原始音频质量问题一般包括哪些？
可能导致的原因比较多，例如电源供电不足导致的底噪过大，孔径过深导致的音质下降，遮挡物导致的拾音问题，房间混响过大，增益问题造成的截幅，参考信号接入问题等等，具体问题需要具体分析。
2.麦克风阵列软核和模块的区别一般包括哪些？
麦克风阵列软核需要自行完成麦克风及相关硬件模块布板，软核算法库集成和调试优化。麦克风阵列模块是封装好的硬件模块，直接输出麦克风阵列降噪后的音频。软核的更新一般由APP或系统固件完成，麦克风阵列模块的更新由固件更新完成。
3.我的产品应该选择什么构型的麦克风阵列？
对多功能型机器人一般推荐采用六麦环形阵列，因为对语音识别率要求高，六麦环形阵列的波束和拾音范围更加适宜。对功能型机器人和一些家具产品推荐采用四麦或者两麦线性麦克风，因为命令词识别对降噪音频的质量要求相对较低。
4.回声消除的效果不佳可能是什么原因？
首先要检查参考信号是否由功放后喇叭前接入，其次要检查左右声道和低音喇叭的接入顺序是否正确，最后要检查喇叭是否存在失真等问题。
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