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MATLAB实现的宽带麦克风阵列频域-时域混合波束形成系统
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资 源 简 介
本项目采用MATLAB开发的宽带麦克风阵列波束形成系统，通过DFT频域转换分解宽带信号，结合时域FIR滤波器实现多通道信号的高精度定向增强。系统支持实时处理，适用于语音增强与声源定位场景。
详 情 说 明
基于频域与时域混合处理的宽带麦克风阵列波束形成系统
项目介绍
本项目实现宽带麦克风阵列信号处理系统，能够对多个麦克风接收的宽带信号进行实时波束形成处理。系统采用频域与时域混合处理架构：首先通过离散傅里叶变换（DFT）将输入的宽带信号分解为频域子带信号，然后结合有限脉冲响应（FIR）滤波器进行波束形成处理。该系统能够有效增强目标方向的声音信号，同时抑制噪声与干扰方向的信号，适用于音频增强、噪声抑制、会议系统等多种应用场景。
功能特性
- 宽带信号处理：支持200 Hz~8 kHz频带范围的宽带音频信号处理
- 频域-时域混合架构：通过DFT将信号转换到频域处理，再结合时域FIR滤波器实现波束形成
- 实时波束形成：能够对多通道麦克风输入信号进行实时处理
- 灵活的方向控制：支持通过方位角和俯仰角参数指定期望声源方向
- 多维输出：提供增强后的音频信号、波束形成方向图及各频带滤波器系数
使用方法
输入参数配置
- 多通道音频信号：准备多列矩阵格式的输入信号，每列对应一个麦克风通道
- 阵列几何参数：提供麦克风阵列在笛卡尔坐标系下的位置坐标矩阵
- 声源方位参数：设置期望声源的方位角和俯仰角
- 采样参数：指定采样频率和目标处理频带范围
运行系统
配置上述参数后，执行主程序即可得到处理结果。
输出结果
- 增强音频信号：单列向量格式的增强后时域音频信号
- 波束形成方向图：显示不同频率对应的阵列响应方向特性
- 滤波器系数矩阵：各频带对应的FIR波束形成滤波器系数
系统要求
- MATLAB R2018a或更高版本
- 信号处理工具箱
- 足够的内存空间以处理多通道音频数据
文件说明
主程序文件整合了系统的核心处理流程，包括多通道信号读取与预处理、频域离散傅里叶变换分析、基于阵列几何的波束形成权重计算、频域子带信号合成、时域FIR滤波器设计与应用，以及最终的结果输出与可视化功能。该文件实现了从原始麦克风阵列信号到增强音频的完整处理链路。
