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波束成形(一)
2026/10/14 16:59:17 网站建设 项目流程

波束成形(Beamforming)是声学相机的核心算法。声音从声源出发向四周传播,当声波到达麦克风阵列时,由于每个麦克风到声源的距离不同,它们接收到信号的时间存在先后差异,这个时间差称为“时间延迟”(Time Delay)。
时间延迟是怎么产生的
声音从声源出发,以波的形式向四周传播(近场可近似为球面波,远场可近似为平面波)。当声波到达麦克风阵列时,由于每个麦克风到声源的距离不同,声波到达各麦克风的时间就有先后差异,这个时间差称为“时间延迟”。
从下图可以看到:声源发出的波前(同心圆)先到达离声源较近的麦克风,后到达较远的麦克风。距离差越大,时间延迟越大。这个“延迟”里包含了声源方向的信息,是波束成形的关键依据。
对于远场平面波,设声源方向为单位向量 u,第 m 个麦克风的位置为 p_m,则它相对于阵列原点的时间延迟为:
τ_m = (p_m · u) / c
其中 p_m·u 是麦克风位置在声源方向上的投影距离,c 是声速。投影越大(麦克风越靠前),延迟越小,即越先收到声音。

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