7、基于模型源分离的多通道空间聚类技术解析

基于模型源分离的多通道空间聚类技术解析

在音频处理领域，多通道空间聚类与源分离技术是实现高质量音频提取和处理的关键。本文将深入探讨几种相关的技术方法，包括窄带与宽带方法、掩码平滑方法以及如何利用空间聚类驱动波束形成。

窄带与宽带方法对比

窄带方法在建模跨频率变化较大的脉冲响应时具有较高的灵活性，但这种灵活性并非总是必要的，且会牺牲一定的噪声鲁棒性。因为窄带方法倾向于从频率上收集信息，所以需要对静止源进行更长时间的观测才能实现良好的分离性能。此外，对于宽带语音等情况，解决对齐问题需要仔细调整启发式方法，这具有一定难度。例如，在宽带语音中，频率高达 4kHz 包含浊音音素的活动与频率高于 4kHz 包含阻塞音音素的活动可能不相关甚至负相关。

宽带方法则能够在频率上汇集信息，相比窄带方法需要更少的时间观测。下面介绍几种具体的宽带方法：
- 模糊 c - 均值到达方向聚类 ：该方法结合了多种思想，仅基于使用逐步相位差恢复（SPIRE）方法将互相关相位差（IPD）转换为互相关时间差（ITD）进行聚类。SPIRE 方法利用大阵列中紧密间隔的麦克风对来估计相位缠绕项。具体步骤如下：
1. 对麦克风对按间距从小到大排序，通过递归方式确定未知的 ` 项，公式为：
[
(\Delta_{k - 1} + 2\pi\ell_{k - 1})\frac{d_k}{d_{k - 1}} - \pi \leq \Delta_k + 2\pi\ell_k \leq (\Delta_{k - 1} + 2\pi\ell_{k - 1})\frac{d_k}{d_{k - 1}} + \pi
]
2. 确定每个时频点的 IP