JP2016192781A - マルチマイクロホンアレイ雑音除去方法、装置及びシステム - Google Patents
マルチマイクロホンアレイ雑音除去方法、装置及びシステム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】マルチマイクロホンアレイの各マイクロホンペアによって構成され、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの間隔の数に応じて、全周波数帯域を同じ数のサブバンドに分割すけるステップと、間隔が広ければ広いほど、この広い間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するステップと、上記の異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るステップと、上記の各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、上記のマルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るステップとを含む。
【選択図】図1
Description
一態様において、マルチマイクロホンアレイ雑音除去方法は、
上記のマルチマイクロホンアレイの各マイクロホンペアによって構成され、異なる間隔の数に応じて、全周波数帯域を同じ数のサブバンドに分割するステップと、
間隔が広ければ広いほど、この広い間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するステップと、
上記の異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るステップと、
上記の各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、上記のマルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るステップとを含む。
保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタにこの制御パラメータを入力するステップを含んでもよい。
上記のマルチマイクロホンアレイの各マイクロホンペアによって構成され、異なる間隔の数に応じて全周波数帯域を同じ数のサブバンドに分割して、間隔が広ければ広いほど、この間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するためのサブバンド分割ユニットと、
上記の異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るための適応型フィルタと、
上記の各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、上記のマルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るためのサブバンド合成ユニットとを備える。
保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに制御パラメータを入力するための雑音除去制御ユニットを備えてもよい。
等間隔又は不等間隔で配置された3つ以上のマイクロホンによって構成されるマルチマイクロホンアレイと、
上記のマルチマイクロホンアレイによって収集された信号に雑音除去を行うための前述のマルチマイクロホンアレイ雑音除去装置とを備える。
例えば、図6に示す等間隔4マイクロホンアレイの雑音除去の原理の説明図において、サブバンド合成ユニットは、3つの周波数帯域で得られた雑音除去後の信号を加算して全周波数帯域の信号を得ることができる。つまり、y=y1+y2+y3となる。
保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに該制御パラメータを入力するステップを含む。ここで、上記の目標信号成分は、主に各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分を指す。
離散フーリエ変換を行って、マルチマイクロホンアレイの各マイクロホンの信号を周波数領域に変換するステップS71と、
周波数領域において、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号の相対的な遅延を計算するステップS72と、
上記の各マイクロホンペアの相対的な遅延及び異なる間隔に応じて各マイクロホンペアの信号の入射角を計算するステップS73と、
上記の各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して適応型フィルタの制御パラメータを得るステップS74とを含む。
本発明の好適な実施形態は、保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタにその更新速度を制御するための制御パラメータを入力することによって、広帯域における雑音を効果的に抑圧するとともに、良好な音声品質を確保し、全周波数帯域のSN比を向上させることができる。
上記のマルチマイクロホンアレイの各マイクロホンペアによって構成された異なる間隔の数に応じて全周波数帯域を同じ数のサブバンドに分割して、間隔が広ければ広いほど、この広い間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するためのサブバンド分割ユニット101と、
上記の異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るための適応型フィルタ102と、
上記の各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、上記のマルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るためのサブバンド合成ユニット103とを備える。
保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタ102に制御パラメータを入力するための雑音除去制御ユニット104を備える。ここで、上記の目標信号成分は、主に各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分を指す。
離散フーリエ変換を行って、上記のマルチマイクロホンアレイの各マイクロホンの信号を周波数領域に変換するためのDFTモジュール1041と、
周波数領域において、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号の相対的な遅延を計算するための遅延計算モジュール1042と、
上記の相対的な遅延及び異なる間隔に応じて各マイクロホンペアの信号の入射角を計算するための方向計算モジュール1043と、
上記の各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して適応型フィルタの制御パラメータを得るための制御パラメータ取得モジュール1044を備えてもよい。
等間隔又は不等間隔で配置された3つ以上のマイクロホンによって構成されるマルチマイクロホンアレイと、
上記のマルチマイクロホンアレイによって収集された信号に雑音除去を行うための本発明の前述の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去装置とを備える。
ステップ3において、s11とs21は、制御パラメータαによって更新を制御する時間領域適応型フィルタH1を経て、雑音除去後の高周波成分y1が得られる。s12とs32は、制御パラメータαによって更新を制御する時間領域適応型フィルタH2を経て、雑音除去後の中間周波成分y2が得られる。s13とs43は、制御パラメータαによって更新を制御する時間領域適応型フィルタH3を経て、雑音除去後の低周波成分y3が得られる。
であり、本実施形態において、P=64となる。Hjによるフィルタリングの結果は、以下のようになる。
が以下のように更新される。
となる。
一態様において、広帯域通信で全周波数帯域の雑音を除去するためのマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法は、
隣接する2つのマイクロホンの間隔が任意であるマルチマイクロホンアレイの任意のマイクロホンペアによって定まる異なる間隔の数に応じて、全周波数帯域を前記異なる間隔の数と同じ数のサブバンドに分割するステップと、
間隔が広ければ広いほど、この広い間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するステップと、
前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量に応じて各サブバンドの適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに当該制御パラメータを入力するステップと、
前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に対応する適応型フィルタによる適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るステップと、
前記各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、前記マルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るステップと、を含む。
隣接する2つのマイクロホンの間隔が任意であるマルチマイクロホンアレイの任意のマイクロホンペアによって定まる異なる間隔の数に応じて全周波数帯域を前記異なる間隔の数と同じ数のサブバンドに分割して、間隔が広ければ広いほど、この間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するためのサブバンド分割ユニットと、
前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るための適応型フィルタと、
前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量に応じて各サブバンドの適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに当該制御パラメータを入力するための雑音除去制御ユニットと、
前記各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、上記のマルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るためのサブバンド合成ユニットと、を備える。
Claims (11)
- マルチマイクロホンアレイ雑音除去方法であって、
前記マルチマイクロホンアレイの任意のマイクロホンペアによって定まる異なる間隔の数に応じて、全周波数帯域を前記異なる間隔の数と同じ数のサブバンドに分割するステップと、
間隔が広ければ広いほど、この広い間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するステップと、
前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るステップと、
前記各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、前記マルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに該制御パラメータを入力するステップをさらに含み、
前記保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに該制御パラメータを入力するステップは、
離散フーリエ変換を行って、マルチマイクロホンアレイの各マイクロホンの信号を周波数領域に変換するステップと、
周波数領域において、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号の相対的な遅延を計算するステップと、
前記相対的な遅延及び異なる間隔に応じて各マイクロホンペアの信号の入射角を計算するステップと、
前記各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して適応型フィルタの制御パラメータを得るステップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して適応型フィルタの制御パラメータを得るステップは、
全周波数帯域における各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して全周波数帯域の統一された適応型フィルタの制御パラメータαを得る処理を含み、
ここで、0≦α≦1であり、保護角内にある成分が多ければ多いほど、αが小さくなり、適応型フィルタの更新が遅くなって、全てが保護角内にある成分である場合、α=0となり、適応型フィルタは更新せず、逆に、保護角外にある成分が多ければ多いほど、αが大きくなり、適応型フィルタの更新が速くなって、全てが保護角外にある成分である場合、α=1となり、適応型フィルタの更新が最も速くなる
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して適応型フィルタの制御パラメータを得るステップは、
各サブバンドにおける各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をそれぞれとって、その統計結果に応じて換算して各サブバンドのそれぞれの適応型フィルタの制御パラメータαiを得る処理を含み、
ここで、0≦αiを≦1であり、iはサブバンドを示し、信号の入射角が保護角内にある成分が多ければ多いほど、αiが小さくなり、該サブバンドにおける適応型フィルタの更新が遅くなって、信号の入射角が全て保護角内にある成分である場合、αi=0となり、該サブバンドの適応型フィルタは更新せず、逆に、信号の入射角が保護角外にある成分が多ければ多いほど、αiが大きくなり、該サブバンドにおける適応型フィルタの更新が速くなって、信号の入射角が全て保護角外にある成分である場合、αi=1となり、該サブバンドの適応型フィルタの更新が最も速くなる
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するステップは、
ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを選択して異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号にそれぞれフィルタリングを行うことによって対応するサブバンドにおける分割信号を得る処理を含み、
若しくは、分析フィルタ群を用いて、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割する処理を含み、
前記各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、前記マルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るステップは、
ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを選択して信号にそれぞれフィルタリングを行うことによって対応するサブバンドにおける分割信号を得るサブバンド分割方法の場合、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を直接加算するサブバンド合成方法を用いて、全周波数帯域の雑音除去後の信号を得る処理を含み、
分析フィルタ群を用いて対応するサブバンドにおける分割信号を得るサブバンド分割方法の場合、対応する総合フィルタ群によって各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成するサブバンド合成方法を用いて、全周波数帯域の雑音除去後の信号を得る処理を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るステップは、
異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける2つの信号を取得して、該サブバンドにおける希望信号及び参照信号をそれぞれ得る処理と、
前記参照信号を適応型フィルタに入力してフィルタリングを行い、前記希望信号からそのフィルタリングされた信号を減算することによって出力信号を得るとともに、前記出力信号を前記適応型フィルタにフィードバックして前記適応型フィルタの重みを更新する処理と、
前記制御パラメータによって前記適応型フィルタの更新速度を制御する処理とを含む
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - マルチマイクロホンアレイ雑音除去装置であって、
前記マルチマイクロホンアレイの任意のマイクロホンペアによって定まる異なる間隔の数に応じて全周波数帯域を前記異なる間隔の数と同じ数のサブバンドに分割して、間隔が広ければ広いほど、この広い間隔で配置されたマイクロホンペアの信号が分割されるサブバンドの周波数が低くなるように、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割するためのサブバンド分割ユニットと、
前記異なる間隔で配置された各マイクロホンペアごとに、その対応するサブバンドにおける分割信号に適応型雑音除去を行うことによって、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を得るための適応型フィルタと、
前記各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成することによって、前記マルチマイクロホンアレイの全周波数帯域における雑音除去後の信号を得るためのサブバンド合成ユニットと、
を備えることを特徴とする装置。 - 保護角内にある目標信号成分の量に応じて適応型フィルタの制御パラメータを取得して、対応するサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタに該制御パラメータを入力するための雑音除去制御ユニットをさらに備え、
前記雑音除去制御ユニットは、
離散フーリエ変換を行って、前記マルチマイクロホンアレイの各マイクロホンの信号を周波数領域に変換するためのDFTモジュールと、
周波数領域において、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号の相対的な遅延を計算するための遅延計算モジュールと、
前記相対的な遅延及び異なる間隔に応じて各マイクロホンペアの信号の入射角を計算するための方向計算モジュールと、
前記各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して適応型フィルタの制御パラメータを得るための制御パラメータ取得モジュールと、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 前記制御パラメータ取得モジュールは、全周波数帯域における各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとって、その統計結果に応じて換算して全周波数帯域の統一された適応型フィルタの制御パラメータαを得るための全周波数帯域制御パラメータ取得モジュールであって、ここで、0≦α≦1であり、保護角内にある成分が多ければ多いほど、αが小さくなり、適応型フィルタの更新が遅くなって、全てが保護角内にある成分である場合、α=0となり、適応型フィルタは更新せず、逆に、保護角外にある成分が多ければ多いほど、αが大きくなり、適応型フィルタの更新が速くなって、全てが保護角外にある成分である場合、α=1となり、適応型フィルタの更新が最も速くなり、
若しくは、前記制御パラメータ取得モジュールは、各サブバンドにおける各マイクロホンペアの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をそれぞれとって、その統計結果に応じて換算して各サブバンドのそれぞれの適応型フィルタの制御パラメータαiを得るためのサブバンド制御パラメータ取得モジュールであって、ここで、0≦αi≦1であり、iはサブバンドを示し、信号の入射角が保護角内にある成分が多ければ多いほど、αiが小さくなり、該サブバンドにおける適応型フィルタの更新が遅くなって、信号の入射角が全て保護角内にある成分である場合、αi=0となり、該サブバンドの適応型フィルタは更新せず、逆に、信号の入射角が保護角外にある成分が多ければ多いほど、αiが大きくなり、該サブバンドにおける適応型フィルタの更新が速くなって、信号の入射角が全て保護角外にある成分である場合、αi=1となり、該サブバンドの適応型フィルタの更新が最も速くなる
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 前記サブバンド分割ユニットは、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを選択して異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号にそれぞれフィルタリングを行うことによって対応するサブバンドにおける信号を得るものであり、若しくは、分析フィルタ群を用いて、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドにそれぞれ分割するものであり、
前記サブバンド合成ユニットは、前記サブバンド分割ユニットがローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを選択して信号にそれぞれフィルタリングを行うことによって対応するサブバンドにおける分割信号を得るサブバンド分割方法の場合、各サブバンドにおける雑音除去後の信号を直接加算するサブバンド合成方法を用いて、全周波数帯域の雑音除去後の信号を得るものであり、前記サブバンド分割ユニットが分析フィルタ群を用いて対応するサブバンドにおける分割信号を得るサブバンド分割方法の場合、対応する総合フィルタ群によって各サブバンドにおける雑音除去後の信号を合成するサブバンド合成方法を用いて、全周波数帯域の雑音除去後の信号を得るものである
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 等間隔又は不等間隔で配置された3つ以上のマイクロホンによって構成されるマルチマイクロホンアレイと、
前記マルチマイクロホンアレイによって収集された信号に雑音除去を行うための請求項7から10のいずれか1項に記載のマルチマイクロホンアレイ雑音除去装置と、
を備えることを特徴とするマルチマイクロホンアレイ雑音除去システム。
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