JP3514714B2 - 収音方法およびその装置 - Google Patents
収音方法およびその装置Info
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- JP3514714B2 JP3514714B2 JP2000249547A JP2000249547A JP3514714B2 JP 3514714 B2 JP3514714 B2 JP 3514714B2 JP 2000249547 A JP2000249547 A JP 2000249547A JP 2000249547 A JP2000249547 A JP 2000249547A JP 3514714 B2 JP3514714 B2 JP 3514714B2
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Description
フリー電話、テレビカメラ、通信会議、遠隔講義、異常
音監視等において、複数のマイクロホンによって受音さ
れた信号をフィルタ処理し、出力することによって、雑
音や周波数劣化を低減し、目的とする音源から発せられ
た音を高品質に収音する方法および装置に関するもので
ある。
する。
は、目的とする音源から発せられた音(目的音)の他
に、空調音、電気機器のファン音、マイクロホンアンプ
や信号ケーブル等で生じる電気的雑音等の雑音が含まれ
る。また、収音の過程で目的音成分に周波数劣化が生じ
る。目的音成分の周波数劣化が小さい程、収音した音は
目的音に近い波形であるので、目的音成分の周波数劣化
は小さいほど高品質である。したがって、高品質な収音
とは、高SN比(目的信号と雑音のパワー比)であり、
しかも、目的音成分の周波数劣化が小さい収音のことで
ある。
レーについて説明する。
イクロホンアレー)で収音された信号をそれぞれフィル
タリングし、加算して出力する方法であり、雑音の強
さ、位置、周波数等の雑音の性質に応じて、フィルタ係
数を適応的に更新することによって、雑音を抑圧し、目
的音を高品質に収音できる。
レーにおいて、実際に収音した雑音と、予め設定した単
一の仮想目的音源位置からマイクロホンに到来する音と
を仮想的に合成した仮想目的信号を用いて、雑音に対す
るマイクロホンアレーの感度が低く、仮想目的音源位置
に対するアレーの感度が高くなるように、フィルタ係数
を更新することによって、仮想目的音源位置に存在する
音源の音を、高品質に収音することが可能である。
位置からずれた位置にあったり、移動したりすることが
予想される。たとえば、目的音が人であれば、必ず動く
であろうし、毎回同じ位置で話しをすることもない。こ
のように、実際の目的音源が仮想目的音源位置からずれ
ると、従来技術では、実際の目的音源に対する仮想目的
音源位置のずれを修正することができないので、目的音
に対して周波数特性の劣化が生じ、聞き取りずらい音に
なったり、音声認識や異常音検出が困難となったりす
る。
る。
図である。
111〜11Mと、加算器121〜12M、14A、14
B、15(+記号は加算、−記号は減算を表す)と、第
2の可変フィルタ13A1〜13AMと、第1の可変フィ
ルタ13B1〜13BMと、適応アルゴリズム部16と、
信号発生器17Cと、遅延器19Cと、仮想音源位置設
定部26Cと、空間特性推定部27Cと、空間特性フィ
ルタ18C1〜18CMと、適応期間検出部20とを有す
る。
定義する。
刻をnとし、時刻nにi番目マイクロホン11iで収音
された信号をxi(n)とし、Lサンプル分(フィルタ
が必要とするサンプル)を取り出して行列で表したもの
を、 x(n)=[xi(n),xi(n−1),…,xi(n
−L+1),x2(n),…,xM(n−L+1)]T とする。
(n)とし、i番目マイクロホン11iに対する空間特
性フィルタを、g’i(n)で表し、空間特性フィルタ
出力を、u’i(n)=g’i(n)*v’(n)とし、
Lサンプル分を取り出して行列で表したものを、 u’(n)=[ui(n),ui(n−1),…,u
i(n−L+1),u2(n),…,uM(n−L+
1)]T とする。
の可変フィルタ13A1〜13AM、第1の可変フィルタ
13B1〜13BMは、LタップのFIRフィルタ(各デ
ータに定数を乗じ、これらを加算するフィルタ)とし、
フィルタ係数h’(n)を、 h’(n)=[hi(n),hi(n−1),…,h
i(n−L+1),h2(n),…,hM(n−L+
1)]T として行列で表す。
おけるi番目マイクロホンに対するフィルタのpタップ
目のフィルタ係数を表し、第2の可変フィルタと第1の
可変フィルタとには、同一のフィルタ係数が用いられ
る。また、加算器14Aの出力を、y’(n)で表し、
加算器14Bの出力を、y(n)で表し、加算器15の
出力(誤差)を、e(n)で表し、遅延器19Cでの遅
延量を、τ’0で表す。
解と修正式との導出を行う。
の二乗平均を求める。この二乗平均誤差が小さくなれ
ば、加算器14A出力における雑音パワーが小さくな
り、加算器14A出力における仮想目的音の周波数劣化
が小さくなるので、この二乗平均誤差を最小とするフィ
ルタを、最適なフィルタとする。
と、上記式(1)を、次の式(2)のように変形するこ
とができる。
ルタ(各データに定数を乗じ、これらを加算するフィル
タ)とし、式(2)をベクトル表記すれば、次の式
(3)のようになる。
なフィルタであるので、式(3)をh(n)で偏微分
し、0とおいて、極小点を求める。
する最適フィルタh(opt,n)が求められる。
Sアルゴリズム、NLMSアルゴリズム、射影アルゴリ
ズム等の適応アルゴリズムがある。今回は、NLMS法
を例にとって修正式を示す。
の定数である。
(5)の最適フィルタを求めることができることを示し
た。
る。
対する感度を保つという条件を盛り込んでフィルタ更新
するために使われる。したがって、全ての周波数帯で感
度を保つためには、信号発生器171〜17Jが出力する
信号は、全ての周波数成分を含む必要がある。また、逐
次修正アルゴリズムでは、白色信号(周波数成分を一様
に含む信号)に対して収束速度が高いという性質があ
る。これらの理由によって、通常は、白色雑音を発生す
る信号発生器が用いられる。
在する場合に、適応動作を停止する機能を有する。つま
り、実際の目的音が存在する場合に適応動作すると、実
際の目的音に対する感度を小さくするようにフィルタが
更新されるので、この場合におけるフィルタ更新を停止
する必要がある。適応期間検出部20は、マイクロホン
で収音された信号のパワーを監視することによって、実
際の目的音の存在を検出し、適応動作を停止する。
収音装置CS11において、実際に収音した雑音と、予
め設定した単一の仮想目的音源位置から、マイクロホン
に到来する音とを、仮想的に合成した仮想目的信号とを
用いて、雑音に対するマイクロホンアレーの感度が低
く、仮想目的音源位置に対するマイクロホンアレーの感
度が高くなるように、フィルタ係数を更新し、目的音を
高品質に収音しようとする。
なる位置は、仮想目的音源位置だけであり、実際の目的
音源位置ではない。実際の目的音源位置と仮想目的音源
位置とが完全に一致していれば問題はないが、実際の目
的音源位置が仮想目的音源位置とずれた場合には、目的
音に対して周波数特性の劣化が生じる。
に対して、劣化が激しく、数Cmずれただけで、目的音
に対する特性が著しく劣化することもある。
置が、仮想目的音源位置に限られるので、動く音源(人
等)や、音源位置が正確に分からない場合(異常音を監
視する場合)に用いることが難しいという問題がある。
レーでは、仮想目的音源位置と実際の音源位置とにずれ
があると、目的音成分に周波数特性の劣化が生じ、動く
音源(人等)や、位置が正確に分からない場合(異常音
を監視する場合)に用いることが難しいという問題があ
る。
源が動く場合や、目的音源位置が正確に分からない場合
に生じる目的音成分の周波数特性の劣化を改善し、高品
質な収音を実現する収音方法および装置を提供すること
を目的とするものである。
れている複数の収音手段が収音した収音信号を、それぞ
れ異なるフィルタ係数によってフィルタリングする第1
の可変フィルタリング手段と、上記各第1の可変フィル
タリング手段の出力信号を加算し、加算出力を出力する
加算手段とを有する収音装置において、点としての仮想
目的音源位置を設定する代わりに、所定の収音範囲内に
仮想目的音源位置を複数設定し、その範囲内の感度を保
つような拘束条件を実現するものである。
1の実施例である収音装置CS1を示すブロック図であ
る。
11Mと、第1の可変フィルタ13B 1〜13BMと、第
2の可変フィルタ13A1〜13AMと、空間特性フィル
タ18 1,1〜18J,Mと、信号発生器171〜17Jと、遅
延器191〜19Jと、収音範囲設定部30と、仮想目的
音源位置設定部26と、空間特性推定部27と、適応期
間検出部20と、適応アルゴリズム部16、加算器12
1〜12M、14A、14B、15、211〜21M、22
とによって構成されている。
を高品質に収音する装置であり、予め設定した収音範囲
内にある音源の音を収音し、収音範囲外にある音源の音
を抑圧する装置である。
号は、それぞれ、第1の可変フィルタ13B1〜13BM
でフィルタリングされた後、加算器14Bで加算され、
出力される。
収音範囲設定部30で設定された収音範囲に対して感度
が高く、収音範囲外にある雑音源位置に対して感度が低
くなるように、後述のように学習されたものである。加
算器14Bの出力は、目的音対雑音比(SN比)の高い
高品質な音となる。
想目的音源位置を収音範囲として与えた点であり、この
ようにすることによって、その収音範囲内で目的音源が
移動する場合や、目的音源位置が正確に分からない場合
でも、目的音成分に大きな周波数劣化を生じず、安定し
て収音できる。
変フィルタ13B1〜13BMの学習方法について具体的
に説明する。
予め準備した仮想目的音源を用いて合成した仮想的な収
音信号と、第2の可変フィルタとを用いて行う。すなわ
ち、実際の目的音源を観測する場合、必ず雑音が混入し
た信号として観測され、しかも、目的音と雑音とを区別
することができないので、雑音が混入していない仮想目
的音源を用いる。
信号を合成する動作について、説明する。
源の移動範囲、音源位置計測誤差の範囲等)を設定し、
仮想目的音源位置設定部26は、設定範囲内に一様に仮
想目的音源位置を設ける。たとえば、5cm間隔で、設
定範囲を埋め尽くす。仮想目的音源位置の間隔は、十分
に狭いことが必要である。つまり、ある仮想目的音源位
置に存在する音源から、最も離れている2つのマイクロ
ホンが収音した場合に、1つ目のマイクロホンが収音し
た時刻と、2つ目のマイクロホンが収音した時刻との差
を第1の相対遅延時間であるとし、上記音源が相隣る仮
想目的音源に移動したときに、上記1つ目のマイクロホ
ンが収音した時刻と、上記2つ目のマイクロホンが収音
した時刻の差を第2の相対遅延時間とすると、相対遅延
時間の変動(上記第1の相対遅延時間と上記第2の相対
遅延時間との差の時間)が、収音信号の最高周波数の周
期よりも小さくなるように、仮想目的音源位置の間隔を
設定する。
音源位置からマイクロホン位置に音が到達するまでの遅
延時間、減衰量を含む空間特性を推定し、空間特性フィ
ルタ181,1〜18J,Mの係数を設定する。
た互いに無相関で定常な信号は、空間特性フィルタ18
1,1〜18J,Mによってフィルタリングされ、マイクロホ
ン毎に、加算器211〜21Mで加算される。
的音源位置と、その位置から各マイクまでの伝達関数と
を対応付けて、予め記憶し、仮想目的音源位置に基づい
て、伝達関数を呼び出す。
って発生された互いに無相関で定常な信号を、空間特性
フィルタ181,1〜18J,Mがフィルタリングすることに
よって、仮想的に収音信号を合成することができる。
に収音した雑音信号とを、加算器121〜12Mが加算
し、この加算結果を、第2の可変フィルタ13A1〜1
3AMがフィルタリングした後に、加算器14Aで加算
する。この加算器14Aの出力が、仮想的に合成した収
音信号の出力である。
音成分が小さく、仮想目的音成分の劣化が小さければ、
高品質に収音できていることになり、減算手段としての
加算器15が、第5の加算手段としての加算器22の出
力信号から、仮想目的音の原音(第4の加算手段14A
の出力信号)を減算し、この加算器15の出力を、誤差
信号として、第2の可変フィルタ13A1〜13AMを更
新する。
せ、第2の可変フィルタ(学習フィルタ)の効率的学習
を可能とするために、遅延器191〜19Jで、仮想目的
音の原音に遅延を付加した後に、加算器22で加算した
信号を、加算器15による減算に使用する。
出力した誤差信号と、第2の可変フィルタ13A1〜1
3AMへの入力信号(学習信号)とに基づいて、誤差信
号の二乗平均誤差が最小となるように、第2の可変フィ
ルタの更新ベクトルを求める。
は、第2の可変フィルタ13A1〜13AMと同じフィル
タ係数がセットされ、設定した収音範囲内の目的音源の
音を収音し、雑音を抑圧する。
号に、実際の目的音が含まれる場合、実際の目的音源に
対して感度を低くするように学習されてしまうので、実
際の目的音が存在する場合には、フィルタの更新を停止
する必要がある。適応期間検出部20は、マイクロホン
111〜11Mで収音された信号のパワーを監視すること
によって、実際の目的音の存在を検出し、第1の可変フ
ィルタ13B1〜13BM、第2の可変フィルタ13A1
〜13AMによる適応動作を停止させる。
詳細に説明する。
リズム、NLMSアルゴリズム、射影アルゴリズム等が
ある。本明細書では、NLMS法を例にとって、以下
に、フィルタの収束解と修正式との導出を行う。
する。
刻をnとし、マイクロホン数をMとし、仮想目的音源数
をJとし、時刻nにi番目マイクロホン11iで収音さ
れた信号をxi(n)とし、Lサンプル分を取り出して
行列で表したものを、 x(n)=[xi(n),xi(n−1),…,xi(n
−L+1),x2(n),…,xM(n−L+1)]T とする。
vj(n)とし、j番目の信号発生器17jとi番目マイ
クロホン11iとに対する空間特性フィルタを、g
i&j(n)とし、空間特性フィルタ出力を、ui,j(n)
=gi,j(n)*vj(n)とし、Lサンプル分(フィル
タが必要とするサンプル)を取り出して行列で表したも
のを、 uj(n)=[ui,j(n),ui,j(n−1),…,u
i,j(n−L+1),u 2,j(n),…,uM,j(n−L
+1)]T とする。ただし、*は、畳み込み演算を表している。
1の可変フィルタ13B1〜13BMは、LタップのFI
Rフィルタとし、このフィルタ係数を、 h(n)=[hi(n),hi(n−1),…,hi(n
−L+1),h2(n) ,…,hM(n−L+1)]Tとして行列で表す。ただ
し、hi(n−p−1)は、時刻nにおけるi番目マイ
クロホンに対するフィルタのpタップ目のフィルタ係数
を表し、第2の可変フィルタ13A1〜13AMと第1の
可変フィルタ13B1〜13BMには、同一のフィルタ係
数が用いられている。
加算器14Bの出力を、y(n)とし、加算器15の出
力(誤差)を、e(n)とし、遅延器191〜19Jでの
遅延量を、τ0とし(通常、τ0は、第2の可変フィルタ
のタップ長の半分の長さである)、τ0は全て等しいと
する。
の二乗平均を求める。この二乗平均誤差を最小とするフ
ィルタが、最適なフィルタである。
均を意味する。仮想目的信号vj(n)は、互いに無相
関であり、仮想目的信号と雑音とは無相関であるので、
式(8)は、次の式(9)のように変形される。
ルタ(各データに定数を乗じ、これらを加算するフィル
タ)とし、式(9)を、ベクトル表記すれば、次の式
(10)のようになる。
フィルタであるので、式(10)をh(n)で偏微分
し、0とおいて、極小点を求める。
(10)を最小化する最適フィルタh(opt,n)が
求められる。
MSアルゴリズム、NLMSアルゴリズム、射影アルゴ
リズム等の適応アルゴリズムがある。
とって説明することとし、修正式は、次の式(13)で
表される。
(12)の最適フィルタを求めることができることを示
した。
ー電話、テレビカメラ、通信会議、遠隔講義、異常音監
視等の収音装置として利用することができ、予め設定し
た収音範囲内に仮想目的音源位置を複数設定することに
よって、その範囲内の感度を保つような拘束条件を実現
し、収音範囲内にある目的音源を、低い周波数特性の劣
化で収音でき、範囲外の雑音を抑圧することができる。
また、範囲内で目的音源が移動しても、フィルタ修正の
必要がなく、音源移動による性能低下がない。
動く場合や、目的音源位置が正確に分からない場合で
も、高品質な収音ができるという従来例にはない優れた
特徴を有する。
れている複数の収音手段が収音した収音信号を、それぞ
れ異なるフィルタ係数によってフィルタリングする第1
の可変フィルタリング手段と、上記各第1の可変フィル
タリング手段の出力信号を加算し、加算出力を出力する
第1の加算手段14Bとを有する収音装置において、所
定の収音範囲を設定する収音範囲設定手段30と、上記
収音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想
目的音源位置設定手段26と、上記各仮想目的音源位置
と上記各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的
音源位置から上記各収音手段の位置に音が到達するまで
の遅延時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性
推定手段27と、互いに無相関で定常な擬似目的信号
を、上記仮想目的音源位置の数と同数だけ発生させる擬
似目的信号発生手段17と、上記空間特性推定手段によ
って推定された各空間特性をフィルタ係数とし、上記各
擬似目的信号のそれぞれをフィルタリングする空間特性
フィルタリング手段18と、上記各空間特性フィルタリ
ング手段の各出力信号を、上記各収音手段毎に、それぞ
れ加算することによって、擬似目的音収音信号を合成す
る第2の加算手段21と、上記各擬似目的音収音信号と
上記各収音信号とをそれぞれ加算することによって、学
習信号を合成する第3の加算手段12と、上記合成され
た学習信号を、それぞれ異なるフィルタ係数でフィルタ
リングする第2の可変フィルタリング手段13と、上記
各第2の可変フィルタリング手段の出力信号を互いに加
算する第4の加算手段14と、上記各擬似目的信号をそ
れぞれ遅延させる遅延手段19と、上記遅延手段19か
らの各遅延出力信号同士を加算する第5の加算手段22
と、上記第5の加算手段22の出力信号から、上記第4
の加算手段14の出力信号を減算することによって、誤
差信号を求める減算手段15と、上記収音信号に基づい
て、上記収音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、
この検出された期間を、適応させるべき期間として検出
する適応期間検出部20と、上記適応期間検出部によっ
て検出された収音範囲内に音源が存在しない期間に、上
記誤差信号の二乗平均値が最小になるように、上記第2
の可変フィルタ係数と上記第1の可変フィルタ係数とを
更新する適応アルゴリズム手段16とを有する収音装置
である。
比較で説明する図である。
であり、一方、上記実施例は、単一仮想目的音源を用い
る装置(AMNOR等)において、仮想目的信号源が複
数になったものであり、図2に示すように、所定の範囲
に互いに無相関な仮想目的信号源を複数設定することに
よって、その範囲内の感度を保つような拘束条件を実現
するものである。
成との比較で説明する図である。
仮想目的音源を用いる装置)の基本構成を示す図であ
り、一方、図3(2)は、上記実施例の基本構成を示す
図である。
つように学習させるので、話者が設定位置からずれた場
合に目的音に周波数特性の劣化が生じる。一方、上記実
施例では、互いに無相関な信号を発生する信号発生器を
複数持っており、これによって、複数の仮想目的音源が
ある状況を模擬し、設定範囲内の感度を保つような拘束
条件を実現する。このようにすることによって、設定範
囲内に存在する音源の信号は、大きな周波数特性の劣化
なしに収音でき、範囲外の雑音を抑圧することができ
る。また、範囲内で音源が移動しても、フィルタ修正の
必要がなく、音源移動による性能低下がない。
装置CS2を示すブロック図である。
て、第1の可変フィルタ13B1〜13BMを、半固定フ
ィルタ(フィルタ係数を保持しつつ、フィルタ係数を書
き換え可能なフィルタ)231〜23Mに置き換え、マイ
クロホン111〜11Mと加算器211〜21Mとの間に、
収音信号記憶部25を設け、適応アルゴリズム部16と
半固定フィルタ231〜23Mとの間に、フィルタ係数記
憶部24を設け、適応期間検出部20を取り除いた点
が、収音装置CS1と異なる点である。
収音を行う前に、雑音のみを収音信号記憶部25に記憶
し、次に、収音信号記憶部25が記憶した収音信号を出
力し、収音装置CS1と同様に、第2の可変フィルタ1
3A1〜13AMの更新を行い、第2の可変フィルタ13
A1〜13AMが十分に収束するまで学習を行う。
収音信号には目的音が含まれていないので、適応動作を
停止する必要はなく、適応期間検出部20を設ける必要
がない 。
A1〜13AMにおけるフィルタ係数と同じフィルタ係数
を、適応アルゴリズム部16からフィルタ係数記憶部2
4に転送し、フィルタ係数記憶部24は、上記転送され
たフィルタ係数を記憶する。フィルタ係数記憶部24
は、半固定フィルタ231〜23Mにフィルタ係数をセッ
トし、目的収音時には、半固定フィルタ231〜23M
を固定して使用する。
ン111〜11Mと、半固定フィルタ231〜23Mと、加
算器14Bとを、他の部分から切り離して使用すること
が可能であり、可搬性、省スペース性に優れるという利
点がある。
場合、実時間で計算する必要がないので、少ないハード
ウェアで構成することができ、パーソナルコンピュータ
等の汎用計算機でも、フィルタを学習する処理のための
計算が可能である。ただし、収音装置CS2では、半固
定フィルタ231〜23Mのフィルタ係数が固定であるの
で、雑音源の移動に対しては追従できないという不利な
点もある。
いては、収音装置CS1と同じであるので、説明を省略
する。
11と各第3の加算手段12との間に設けられ、上記各
収音信号を記憶する収音信号記憶手段の例である。フィ
ルタ係数記憶部24は、適応アルゴリズム手段16と各
第1の可変フィルタリング手段13との間に設けられ、
上記第1の可変フィルタ係数を記憶するフィルタ係数記
憶手段の例である。
装置CS3を示す構成図である。
収音装置CS2において、空間特性フィルタ181,1〜
18J,Mを、遅延器281,1〜28J,Mに置き換え、空間
特性推定部27を、距離計算部271とマイクロホン間
相対遅延量計算部272とによって実現した装置であ
る。
または収音装置CS2における構成要素と同じであるの
で、図5では、それらを省略して示してある。
マイクロホン位置との間の距離を計算する部分であり、
マイクロホン間相対遅延量計算部272は、距離計算部
271が出力した距離を音速で除算して遅延時間を求
め、遅延時間の最小値を、各遅延時間から減算し、マイ
クロホン間相対遅延量を求め、遅延器281,1〜28J,M
にセットする。
で置き換えることによって、計算量が軽減され、少ない
ハードウェアで構成することができるという利点があ
る。
いては、収音装置CS1または収音装置CS2と同じで
あるので、説明を省略する。
れている複数の収音手段が収音した収音信号を、それぞ
れ異なるフィルタ係数によってフィルタリングする第1
の可変フィルタリング手段と、上記各第1の可変フィル
タリング手段の出力信号を加算し、加算出力を出力する
第1の加算手段14Bとを有する収音装置において、所
定の収音範囲を設定する収音範囲設定手段30と、上記
収音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想
目的音源位置設定手段26と、上記各仮想目的音源位置
と上記各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的
音源位置から上記各収音手段の位置に音が到達するまで
の遅延時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性
推定手段であり、上記各仮想目的音源位置から上記各収
音手段11の位置までの距離を計算する距離計算手段2
71と、上記距離計算手段271によって計算された距
離と音速とから、上記各収音手段11間の相対遅延量を
求める収音手段間相対遅延量計算手段272とを含む空
間特性推定手段27と、互いに無相関で定常な擬似目的
信号を、上記仮想目的音源位置の数と同数だけ発生させ
る擬似目的信号発生手段17と、信号発生手段17が出
力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対遅延量計算
手段272が求めた相対遅延量だけ遅延させる複数の第
1の遅延手段28と、上記各遅延手段の各出力信号を、
上記各収音手段毎に、それぞれ加算することによって、
擬似目的音収音信号を合成する第2の加算手段21と、
上記各擬似目的音収音信号と上記各収音信号とをそれぞ
れ加算することによって、学習信号を合成する第3の加
算手段12と、上記合成された学習信号を、それぞれ異
なるフィルタ係数でフィルタリングする第2の可変フィ
ルタリング手段13と、上記各第2の可変フィルタリン
グ手段の出力信号を互いに加算する第4の加算手段14
と、上記各擬似目的信号をそれぞれ遅延させる第2の遅
延手段19と、上記第2の遅延手段19からの各遅延出
力信号同士を加算する第5の加算手段22と、 上記第
5の加算手段22の出力信号から、上記第4の加算手段
14の出力信号を減算することによって、誤差信号を求
める減算手段15と、上記収音信号に基づいて、上記収
音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この検出さ
れた期間を、適応させるべき期間として検出する適応期
間検出部20と、上記適応期間検出部によって検出され
た収音範囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信号
の二乗平均値が最小になるように、上記第2の可変フィ
ルタ係数と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する適
応アルゴリズム手段16とを有する収音装置の例であ
る。
装置CS4の構成を示す図である。
収音装置CS2において、空間特性フィルタ181,1〜
18J,Mを、遅延器281,1〜28J,Mとゲイン(増幅
器)29 1,1〜29J,Mとに置き換え、空間特性推定部2
7を、距離計算部271と、マイクロホンとの間の相対
遅延量計算部272と、マイクロホン間相対減衰量計算
部273とによって実現した装置である。
または収音装置CS2における構成要素と同じであるの
で、図6では、それらを省略して示してある。
マイクロホン位置との間の距離を計算する。マイクロホ
ン間相対遅延量計算部272は、距離計算部271が出
力した距離を音速で除算し、遅延時間を求め、遅延時間
の最小値を、各遅延時間から減算して、マイクロホン間
相対遅延量を求め、遅延器281,1〜28J,Mにセットす
る。
は、距離計算部271が出力した距離の逆数を求め、減
衰量を求め、基準となるマイクロホンの減衰量を各減衰
量から減算し、マイクロホン間相対減衰量を求め、遅延
器281,1〜28J,Mにセットする。
延と減衰とのみで置き換える装置であり、これによっ
て、計算量が軽減され、少ないハードウェアで構成する
ことができる。
よりも、計算量が多いが、球面波モデルを仮定するよう
なマイクロホンの配置の場合(マイクロホンと音源との
間の距離に対して、マイクロホンアレーのサイズが長い
場合)でも、空間特性を良く近似し、良好な結果が得ら
れる。
収音装置CS1または収音装置CS2と同じであるの
で、説明を省略する。
れている複数の収音手段が収音した収音信号を、それぞ
れ異なるフィルタ係数によってフィルタリングする第1
の可変フィルタリング手段と、上記各第1の可変フィル
タリング手段の出力信号を加算し、加算出力を出力する
第1の加算手段14Bとを有する収音装置において、所
定の収音範囲を設定する収音範囲設定手段30と、上記
収音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想
目的音源位置設定手段26と、上記各仮想目的音源位置
と上記各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的
音源位置から上記各収音手段の位置に音が到達するまで
の遅延時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性
推定手段27であり、上記各仮想目的音源位置から上記
各収音手段の位置までの距離を計算する距離計算手段2
71と、上記距離計算手段271によって計算された距
離と音速とから、上記各収音手段間の相対遅延量を求め
る収音手段間相対遅延量計算手段272と、上記距離計
算手段272によって計算された距離から、収音手段間
の相対減衰量を求める収音手段間相対減衰量計算手段2
73とを含む空間特性推定手段27と、互いに無相関で
定常な擬似目的信号を、上記仮想目的音源位置の数と同
数だけ発生させる擬似目的信号発生手段17と、信号発
生手段が出力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対
遅延量計算手段272が求めた相対遅延量だけ遅延させ
る複数の第1の遅延手段28と、上記複数の遅延手段2
8のそれぞれが出力した擬似目的信号を、上記収音手段
間相対減衰量計算手段273が求めた相対減衰量だけ減
衰させる複数のゲイン手段29と、上記各ゲイン手段の
各出力信号を、上記各収音手段毎に、それぞれ加算する
ことによって、擬似目的音収音信号を合成する第2の加
算手段21と、上記各擬似目的音収音信号と上記各収音
信号とをそれぞれ加算することによって、学習信号を合
成する第3の加算手段12と、上記合成された学習信号
を、それぞれ異なるフィルタ係数でフィルタリングする
第2の可変フィルタリング手段13と、上記各第2の可
変フィルタリング手段の出力信号を互いに加算する第4
の加算手段14と、上記各擬似目的信号をそれぞれ遅延
させる第2の遅延手段19と、上記第2の遅延手段19
からの各遅延出力信号同士を加算する第5の加算手段2
2と、上記第5の加算手段22の出力信号から、上記第
4の加算手段14の出力信号を減算することによって、
誤差信号を求める減算手段15と、上記収音信号に基づ
いて、上記収音範囲内に音源が存在しない期間を検出
し、この検出された期間を、適応させるべき期間として
検出する適応期間検出部20と、上記適応期間検出部に
よって検出された収音範囲内に音源が存在しない期間
に、上記誤差信号の二乗平均値が最小になるように、上
記第2の可変フィルタ係数と上記第1の可変フィルタ係
数とを更新する適応アルゴリズム手段16とを有する収
音装置の例である。
出部20の1つの具体例である適応期間検出部20aを
示すブロック図である。
ー計集部201と、雑音パワー設定部202と、閾値係
数乗算部205と、パワー比較部203とによって構成
されている。
ロホンで111〜11Mで収音した信号のうちで、1チャ
ネルまたは複数チャネル平均の短時間平均パワーを求
め、出力する。なお、上記短時間は、たとえば、10〜
100msecである。
雑音パワーの長時間平均を求め、その雑音パワー(一定
値)を出力する。なお、上記長時間は、たとえば、1〜
10secである。
部202の出力に閾値係数を乗算し、閾値として設定す
る。上記閾値係数は、雑音の短時間平均パワーの変動の
大きさに応じて決定し、たとえば、雑音の短時間平均パ
ワーが、長時間平均を中心に10%の変動がある場合、
閾値係数は1.1に設定される。
計算部201の出力と、閾値係数乗算部205が設定し
た閾値とを比較し、短時間平均パワーが上記閾値を超え
た場合に、適応アルゴリズム部16に、適応動作停止信
号を出力する。
すると、雑音の定常性と目的音の非定常性とに注目した
目的音検出を行っており、簡単な処理で目的音の検出が
できるという利点を持つ。
信号の短時間平均パワーを計算する短時間平均パワー計
算手段201と、予め測定した雑音の長時間平均パワー
を設定する雑音パワー設定手段202と、上記雑音パワ
ーに閾値係数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定
手段205と、上記閾値と上記短時間平均パワーとを比
較して、適応期間を検出するパワー比較部203とを含
む手段の例である。
出部20の別の具体例である適応期間検出部20bを示
すブロック図である。
ー計算部201と、長時間平均パワー計算部204と、
閾値係数乗算部205と、パワー比較部203とを有す
る。
ロホンで111〜11Mで収音した信号のうちで、1チャ
ネルまたは複数チャネルの平均の短時間平均パワーを求
め、出力する。
ロホンで111〜11Mで収音した信号のうちで、1チャ
ネルまたは複数チャネル平均の長時間平均パワーを求め
る。
ー計算部204の出力に閾値係数を乗算し、閾値として
設定する。上記閾値係数は、雑音の短時間平均パワーの
変動の大きさに応じて決定し、たとえば、雑音の短時間
平均パワーが、長時間平均を中心に10%の変動がある
場合、上記閾値係数が1.1に設定される。
計算部201の出力と、閾値係数乗算部205に応じて
設定された閾値とを比較し、短時間平均パワーが、閾値
を超えた場合に、適応アルゴリズム部16に、適応動作
停止信号を出力する。
すると、目的音の非定常性が、雑音の非定常性よりも強
いことに注目した目的音検出を行っており、簡単な処理
で目的音の検出ができるという利点を持つ。
20aに比べ、多少処理量は多いが、雑音パワーの緩や
かな変化に追従することができ、雑音レベルを予め測定
する必要がないという利点を持つ。
音信号の短時間平均パワーを計算する短時間平均パワー
計算手段201と、上記収音信号の長時間平均パワーを
計算する長時間平均パワー計算手段204と、上記長時
間平均パワーに閾値係数を乗じた値を閾値として設定す
る閾値係数乗算手段205と、上記閾値と上記短時間平
均パワーとを比較し、適応期間を検出するパワー比較部
203とを含む手段の例である。
出部20aの具体例である適応期間検出部20cを示す
ブロック図である。
205を、立上り閾値係数乗算部206と、立下り閾値
係数乗算部207と、立上り立下り切替部208とによ
って実現した装置である。
ー設定部202が出力した値に立上り閾値係数を乗算
し、この乗算結果を、立上り閾値として設定する。
ー設定部202が出力した値に立下り閾値係数を乗算
し、この乗算結果を立下り閾値として設定する。
は、雑音の短時間平均パワーの変動の大きさに応じて決
定し、たとえば、雑音の短時間平均パワーが、長時間平
均を中心に10%の変動がある場合には、立上り閾値係
数は1.1に設定され、立下り閾値係数は、立上り閾値
係数に近い値に設定される。
部203が適応動作停止信号を出力している場合に、立
下り閾値を選択し、それ以外の場合に、立上り閾値を選
択し、閾値に設定する。通常、目的音波形の立上り立下
りは、緩やかであることが予想される。たとえば、音声
であれば、立上り部分は、子音でパワーが小さく、立下
がりも緩やかである。このため、立ち上がり部分、立下
り部分で誤り検出を起こし易い。
係数乗算部205に、雑音パワー設定部202が出力し
た値を印加する代わりに、長時間平均パワー計算部20
4が出力した値を印加するようにしてもよい。
音パワー設定手段202または上記長時間平均パワー計
算手段204の出力に、立上り閾値を乗算する立上り閾
値係数乗算手段206と、上記雑音パワー設定手段20
2または上記長時間平均パワー計算手段204の出力
に、立下り閾値を乗算する立下り閾値係数乗算手段20
7と、上記パワー比較部出力の状態によって、立上り閾
値係数乗算出力または立下り閾値係数乗算出力を選択
し、この選択された出力を閾値として設定する立上り立
下り切替手段208とを含む手段の例である。
音パワー設定手段202で設定される。
下りで検出誤りを起こし易いことと、その対策とを説明
する図である。
法を示す図であり、短時間平均パワーの立上り部分、立
下り部分で3、検出誤りを起こしている。これは、目的
音成分のパワーが微小に上昇したために、雑音の短時間
平均パワーの微小な変動の影響を受け易くなるためであ
る。
と、立上りと立下りとの2つの閾値を設定することによ
って、雑音の短時間平均パワーの微小な変動の影響を受
け難くし、より正確な目的音検出が可能になる。
り部分、立下り部分で検出誤りを解消しているのが分か
る。
用した場合における上記各実施例のシミュレーション結
果を示す。
イクロホンを2cm間隔で7つ直線状に並べたものを用
い、マイクロホンアレーの正面方向に50cm離れた位
置を従来技術の仮想音源位置とした。
る仮想音源位置(1ポイントの位置)から、たとえば、
左に30cmの位置と、上記従来例における仮想音源位
置から右に30cmの位置との間の範囲であるとし、1
0cm間隔で7点の仮想目的音源位置を設けた。雑音に
は、白色雑音を用い、従来技術の仮想音源位置から横に
1m離れた位置に、雑音源を配置した。このときに、従
来技術と上記各実施例とにおいて、音源−アレー出力間
の周波数特性を、図10(2)に示してある。目的音源
位置は、従来技術の仮想目的音源位置と、そこから20
cm横にずれた位置の2通りに設定した。
である。
術の仮想目的音源位置にある場合に、音源−アレー出力
間の周波数特性を示す図である。図11(2)は、目的
音源位置が従来技術の仮想目的音源位置から20cmず
れた場合に、音源−アレー出力間の周波数特性を示す図
である。
技術、上記実施例ともに、大きな周波数特性の劣化は生
じていないが、図11(2)に示す周波数特性では、従
来技術の周波数特性の高周波部分が大きく劣化してい
る。上記各実施例では、図11(2)に示す周波数特性
でも、周波数特性の大きな劣化は生じていない。
位置から目的音源がずれると、周波数特性の大きな劣化
を生じることが確認された。しかし、上記各実施例は、
設定した収音範囲内で、目的音源が移動しても、周波数
特性の大きな劣化が生じず、安定して、目的音を高品質
に収音できることが確認された。
術、上記各実施例ともに、15dB以上あり、高い雑音
抑圧が行なわれていることが確認された。
実施例は、目的音源が動く場合や、目的音源位置が正確
に分からない場合でも、高い雑音抑圧、低い周波数特性
の劣化で、高品質な収音ができることが確認された。
音源位置を複数設定することによって、その範囲内の感
度を保つような拘束条件を実現するので、上記収音範囲
内に存在する音源を、低い周波数特性の劣化で収音で
き、上記収音範囲外の雑音を、抑圧することができ、ま
た、上記収音範囲内で音源が移動しても、フィルタ修正
の必要がなく、音源移動による性能低下がなく、したが
って、目的音源が動く場合や、目的音源位置が正確に分
からない場合でも、雑音抑圧が高く、周波数特性の劣化
が低く、高品質な収音ができるという効果を奏する。
示すブロック図である。
る図である。
説明する図である。
示すブロック図である。
示す構成図である。
構成を示す図である。
つの具体例である適応期間検出部20aを示すブロック
図である。
の具体例である適応期間検出部20bを示すブロック図
である。
具体例である適応期間検出部20cを示すブロック図で
ある。
りを起こし易いことと、その対策とを説明する図であ
る。
タ、 191〜19J、19C、281,1〜28J,M…遅延器、 20…適応期間検出部、 231〜23M…半固定フィルタ、 24…フィルタ係数記憶部、 25…収音信号記憶部、 26、26C…仮想音源位置設定部、 27…空間特性推定部、 291,1〜29J,M…ゲイン、 30…収音範囲設定部、 201…短時間平均パワー計算部、 202…雑音パワー設定部、 203…パワー比較部、 204…長時間平均パワー計算部、 205…閾値係数乗算部、 206…立上り閾値係数乗算部、 207…立下り閾値係数乗算部、 208…立上り立下り切替部、 271…距離計算部、 272…マイクロホン間相対遅延量計算部、 273…マイクロホン間相対減衰量計算部。
Claims (14)
- 【請求項1】 任意に配置されている複数の収音手段が
収音した収音信号を、それぞれ異なるフィルタ係数によ
ってフィルタリングする第1の可変フィルタリング手段
と、上記各第1の可変フィルタリング手段の出力信号を
加算し、加算出力を出力する第1の加算手段とを有する
収音装置において、 所定の収音範囲を設定する収音範囲設定手段と;上記収
音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想目
的音源位置設定手段と;上記各仮想目的音源位置と上記
各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的音源位
置から上記各収音手段の位置に音が到達するまでの遅延
時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性推定手
段と;互いに無相関で定常な擬似目的信号を、上記仮想
目的音源位置の数と同数だけ発生させる擬似目的信号発
生手段と;上記空間特性推定手段によって推定された各
空間特性をフィルタ係数とし、上記各擬似目的信号のそ
れぞれをフィルタリングする空間特性フィルタリング手
段と;上記各空間特性フィルタリング手段の各出力信号
を、上記各収音手段毎に、それぞれ加算することによっ
て、擬似目的音収音信号を合成する第2の加算手段と;
上記各擬似目的音収音信号と上記各収音信号とをそれぞ
れ加算することによって、学習信号を合成する第3の加
算手段と;上記合成された学習信号を、それぞれ異なる
フィルタ係数でフィルタリングする第2の可変フィルタ
リング手段と;上記各第2の可変フィルタリング手段の
出力信号を互いに加算する第4の加算手段と;上記各擬
似目的信号をそれぞれ遅延させる遅延手段と;上記遅延
手段からの各遅延出力信号同士を加算する第5の加算手
段と;上記第5の加算手段の出力信号から、上記第4の
加算手段の出力信号を減算することによって、誤差信号
を求める減算手段と;上記収音信号に基づいて、上記収
音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この検出さ
れた期間を、適応させるべき期間として検出する適応期
間検出部と;上記適応期間検出部によって検出された収
音範囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信号の二
乗平均値が最小になるように、上記第2の可変フィルタ
係数と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する適応ア
ルゴリズム手段と;を有することを特徴とする収音装
置。 - 【請求項2】 請求項1において、 上記各収音手段と上記各第3の加算手段との間に設けら
れ、上記各収音信号を記憶する収音信号記憶手段と;上
記適応アルゴリズム手段と上記各第1の可変フィルタリ
ング手段との間に設けられ、上記第1の可変フィルタ係
数を記憶するフィルタ係数記憶手段と;を有することを
特徴とする収音装置。 - 【請求項3】 任意に配置されている複数の収音手段が
収音した収音信号を、それぞれ異なるフィルタ係数によ
ってフィルタリングする第1の可変フィルタリング手段
と、上記各第1の可変フィルタリング手段の出力信号を
加算し、加算出力を出力する第1の加算手段とを有する
収音装置において、 所定の収音範囲を設定する収音範囲設定手段と;上記収
音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想目
的音源位置設定手段と;上記各仮想目的音源位置と上記
各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的音源位
置から上記各収音手段の位置に音が到達するまでの遅延
時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性推定手
段であり、上記各仮想目的音源位置から上記各収音手段
の位置までの距離を計算する距離計算手段と、上記距離
計算手段によって計算された距離と音速とから、上記各
収音手段間の相対遅延量を求める収音手段間相対遅延量
計算手段とを含む空間特性推定手段と;互いに無相関で
定常な擬似目的信号を、上記仮想目的音源位置の数と同
数だけ発生させる擬似目的信号発生手段と;信号発生手
段が出力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対遅延
量計算手段2が求めた相対遅延量だけ遅延させる複数の
第1の遅延手段と;上記各遅延手段の各出力信号を、上
記各収音手段毎に、それぞれ加算することによって、擬
似目的音収音信号を合成する第2の加算手段と;上記各
擬似目的音収音信号と上記各収音信号とをそれぞれ加算
することによって、学習信号を合成する第3の加算手段
と;上記合成された学習信号を、それぞれ異なるフィル
タ係数でフィルタリングする第2の可変フィルタリング
手段と;上記各第2の可変フィルタリング手段の出力信
号を互いに加算する第4の加算手段と;上記各擬似目的
信号をそれぞれ遅延させる第2の遅延手段と;上記第2
の遅延手段からの各遅延出力信号同士を加算する第5の
加算手段と;上記第5の加算手段の出力信号から、上記
第4の加算手段の出力信号を減算することによって、誤
差信号を求める減算手段と;上記収音信号に基づいて、
上記収音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この
検出された期間を、適応させるべき期間として検出する
適応期間検出部と;上記適応期間検出部によって検出さ
れた収音範囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信
号の二乗平均値が最小になるように、上記第2の可変フ
ィルタ係数と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する
適応アルゴリズム手段と;を有することを特徴とする収
音装置。 - 【請求項4】 任意に配置されている複数の収音手段が
収音した収音信号を、それぞれ異なるフィルタ係数によ
ってフィルタリングする第1の可変フィルタリング手段
と、上記各第1の可変フィルタリング手段の出力信号を
加算し、加算出力を出力する第1の加算手段とを有する
収音装置において、 所定の収音範囲を設定する収音範囲設定手段と;上記収
音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想目
的音源位置設定手段と;上記各仮想目的音源位置と上記
各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的音源位
置から上記各収音手段の位置に音が到達するまでの遅延
時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性推定手
段であり、上記各仮想目的音源位置から上記各収音手段
の位置までの距離を計算する距離計算手段と、上記距離
計算手段によって計算された距離と音速とから、上記各
収音手段間の相対遅延量を求める収音手段間相対遅延量
計算手段と、上記距離計算手段2によって計算された距
離から、収音手段間の相対減衰量を求める収音手段間相
対減衰量計算手段とを含む空間特性推定手段と;互いに
無相関で定常な擬似目的信号を、上記仮想目的音源位置
の数と同数だけ発生させる擬似目的信号発生手段と;信
号発生手段が出力した擬似目的信号を、上記収音手段間
相対遅延量計算手段2が求めた相対遅延量だけ遅延させ
る複数の第1の遅延手段と;上記複数の遅延手段のそれ
ぞれが出力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対減
衰量計算手段が求めた相対減衰量だけ減衰させる複数の
ゲイン手段と;上記各ゲイン手段の各出力信号を、上記
各収音手段毎に、それぞれ加算することによって、擬似
目的音収音信号を合成する第2の加算手段と;上記各擬
似目的音収音信号と上記各収音信号とをそれぞれ加算す
ることによって、学習信号を合成する第3の加算手段
と;上記合成された学習信号を、それぞれ異なるフィル
タ係数でフィルタリングする第2の可変フィルタリング
手段と;上記各第2の可変フィルタリング手段の出力信
号を互いに加算する第4の加算手段と;上記各擬似目的
信号をそれぞれ遅延させる第2の遅延手段と;上記第2
の遅延手段からの各遅延出力信号同士を加算する第5の
加算手段と;上記第5の加算手段の出力信号から、上記
第4の加算手段の出力信号を減算することによって、誤
差信号を求める減算手段と;上記収音信号に基づいて、
上記収音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この
検出された期間を、適応させるべき期間として検出する
適応期間検出部と;上記適応期間検出部によって検出さ
れた収音範囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信
号の二乗平均値が最小になるように、上記第2の可変フ
ィルタ係数と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する
適応アルゴリズム手段と;を有することを特徴とする収
音装置。 - 【請求項5】 請求項1において、 上記適応期間検出手段は、 上記収音信号の短時間平均パワーを計算する短時間平均
パワー計算手段と;予め測定した雑音の長時間平均パワ
ーを設定する雑音パワー設定手段と;上記雑音パワーに
閾値係数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定手段
と;上記閾値と上記短時間平均パワーとを比較して、適
応期間を検出するパワー比較部と;を含む手段であるこ
とを特徴とする収音装置。 - 【請求項6】 請求項1において、 上記適応期間検出手段は、 上記収音信号の短時間平均パワーを計算する短時間平均
パワー計算手段と;上記収音信号の長時間平均パワーを
計算する長時間平均パワー計算手段と;上記長時間平均
パワーに閾値係数を乗じた値を閾値として設定する閾値
係数乗算手段と;上記閾値と上記短時間平均パワーとを
比較し、適応期間を検出するパワー比較部と;を含む手
段であることを特徴とする収音装置。 - 【請求項7】 請求項5または請求項6において、 上記適応期間検出部は、 上記雑音パワー設定手段または上記長時間平均パワー計
算手段の出力に、立上り閾値を乗算する立上り閾値係数
乗算手段と;上記雑音パワー設定手段または上記長時間
平均パワー計算手段の出力に、立下り閾値を乗算する立
下り閾値係数乗算手段と;上記パワー比較部出力の状態
によって、立上り閾値係数乗算出力または立下り閾値係
数乗算出力を選択し、この選択された出力を閾値として
設定する立上り立下り切替手段8と;を含む手段である
ことを特徴とする収音装置。 - 【請求項8】 任意に配置されている複数の収音手段が
収音した収音信号を、それぞれ異なるフィルタ係数によ
ってフィルタリングし、このフィルタリングされた信号
を加算し、加算出力を出力する第1の加算段階を有する
収音方法において、 所定の収音範囲を設定する収音範囲設定段階と;上記収
音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想目
的音源位置設定段階と;上記各仮想目的音源位置と上記
各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的音源位
置から上記各収音手段の位置に音が到達するまでの遅延
時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性推定段
階と;互いに無相関で定常な擬似目的信号を、上記仮想
目的音源位置の数と同数だけ発生させる擬似目的信号発
生段階と;上記空間特性推定段階で推定された各空間特
性をフィルタ係数とし、上記各擬似目的信号のそれぞれ
をフィルタリングする空間特性フィルタリング段階と;
上記各空間特性フィルタリング段階での各出力信号を、
上記各収音手段毎に、それぞれ加算することによって、
擬似目的音収音信号を合成する第2の加算段階と;上記
各擬似目的音収音信号と上記各収音信号とをそれぞれ加
算することによって、学習信号を合成する第3の加算段
階と;上記合成された学習信号を、それぞれ異なるフィ
ルタ係数でフィルタリングする第2の可変フィルタリン
グ段階と;上記各第2の可変フィルタリング段階の出力
信号を互いに加算する第4の加算段階と;上記各擬似目
的信号をそれぞれ遅延させる遅延段階と;上記遅延段階
からの各遅延出力信号同士を加算する第5の加算段階
と;上記第5の加算段階での出力信号から、上記第4の
加算段階での出力信号を減算することによって、誤差信
号を求める減算段階と;上記収音信号に基づいて、上記
収音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この検出
された期間を、適応させるべき期間として検出する適応
期間検出段階と;上記適応期間検出段階で検出された収
音範囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信号の二
乗平均値が最小になるように、上記第2の可変フィルタ
係数と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する適応ア
ルゴリズム段階と;を有することを特徴とする収音方
法。 - 【請求項9】 請求項8において、 上記各収音信号を記憶する収音信号記憶段階と;上記第
1の可変フィルタ係数を記憶するフィルタ係数記憶段階
と;を有することを特徴とする収音方法。 - 【請求項10】 任意に配置されている複数の収音手段
が収音した収音信号を、それぞれ異なるフィルタ係数に
よってフィルタリングする第1の可変フィルタリング段
階と、上記各第1の可変フィルタリング段階の出力信号
を加算し、加算出力を出力する第1の加算段階とを有す
る収音方法において、 所定の収音範囲を設定する収音範囲設定段階と;上記収
音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想目
的音源位置設定段階と;上記各仮想目的音源位置と上記
各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的音源位
置から上記各収音手段の位置に音が到達するまでの遅延
時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性推定段
階であり、上記各仮想目的音源位置から上記各収音手段
の位置までの距離を計算する距離計算段階と、上記距離
計算段階で計算された距離と音速とから、上記各収音手
段間の相対遅延量を求める収音手段間相対遅延量計算段
階とを含む空間特性推定段階と;互いに無相関で定常な
擬似目的信号を、上記仮想目的音源位置の数と同数だけ
発生させる擬似目的信号発生段階と;信号発生段階で出
力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対遅延量計算
段階で求めた相対遅延量だけ遅延させる複数の第1の遅
延段階と;上記各遅延段階の各出力信号を、上記各収音
手段毎に、それぞれ加算することによって、擬似目的音
収音信号を合成する第2の加算段階と;上記各擬似目的
音収音信号と上記各収音信号とをそれぞれ加算すること
によって、学習信号を合成する第3の加算段階と;上記
合成された学習信号を、それぞれ異なるフィルタ係数で
フィルタリングする第2の可変フィルタリング段階と;
上記各第2の可変フィルタリング段階の出力信号を互い
に加算する第4の加算段階と;上記各擬似目的信号をそ
れぞれ遅延させる第2の遅延段階と;上記第2の遅延段
階からの各遅延出力信号同士を加算する第5の加算段階
と;上記第5の加算段階の出力信号から、上記第4の加
算段階の出力信号を減算することによって、誤差信号を
求める減算段階と;上記収音信号に基づいて、上記収音
範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この検出され
た期間を、適応させるべき期間として検出する適応期間
検出段階と;上記適応期間検出段階で検出された収音範
囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信号の二乗平
均値が最小になるように、上記第2の可変フィルタ係数
と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する適応アルゴ
リズム段階と;を有することを特徴とする収音方法。 - 【請求項11】 任意に配置されている複数の収音手段
が収音した収音信号を、それぞれ異なるフィルタ係数に
よってフィルタリングする第1の可変フィルタリング段
階と、上記各第1の可変フィルタリング段階の出力信号
を加算し、加算出力を出力する第1の加算段階とを有す
る収音方法において、 所定の収音範囲を設定する収音範囲設定段階と;上記収
音範囲内に、複数の仮想目的音源位置を設定する仮想目
的音源位置設定段階と;上記各仮想目的音源位置と上記
各収音手段の位置とに基づいて、上記各仮想目的音源位
置から上記各収音手段の位置に音が到達するまでの遅延
時間、減衰量を含む空間特性を推定する空間特性推定段
階であり、上記各仮想目的音源位置から上記各収音手段
の位置までの距離を計算する距離計算段階と、上記距離
計算段階によって計算された距離と音速とから、上記各
収音手段間の相対遅延量を求める収音手段間相対遅延量
計算段階と、上記距離計算段階で計算された距離から、
収音手段間の相対減衰量を求める収音手段間相対減衰量
計算段階とを含む空間特性推定段階と;互いに無相関で
定常な擬似目的信号を、上記仮想目的音源位置の数と同
数だけ発生させる擬似目的信号発生段階と;信号発生段
階が出力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対遅延
量計算段階が求めた相対遅延量だけ遅延させる複数の第
1の遅延段階と;上記複数の第1の遅延段階のそれぞれ
が出力した擬似目的信号を、上記収音手段間相対減衰量
計算段階で求めた相対減衰量だけ減衰させる複数のゲイ
ン段階と;上記各ゲイン段階の各出力信号を、上記各収
音手段毎に、それぞれ加算することによって、擬似目的
音収音信号を合成する第2の加算段階と;上記各擬似目
的音収音信号と上記各収音信号とをそれぞれ加算するこ
とによって、学習信号を合成する第3の加算段階と;上
記合成された学習信号を、それぞれ異なるフィルタ係数
でフィルタリングする第2の可変フィルタリング段階
と;上記各第2の可変フィルタリング段階の出力信号を
互いに加算する第4の加算段階と;上記各擬似目的信号
をそれぞれ遅延させる第2の遅延段階と;上記第2の遅
延段階からの各遅延出力信号同士を加算する第5の加算
段階と;上記第5の加算段階での出力信号から、上記第
4の加算段階での出力信号を減算することによって、誤
差信号を求める減算段階と;上記収音信号に基づいて、
上記収音範囲内に音源が存在しない期間を検出し、この
検出された期間を、適応させるべき期間として検出する
適応期間検出段階と;上記適応期間検出段階で検出され
た収音範囲内に音源が存在しない期間に、上記誤差信号
の二乗平均値が最小になるように、上記第2の可変フィ
ルタ係数と上記第1の可変フィルタ係数とを更新する適
応アルゴリズム段階と;を有することを特徴とする収音
方法。 - 【請求項12】 請求項8において、 上記適応期間検出段階は、 上記収音信号の短時間平均パワーを計算する短時間平均
パワー計算段階と;予め測定した雑音の長時間平均パワ
ーを設定する雑音パワー設定段階と;上記雑音パワーに
閾値係数を乗じた値を閾値として設定する閾値設定段階
と;上記閾値と上記短時間平均パワーとを比較して、適
応期間を検出するパワー比較段階と;を含む段階である
ことを特徴とする収音方法。 - 【請求項13】 請求項8において、 上記適応期間検出段階は、 上記収音信号の短時間平均パワーを計算する短時間平均
パワー計算段階と;上記収音信号の長時間平均パワーを
計算する長時間平均パワー計算段階と;上記長時間平均
パワーに閾値係数を乗じた値を閾値として設定する閾値
係数乗算段階と;上記閾値と上記短時間平均パワーとを
比較し、適応期間を検出するパワー比較段階と;を含む
段階であることを特徴とする収音方法。 - 【請求項14】 請求項12または請求項13におい
て、 上記閾値係数乗算段階は、 上記雑音パワー設定段階または上記長時間平均パワー計
算段階での出力に、立上り閾値を乗算する立上り閾値係
数乗算段階と;上記雑音パワー設定段階202または上
記長時間平均パワー計算段階204での出力に、立下り
閾値を乗算する立下り閾値係数乗算段階と;上記パワー
比較段階出力の状態によって、立上り閾値係数乗算出力
または立下り閾値係数乗算出力を選択し、この選択され
た出力を閾値として設定する立上り立下り切替段階と;
を含む段階であることを特徴とする収音方法。
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小林, 古家, 片岡,複数仮想音源を用いた適応型マイクロホンアレー,電子情報通信学会誌 A,日本,2003年 4月 1日,Vol.J86−A, No.4,Pages 333−344 |
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