JP5746717B2 - 音源位置決め - Google Patents
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Description
y[k]=αm[k]+(1−α)[cos(φs)dx[k]+sin(φs)dy[k]]
により実質的に与えられ、ここで、y[k]が前記結合信号のサンプルkを表し、m[k]が第1の基準ビームのサンプルkを表し、dx[k]が第2の基準信号のサンプルkを表し、dy[k]は第3の基準信号のサンプルkを表し、αがビーム形状パラメータであり、φsがビーム方向パラメータである。
ここで、
であり、*は複素共役オペレータを示す。
Em(r、θ、φ)=2・P0(r、θ、φ)
と2つの直交ダイポール
Ed x(r、θ、φ)=2・[P1(r、θ、φ)+P2(r、θ、φ)]
Ed y(r、θ、φ)=2j・[P1(r、θ、φ)−P2(r、θ、φ)]
からなる3つの基準ビームを生成するために使用できる。
Em=1
Ed x(θ、φ)=cosφsinθ
Ed y(θ、φ)=cos(φ−π/2)sinθ
y[k]=z1・m[k]+z2・dx[k]+z3・dy[k]
dx[k]及びdy[k]は方向性基準ビームに対応するのに対し、m[k]は無指向性基準ビームに対応する例では、この式は、以下のように書き直される。
y[k]=z1・m[k]+z4・(z5・dx[k]+z6・dy[k])
ここで、z4・z5=z2及びz4・z6=z3であり、z5及びz6は基準(z5)2+(z6)2=1を満たすスカラー値である。よって、この例では、(z4)2=(z2)2+(z3)2及びz5=z2/z4、z6=z3/z4である。
y[k]=αm[k]+(1−α)[cos(φs)dx[k]+sin(φs)dy[k]]
Ey(θ、φ)=α+(1−α)cos(φ−φs)sin(θ)
ここで、αは、1次のビームパターン形状を制御するビーム形状パラメータであり、φsは、アジマス平面内でビームパターンを回転させるビーム方向パラメータである。
J[k]=y[k]2
y[k]=αm[k]+(1−α)[cos(φs)dx[k]+sin(φs)dy[k]]
の特定の結合に対して以下に説明されるだろう。
J(α、φs)=ε{y2[k]}
ここで、ε{}は、平均化(又はローパスフィルタリング)オペレーションを示す。
ここで、
Ci=cos(φni−φs)
及び
であり、
Si=sin(φni−φs)
である。
及び
ここで、^が推定値を示し、∇qが変数qに対する勾配を示し、μは適応アルゴリズムの動的な応答を制御しているステップサイズである。
及び
ここで、
は、適合を正規化するために含まれる無指向性応答の電力推定であり、εは0による割り算を防止するための小さな値である。
Em=1
Ed x(θ、φ)=cosφsinθ
Ed y(θ、φ)=cos(φ−π/2)sinθ
は、仰角パラメータθがπ/2に等しく、よってsin(θ)=1と仮定することにより単純化された。しかしながら、幾つかの実施例では、音源の仰角を考慮することが有利である。この場合には、結合信号のビーム形状は、以下により表される。
Ey(θ、φ)=αEm+(1−α)[cosφsEd x(θ、φ)+sinφsEd y(θ、φ)]
を持つコスト関数
J(α、φs)=ε{y2[k]}
を使用することは、
を生じ、
ここで、音源の各々に対する仰角角度は
により表される。
よって、φn1=φn2=φsに対応する不安定な解を供給する。
Em=1
Ed x(θ、φ)=cosφsinθ
Ed y(θ、φ)=sinφcosθ
Ed z(θ、φ)=cosθ
ここで、θは仰角角度であり、Φはアジマス角である。よって、以前の二次元の例の3つの基準ビームに加えて、z軸に沿って目指す第3のダイポールが生成される。基準ビームは、図9に図示されている。
及び
に変換できる。
ここで、arctan[]は、4象限アークタンジェントオペレータである。
Claims (15)
- 少なくとも3つのマイクロホンを有する少なくとも二次元のマイクロホンアレイからマイクロホン信号を受信するための受信回路と、異なる方向特性を持つ少なくとも3つの基準ビームの信号をマイクロホン信号から生成するための基準回路と、2つの音源に対する同時の方向推定を生成するための推定回路とを有する音源位置決め装置であって、前記推定回路は、前記少なくとも3つの基準ビームの前記信号を結合することにより、結合信号に対する音声ビームフォームの形状を反映するビーム形状パラメータと、前記結合信号に対する音声ビームフォームの方向を反映するビーム方向パラメータとを持つ前記結合信号を生成するための回路と、前記結合信号のエネルギー尺度を示すコスト尺度を生成するための回路と、前記コスト尺度に対する局所的最小に対応するビーム方向パラメータのビーム方向パラメータ値とビーム形状パラメータのビーム形状パラメータ値とを推定するための回路と、前記ビーム形状パラメータ値及び前記ビーム方向パラメータ値の関数として、第1の音源の第1の方向推定と第2の音源の第2の方向推定とを決定するための回路とを有する、音源位置決め装置。
- 前記推定回路は、前記結合信号、ビーム形状パラメータの現在の値及びビーム方向パラメータの現在の値に応じてビーム形状パラメータ及びビーム方向パラメータの少なくとも第1のパラメータに対する更新値を繰り返し決定し、第1のパラメータの現在の値及び前記更新値から第1のパラメータに対する新規な値を生成する、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 前記更新値が第1のパラメータに関するコスト尺度の微分値に依存する、請求項2に記載の音源位置決め装置。
- 前記推定回路が、ビーム形状パラメータ及びビーム方向パラメータ両方の更新値を独立して決定する、請求項2に記載の音源位置決め装置。
- 前記推定回路が、ビーム形状パラメータ及びビーム方向パラメータのうちの少なくとも1つに対する勾配探索プロセスを使用して、局所的最小を推定する、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 前記推定回路は、前記少なくとも3つの基準ビームの第2及び第3の基準ビームの結合加重より小さな前記少なくとも3つの基準ビームの第1の基準ビームの最大加重となる値にビーム形状パラメータを制限する、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 第1の方向推定及び第2の方向推定が平面内の2次元の方向推定であり、前記推定回路が、平面外の前記音源の仰角に対して第1の方向推定及び第2の方向推定を補償する、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 前記マイクロホンアレイが少なくとも4つのマイクロホンを有する3次元マイクロホンアレイであり、前記基準回路は更に第4の基準ビームを生成し、前記推定回路は、第4の基準ビームと前記少なくとも3つの基準ビームの少なくとも2つの他の基準ビームとの信号を結合することにより他の結合信号を生成する回路であって、前記他の結合信号は、前記他の結合信号に対する音声ビームフォームの形状を反映する他のビーム形状パラメータと、前記他の結合信号に対する他の音声ビームフォームの方向を反映する他のビーム方向パラメータとを持つ前記他の結合信号を生成する回路と、前記他の結合信号のエネルギー尺度を示す他のコスト尺度を生成する回路と、前記他のコスト尺度に対する局所的最小に対応する、前記他のビーム形状パラメータの他のビーム形状パラメータ値と、前記ビーム方向パラメータの他のビーム方向パラメータ値とを推定する回路とを有し、第1の方向推定及び第2の方向推定を決定するための回路は、前記他のビーム形状パラメータ値及び前記他のビーム方向パラメータ値に応じて、更に第1の方向推定及び第2の方向推定を決定する、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 前記ビーム形状パラメータ値及び前記ビーム方向パラメータ値は、前記ビーム形状パラメータ及び前記ビーム方向パラメータのうちの少なくとも1つに関する前記コスト尺度の微分値がゼロである3次元ポイントの第1のセットを特徴づけ、前記他のビーム形状パラメータ値及び前記他のビーム方向パラメータ値は、前記他のビーム形状パラメータ及び前記他のビーム方向パラメータのうちの少なくとも1つに関する前記他のコスト尺度の微分値がゼロである3次元ポイントの第2のセットを特徴づけ、前記推定回路は、3次元ポイントの第1のセット及び3次元ポイントの第2のセット両方に含まれる少なくとも2つの3次元ポイントに対する方向推定として、第1の方向推定及び第2の方向推定を決定する、請求項8に記載の音源位置決め装置。
- 前記推定回路は、前記少なくとも2つの3次元ポイントが予め定められたゲイン値に対応するという要求に応じて前記少なくとも2つの3次元ポイントを選択する、請求項9に記載の音源位置決め装置。
- 前記推定回路は、前記ビーム形状パラメータ値及び前記ビーム方向パラメータ値に対して、前記ビーム形状パラメータ及び前記ビーム方向パラメータのうちの少なくとも1つに関するコスト関数の解析的微分値がゼロである方向推定として、第1の方向推定及び第2の方向推定を決定する、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 前記少なくとも3つの基準ビームの第1の基準ビームがモノポールであり、前記少なくとも3つの基準ビームの少なくとも第2の基準ビーム及び第3の基準ビームは、異なる方向のダイポールである、請求項1に記載の音源位置決め装置。
- 前記ビーム方向パラメータが第3の基準ビームに対する第2の基準ビームの加重を示し、前記ビーム形状パラメータが第2及び第3の基準ビームに対する第1の基準ビームの加重を示し、請求項11に記載の音源位置決め装置。
- 前記結合は、
y[k]=αm[k]+(1−α)[cos(φs)dx[k]+sin(φs)dy[k]]
により実質的に与えられ、ここで、y[k]が前記結合信号のサンプルkを表し、m[k]が第1の基準ビームのサンプルkを表し、dx[k]が第2の基準信号のサンプルkを表し、dy[k]は第3の基準信号のサンプルkを表し、αがビーム形状パラメータであり、φsがビーム方向パラメータである、請求項1に記載の音源位置決め装置。 - 少なくとも3つのマイクロホンを有する少なくとも2次元のマイクロホンアレイからマイクロホン信号を受信するステップと、
前記マイクロホン信号から異なる方向特性を持つ少なくとも3つの基準ビームの信号を生成するステップと、以下のステップを実施することにより、2つの音源に対する同時の方向推定を生成するステップとを有し、前記以下のステップは、
前記少なくとも3つの基準ビームの前記信号を結合することにより、結合信号に対する音声ビームフォームの形状を反映するビーム形状パラメータと、前記結合信号に対する音声ビームフォームの方向を反映するビーム方向パラメータとを持つ前記結合信号を生成するステップと、前記結合信号のエネルギー尺度を示すコスト尺度を生成するステップと、前記コスト尺度に対する局所的最小に対応するビーム方向パラメータのビーム方向パラメータ値とビーム形状パラメータのビーム形状パラメータ値とを推定するステップと、前記ビーム形状パラメータ値及び前記ビーム方向パラメータ値の関数として、第1の音源の第1の方向推定と第2の音源の第2の方向推定とを決定するステップとである、音源位置決めの方法。
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