(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ源の近接を決定する方法において、
近傍音場のオーディオ源および遠方音場のオーディオ源を受ける第１のセンサーからのオーディオ信号および前記近傍音場のオーディオ源および前記遠方音場のオーディオ源を受ける第２のセンサーからのオーディオ信号を周波数領域に変換することと、
前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定することと、
前記振幅を比較することと、
前記振幅の比較に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとを含み、
前記第１のセンサーは、前記第２のセンサーよりも前記近傍音場のオーディオ源に近い方法。
【請求項２】
前記オーディオ信号のそれぞれをビームフォーミングすることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記変換されたオーディオ信号のそれぞれをビームフォーミングすることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記オーディオ信号のそれぞれをバンドパスフィルタリングすることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
それぞれの補正係数により、前記オーディオ信号のそれぞれを増幅することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
変換することは、ＦＦＴ、ＤＣＴ、ＤＦＴ、ウェーブレット変換、または、前記オーディオ信号に対する前述の変換の任意の適切な組み合わせを適用すること含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記オーディオ信号を複数のフレームに分割することと、
前記フレームのそれぞれに対して、変換された各オーディオ信号の振幅を決定し、それによって、前記振幅を生成させることと、
前記フレームに対して前記振幅を平滑化することと、
前記変換されたオーディオ信号の平滑化された振幅を互いに比較して、少なくとも１つの差分信号を生成させることと、
前記差分信号に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記差分信号を正規化することをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記平滑化された振幅を対数領域に変換することをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
非線形関数を前記差分信号に適用して、近接スコアを生成させることをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記非線形関数は、シグモイド関数である請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
オーディオ源の近接を決定する方法において、
近傍音場のオーディオ源および遠方音場のオーディオ源を受ける第１のセンサーからオーディオ信号を受け取り、前記近傍音場のオーディオ源および前記遠方音場のオーディオ源を受ける第２のセンサーからのオーディオ信号を受け取ることと、
前記オーディオ信号を周波数領域に変換することと、
複数の周波数における、前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定することと、
前記周波数のそれぞれに対して、前記周波数に対応する振幅を比較することにより差分信号を決定し、それによって、複数の差分信号を決定することと、
前記差分信号に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとを含み、
前記第１のセンサーは、前記第２のセンサーよりも前記近傍音場のオーディオ源に近い方法。
【請求項１３】
前記周波数のそれぞれにおける前記差分信号を、予め定められているしきい値と比較することと、
前記周波数に対する、前記差分信号と前記予め定められているしきい値との比較に基づいて、前記周波数のそれぞれにおいて近傍音場フラグを決定することとをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記オーディオ信号を複数のフレームに分割することと、
前記フレームのそれぞれに対して、前記振幅を決定することとをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記フレームに対して前記振幅を平滑化することをさらに含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記平滑化された振幅を対数領域に変換することをさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記差分信号を正規化して、前記周波数のそれぞれにおける近接スコアを決定することをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
非線形関数を前記差分信号に適用して、前記周波数のそれぞれにおける近接スコアを生成させることをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
装置において、
近傍音場のオーディオ源および遠方音場のオーディオ源に応答してオーディオ信号を出力する、第１のオーディオセンサーと、
前記近傍音場のオーディオ源および前記遠方音場のオーディオ源に応答してオーディオ信号を出力する、第２のオーディオセンサーと、
前記オーディオ信号を周波数領域に変換し、前記変換されたオーディオ信号の振幅を比較することにより、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定するように構成されている近接検出モジュールとを具備し、
前記第１のオーディオセンサーは、前記第２のオーディオセンサーよりも前記近傍音場のオーディオ源に近い装置。
【請求項２０】
前記装置は、ヘッドセットである請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記ヘッドセットは、ワイヤレスヘッドセットである請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記近接検出モジュールからの出力に応答するノイズ低減／抑制モジュールをさらに具備する請求項１９記載の装置。
【請求項２３】
前記ノイズ低減／抑制モジュールは、オーディオ信号スペクトルとノイズ信号スペクトルとを推定するように構成されている請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
マイクロフォン較正モジュールをさらに具備する請求項１９記載の装置。
【請求項２５】
音声アクティビティ検出（ＶＡＤ）モジュールをさらに具備する請求項１９記載の装置。
【請求項２６】
エコー消去モジュールをさらに具備する請求項１９記載の装置。
【請求項２７】
装置において、
近傍音場のオーディオ源および遠方音場のオーディオ源を受ける第１のセンサーからのオーディオ信号および前記近傍音場のオーディオ源および前記遠方音場のオーディオ源を受ける第２のセンサーからのオーディオ信号を周波数領域に変換する手段と、
前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定する手段と、
前記振幅を比較する手段と、
前記振幅の比較に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定する手段とを具備し、
前記第１のセンサーは、前記第２のセンサーよりも前記近傍音場のオーディオ源に近い装置。
【請求項２８】
１つ以上のプロセッサにより実行可能な１組の命令を組み入れているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
近傍音場のオーディオ源および遠方音場のオーディオ源を受ける第１のセンサーからのオーディオ信号および前記近傍音場のオーディオ源および前記遠方音場のオーディオ源を受ける第２のセンサーからのオーディオ信号を周波数領域に変換するためのコードと、
前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定するためのコードと、
前記振幅を比較するためのコードと、
前記振幅の比較に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定するためのコードとを含み、
前記第１のセンサーは、前記第２のセンサーよりも前記近傍音場のオーディオ源に近いコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２９】
ノイズ低減／抑制のためのコードをさらに含む請求項２８記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項３０】
オーディオ信号スペクトルとノイズ信号スペクトルとを推定するためのコードをさらに含む請求項２９記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項３１】
音声アクティビティ検出のためのコードをさらに含む請求項２８記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項３２】
オーディオ源の近接を決定する方法において、
近傍音場のオーディオ源および遠方音場のオーディオ源を受ける第１のセンサーからオーディオ信号を受け取り、前記近傍音場のオーディオ源および前記遠方音場のオーディオ源を受ける第２のセンサーからのオーディオ信号を受け取ることと、
前記オーディオ信号をビームフォーミングすること、
前記ビームフォーミングされたオーディオ信号の振幅を決定することと、
前記振幅を比較することと、
前記振幅の比較に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとを含み、
前記第１のセンサーは、前記第２のセンサーよりも前記近傍音場のオーディオ源に近い方法。
【請求項３３】
前記決定することは、
近傍音場スコアを計算することと、
前記近傍音場スコアに基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとを含む請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記決定することは、
近傍音場の確率値を計算することと、
前記近傍音場の確率値に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとを含む請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
それぞれの補正係数により、前記オーディオ信号のそれぞれを増幅することをさらに含む請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
前記オーディオ信号を複数のフレームに分割することと、
前記フレームのそれぞれに対して、ビームフォーミングされた各オーディオ信号の振幅を決定し、それによって、前記振幅を生成させることと、
前記フレームに対して前記振幅を平滑化することと、
前記ビームフォーミングされたオーディオ信号の平滑化された振幅を互いに比較して、
少なくとも１つの差分信号を生成させることと、
前記差分信号に基づいて、前記近傍音場のオーディオ源の近接を決定することとをさらに含む請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
前記差分信号を正規化することをさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
非線形関数を前記差分信号に適用して、近接スコアを生成させることをさらに含む請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【合衆国法典第３５部第１１９条に基づく優先権の主張】
【０００１】
特許に対する本出願は、２００８年１０月２４日に出願され、本出願の譲受人に譲渡され、参照により明白にここに組み込まれている、“ノイズ低減のためのセンサーアレイによる信号近接の推定”と題する仮出願第６１／１０８，４１３号に対する優先権を主張する。
【分野】
【０００２】
本開示は一般に、オーディオ信号処理に関係し、より詳細には、近傍音場のオーディオ信号検出およびノイズ抑圧に関係する。
【背景】
【０００３】
オーディオ入力を受け入れる、セルラ電話機や、双方向ラジオや、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）のようなデバイスは、人込み、にぎやかな通り、レストラン、空港、乗り物、または、これらに類似するもののような、劣悪なノイズ環境において使用されることが多い。バックグラウンドノイズと呼ばれる、オーディオ環境内のさまざまな音源から発生される、望ましくない音は、そのオーディオ環境内の異なった場所から発出する可能性がある。一般的な例は、限定されないが、自動車のノイズ、または、込み合った公共の場所内の他の音声を含むことができる。源にかかわらず、所望のオーディオ信号をバックグラウンドノイズと区別できないことは、低下した品質を有するオーディオ入力信号をもたらす可能性がある。
【０００４】
これらの環境における、強力なバックグラウンドノイズは、ユーザのスピーチを不明瞭にし、人が話していることを理解するのを困難にさせる可能性がある。多くのケースにおいて、ノイズは、スピーチ信号を損ない、それゆえに、所望のオーディオ信号の品質を著しく劣化させる。セルラ電話機において、例えば、込み合ったカフェまたはにぎやかな駅のような、騒がしい環境で会話している人は、通話の向こう側の受話者により知覚される、ノイズにより損なわれているスピーチが理解しにくいことから、適切に会話することができないかもしれない。オーディオ破損のすべてのそのようなケースにおいて、バックグラウンドノイズを抑制することにより、送信されるオーディオの品質を向上させることが望まれる。
【０００５】
バックグラウンドノイズの除去を試みるノイズフィルタリングシステムが開発されているが、これらのシステムは、すべての環境におけるノイズのすべてを除去することはできていない。したがって、バックグラウンドノイズを検出および抑制する、向上した技術に対する必要性が存在する。
【概要】
【０００６】
オーディオ入力デバイスにより受信されるバックグラウンドノイズを抑制するための向上した技術をここで開示する。本技術により、オーディオ入力デバイスは、比較的遠方にあるノイズ源と、デバイスの近接近で発生する音とを区別することが可能になる。本技術は、セルラ電話機またはＰＤＡのような移動ハンドセット、ハンズフリーヘッドセットおよび他のオーディオ入力デバイスに対して適用できる。この“近接近”検出を利用するオーディオ入力デバイスは、より効果的に、バックグラウンドノイズを抑制し、向上したユーザ体験を与えることができる。
【０００７】
１つの観点にしたがうと、オーディオ源の近接を決定する方法は、複数のセンサーからのオーディオ信号を周波数領域に変換することを含む。変換されたオーディオ信号の振幅が次に決定される。オーディオ源の近接が、振幅の比較に基づいて決定される。
【０００８】
別の観点にしたがうと、オーディオ源の近接を決定する方法は、複数のセンサーから、オーディオ信号を受け取ることと、オーディオ信号を周波数領域に変換することとを含む。変換されたオーディオ信号の振幅が、複数の周波数において決定される。各周波数に対して、周波数における、異なるセンサーからのスペクトル振幅を比較することにより、差分信号が決定される。これにより、複数の差分信号が生成される。オーディオ源の近接が、差分信号に基づいて決定される。
【０００９】
別の観点にしたがうと、装置は、オーディオ源に応答して、複数のオーディオ信号を出力する、複数のオーディオセンサーを含む。装置中に含まれているプロセッサが、オーディオ信号を周波数領域に変換し、変換されたオーディオ信号の振幅を比較することにより、オーディオ源の近接を決定するように構成されている。
【００１０】
別の観点にしたがうと、装置は、複数のセンサーからの複数のオーディオ信号を周波数領域に変換する手段と、変換されたオーディオ信号の振幅を決定する手段と、振幅を比較する手段と、振幅の比較に基づいて、オーディオ源の近接を決定する手段とを含む。
【００１１】
さらなる観点にしたがうと、１つ以上のプロセッサにより実行可能な１組の命令を組み入れているコンピュータ読み取り媒体は、複数のセンサーからの複数のオーディオ信号を周波数領域に変換するためのコードと、変換されたオーディオ信号の振幅を決定するためのコードと、振幅を比較するためのコードと、振幅の比較に基づいて、オーディオ源の近接を決定するためのコードとを含む。
【００１２】
他の観点、特徴および利益は、以下の図面および詳細な説明の考察により、当業者に明らかであるか、または、明らかになるであろう。すべてのそのような追加の特徴、観点および利益が、本記述内に含まれ、添付の特許請求の範囲により保護されるように向けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図面は、単に説明のためのものであることを理解すべきである。さらに、図中のコンポーネントは、必ずしも原寸に比例しておらず、その代わりに、ここで記述した技術の原理を説明することに重点が置かれている。図において、同じ参照数字は、異なる表示全体にわたって対応する部分を示す。
【図１】図１は、近傍音場のオーディオ源と、遠方音場のバックグラウンドオーディオ源とを含む、例示的なオーディオ環境の図である。
【図２】図２は、近傍音場のオーディオ源から発せられる音波を概念的に図示する図である。
【図３】図３は、遠方音場のオーディオ源から発せられる音波を概念的に図示する図である。
【図４】図４は、異なるオーディオセンサーからの信号振幅を比較することにより、オーディオ源の近接を決定する方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、ビームフォーミングを使用して、オーディオ源の近接を決定する方法を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、到来するオーディオのスペクトル成分を比較することにより、オーディオ源の近接を決定する方法を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、スペクトルノイズ低減のプロセスを示すプロセスブロック図である。
【図８】図８は、スペクトルノイズ低減のプロセスを示す、より詳細なプロセスブロック図である。
【図９】図９は、オーディオ源近接推定機能を有する例示的なヘッドセットデバイスのいくつかのコンポーネントを示しているブロック図である。
【図１０】図１０は、例示的なバックグラウンドノイズ抑制を描写するグラフを示す。
【詳細な説明】
【００１４】
図面を参照し、組み込んでいる、以下の詳細な説明は、１つ以上の特定の実施形態を記述し、説明する。限定ではなく、例示し、教示するためだけに提供される、これらの実施形態は、請求されるものを当業者が実施できるように、十分詳細に示され、記述されている。したがって、簡潔にするために、本記述は、当業者に知られているいくつかの情報を省略する。
【００１５】
語“例示的な”は、本開示全体を通して、“例、事例、または、例示として役割を果たす”ことを意味するように使用される。“例示的な”としてここで説明する何らかのものは、必ずしも、他のアプローチまたは特徴より好ましい、あるいは、利点があるものとして解釈すべきではない。
【００１６】
図１は、ヘッドセット１６のようなオーディオ入力デバイスと、ユーザ１２の口のような近傍音場のオーディオ源１５と、ラジオのような遠方音場のバックグラウンドオーディオ源１４とを含む例示的なオーディオ環境１０の図である。ヘッドセット１６は、近傍音場のオーディオ源１５と、遠方音場のオーディオ源１４とを受ける。遠方音場のオーディオ源１４は、近傍音場のオーディオ源１５よりも、オーディオ入力デバイスからさらに離れて位置している。オーディオ源１４、１５のそれぞれは、音を発する任意のものとすることができる。
【００１７】
ヘッドセット１６は、センサーアレイを使用して、オーディオ源１４、１５の近接を推定し、その後、ヘッドセット１６中に含まれているノイズ低減モジュールを制御して、遠方音場として分類されるオーディオ信号を抑制する。示されている例において、センサーアレイは、ヘッドセット１６中に含まれている、第１のオーディオセンサー１８と、第２のオーディオセンサー２０とを含む。オーディオセンサー１８、２０は、間隔をおいて配置されていており、例えば、それらは、２ないし４ｃｍだけ離れていてもよい。オーディオセンサー１８、２０は、音入力に応答する、マイクロフォンまたは他の任意の適切なオーディオトランスデューサとすることができる。公称の装着位置において、第１のオーディオセンサー１８は、第２のオーディオセンサー２０よりも、ユーザの口に近い。結果として、第１のオーディオセンサー１８により受信される、ユーザの口から発生するオーディオ信号は、第２のオーディオセンサー２０により受信される同じ信号よりも大きい。検出されるオーディオ信号間の大きさの差異は、口からオーディオセンサー１８、２０までの相対距離次第で、１ｄＢから３ｄＢまたはそれよりも大きい範囲にわたる可能性がある。
【００１８】
さらに、信号レベルの差異は、信号周波数に依存する。通常、より高い信号周波数は、回折効果のために、より高い信号レベルの差異を与える。遠方音場のオーディオ源１４に関して、オーディオセンサー１８、２０は、遠方音場源１４からの距離に対して互いに近いことから、それらは、遠方音場のオーディオの到来の方向にかかわらず、おおよそ同じ振幅レベルで遠方音場のオーディオを受信する。結果として、ヘッドセット１６は、２つのオーディオセンサー１８、２０における信号振幅レベルを監視および比較して、オーディオ源の近接を推定する。
【００１９】
例示的なヘッドセット１６は、ヘッドセット１６がユーザ１２により快適に装着されることを可能にする、耳覆い本体１７と、耳ハンガーのような少なくとも１つの支持体１９とを含む。ブーム２１もまたヘッドセット１６中に含まれ、ユーザの口の近くに第１のオーディオセンサー１８を配置することができる。示されているように、第２のオーディオセンサー２０を耳覆い本体１７中に含めることができる。示されている例において、ヘッドセット１６は、ブルートゥース（登録商標）ヘッドセットのようなワイヤレスヘッドセットであり、１つ以上のデバイスとヘッドセット１６との間のオーディオ信号は、１つ以上のワイヤレス無線周波数（ＲＦ）または赤外線チャネルにより搬送される。ブルートゥースワイヤレスヘッドセットとして実現される場合、ヘッドセット１６は、ｗｗｗ．ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）．ｃｏｍにおいて利用可能なブルートゥース仕様書により規定されているようなコンポーネントおよび機能性を含むことができる。ブルートゥース仕様書は、ワイヤレスヘッドセットの機能性を提供する特定のガイドラインを提供する。代わりに、ヘッドセット１６は、デバイスとヘッドセット１６との間でオーディオ信号を搬送する導体を有する、ワイヤードヘッドセットであってもよい。
【００２０】
オーディオ入力デバイスは、ヘッドセット１６として図示されているが、ここで開示する、オーディオ源近接推定およびノイズ抑制の技術およびデバイスは、他のオーディオ入力デバイスに含まれていてもよく、他のオーディオ入力デバイスは、例えば、電話機、セルラ電話機、ＰＤＡ、ビデオゲーム、音声作動式遠隔操作装置、ライブ報告システム、拡声装置、または、これらに類似するもののような、通信デバイスであってもよい。オーディオ入力デバイスは、音を受信するデバイスである。
【００２１】
図２は、近傍音場のオーディオ源１５から発せられる音波を受けるヘッドセット１６を概念的に図示する図である。第１のオーディオセンサー１８は、第２のオーディオセンサー２０よりもオーディオ源１５に比較的近いことから、源１５からセンサー１８、２０において受信される音の振幅は、計れる程度に異なっている。センサーの振幅におけるこの差異は、ヘッドセット１６により活用されて、オーディオ源がヘッドセット１６に近いか、または遠いかが決定される。
【００２２】
図３は、遠方音場のオーディオ源１４から発せられる音波を受けるヘッドセット１６を概念的に図示する図である。オーディオセンサー１８、２０は、遠方音場のオーディオ源１４からの距離に対して、互いに近いことから、それらは、オーディオ信号の到来の方向にかかわらず、おおよそ同じ振幅レベルでオーディオを受信する。結果として、２つのセンサー１８、２０により受信される信号レベルを監視するシステムは、オーディオ源の近接を推定できる。
【００２３】
図４は、例えば、オーディオセンサー１８、２０のようなセンサーアレイ素子におけるオーディオ信号レベルに基づいて、オーディオ源の近接を推定する方法を説明するフローチャート１００である。ブロック１０２において、オーディオ入力信号が、オーディオセンサーから受け取られる。各センサーは、オーディオチャネルとも呼ばれる、別々のオーディオ信号を提供する。各オーディオ信号は、特定のオーディオセンサーにおいて受信された音を表す。ブロック１０４において、到来オーディオ信号は、事前調整される。事前調整は、オーディオ信号のそれぞれをバンドパスフィルタリングして、対象となっている周波数範囲外の干渉信号を拒否することを含んでいてもよい。例えば、オーディオ信号をフィルタリングして、人間の可聴範囲外の信号を除去してもよい。さらに、オーディオ入力信号を個々に増幅して、個々のセンサーの固有の感度の差異に対処してもよい。この補正後に、オーディオセンサーからの信号レベルは、オーディオセンサーに到来する信号強度をより正確に表すはずである。オーディオ入力デバイスの製造中にオーディオセンサーを較正して、正確な増幅係数を取得できる。補正係数の使用前推定が実行可能でない場合、自動利得整合メカニズムにより、オーディオ入力デバイスの動作中に、オーディオセンサーを較正でき、補正係数も推定できる。オーディオ信号は、最初にアナログ信号としてセンサーから受け取られ、次に、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータによりデジタルオーディオ信号に変換されてもよい。上述した信号の事前調整は、アナログオーディオ信号に対して、デジタル化されたオーディオ信号に対して、または、デジタルおよびアナログの処理領域の任意の適切な組み合わせにおいて、実行できる。
【００２４】
次に、ブロック１０６において、各オーディオセンサー信号の振幅が決定される。さまざまな方法を用いてオーディオ信号の振幅を決定できるが、１つの方法は、オーディオ信号のそれぞれをデジタル化して、オーディオサンプルが時系列である、ＰＣＭ（パルスコード変調）オーディオのような、従来のデジタルオーディオフォーマットにすることである。次に、各センサーからの、デジタル化された到来オーディオ信号は、例えば、１０ｍＳ（ミリ秒）のような、予め定められている長さのオーディオフレームに分割される。２０ｍＳのような、他の適切なフレーム長を使用してもよい。各オーディオ信号の振幅は、次に、フレームごとのベースで計算される。フレーム中のオーディオ信号の振幅は、次のように、各センサーに対して計算される：
【数１】
0005551176.tif 000002
【００２５】
数式１において、ａｍｐ（ｎ）は、ｎ番目のフレームのオーディオ信号の振幅を表し、ｎは、フレームのインデックスであり、ｘk（ｔ）は、時間ｔにおけるデジタルオーディオサンプルを表し、ｋは、ｋ番目のセンサーを表し、ｔは、到来オーディオ信号サンプルに対する時間インデックスであり、ｐは、１よりも大きな値を有していてもよい、事前に選らばれるパラメータであり、例えば、ｐは２に等しくてもよい。加算は、フレーム中のすべてのオーディオサンプルに対するものである。各センサーに対して、オーディオ信号の振幅ａｍｐk（ｎ）を、次のように、平滑化関数を使用して、連続するフレームに対して平滑化してもよい：
【数２】
0005551176.tif 000003
【００２６】
数式２において、ａｍｐ＿ｓｍk（ｎ）は、ｎ番目のフレームの平滑化された振幅値であり、ａｍｐ＿ｓｍk（ｎ−１）は、（ｎ−１）番目のフレームの平滑化された振幅値であり、αは、１より小さい値を有することが好ましい、予め規定されている重み定数である。
【００２７】
さらに、オプションとして、平滑化された、フレームの振幅を、対数領域に変換してもよい。平滑化された、フレームの振幅を、以下の数式３にしたがって、対数領域に変換してもよい。
【数３】
0005551176.tif 000004
【００２８】
数式３において、ｌｏｇ＿ａｍｐ＿ｓｍk（ｎ）は、ｎ番目のフレームの、平滑化された振幅値の対数値である。
【００２９】
ブロック１０８において、オーディオチャネル振幅は、フレームごとのベースで比較されて、チャネル振幅間の差異が見つけられる。例えば、（図１中で示されているように）２つの素子を有するセンサーアレイに対して、差異ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）は、次のように計算できる：
【数４】
0005551176.tif 000005
【００３０】
数式４において、ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）は、第１のオーディオチャネルおよび第２のオーディオチャネルに対する、ｎ番目のフレームに対するチャネル振幅間の差異を表す。代替として、２つのチャネルに対するａｍｐ＿ｓｍk（ｎ）間の差異を計算することにより、振幅を対数領域に変換することなく、振幅の差異を計算できる。
【００３１】
ブロック１１０において、オーディオ源の近接が決定される。これを達成するために、オーディオチャネル間の振幅の差異が、予め規定されているしきい値と比較される。例えば、数式４に対するｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）が、しきい値と比較される。ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値よりも大きい場合、近傍音場フラグが、設定状態にトリガされる。設定されたフラグは、オーディオセンサーが、オーディオ入力デバイスの近傍にあるオーディオ源を検出したことを示す。ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値を下回るまで、このフラグはとどまってもよい。到来オーディオ信号が、遠方音場として分類され、その結果、バックグラウンドノイズとして扱われるために、近傍音場フラグがオフであるとき、オーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールは、信号を抑制してもよい。
【００３２】
チャネル振幅の差異の代替として、例えば、以下の数式５により与えられるように、予め規定されている正規化係数による除算により、ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）から、各フレームに対するｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅを計算してもよい。
【数５】
0005551176.tif 000006
【００３３】
正規化係数である、ｎｏｒｍ＿ｆａｃｔｏｒは、任意の適切な定数値または関数であってもよい。
【００３４】
ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）を、さらに、オーディオ源が近傍音場である尤度を示す確率値に変換してもよい。変換は、例えば、以下での数式６中で与えられているように、シグモイド関数のような非線形関数を使用して実施できる。
【数６】
0005551176.tif 000007
【００３５】
数式６において、ｕは、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）であり、ｆ（ｕ）は、確率値を表し、ＡおよびＢは、定数である。ノイズ低減／抑制モジュールにより適用される抑制量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）または、代わりに、近傍音場の確率値ｆ（ｕ）、の関数として実施してもよい。スコア（ｓｃｏｒｅ）または確率値ｆ（ｕ）のいずれかを使用して、スコアまたは確率値は、予め規定されているしきい値と比較される。スコアまたはｆ（ｕ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値よりも大きい場合、近傍音場フラグが、設定状態にトリガされる。設定されたフラグは、オーディオセンサーが、オーディオ入力デバイスの近傍にあるオーディオ源を検出したことを示す。スコアまたはｆ（ｕ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値を下回るまで、このフラグはとどまってもよい。異なるしきい値を、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅおよび確率に対して使用できる。到来オーディオ信号が、遠方音場として分類され、その結果、バックグラウンドノイズとして扱われるために、近傍音場フラグがオフであるとき、オーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールは、信号を抑制してもよい。または、代わりに、抑制の量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）または近傍音場の確率値ｆ（ｕ）の関数として実施される。通常、スコアまたは確率が減少するにつれて、より強い抑制が適用される。
【００３６】
図５は、ビームフォーミングを使用してオーディオ源の近接を決定する方法を説明するフローチャート２００である。図４の方法に関連して上述したように、方法は、複数のオーディオセンサーからマルチチャネルオーディオ入力を受け取り、オーディオ信号を事前調整する（ブロック１０２ないし１０４）ことにより開始する。
【００３７】
次に、ブロック２０６において、近接推定の精度を向上させるために、ビームフォーミングが、デジタル化されたオーディオチャネルに適用される。生のオーディオ入力信号を使用する代わりに、オーディオ入力信号は、ビームフォーマーに通されて、対象となっている方向から、例えば、正面方向から受信したオーディオ信号が強調される。到来オーディオの空間選択性が、適応性のある、または、固定された受信ビームパターンを使用することにより達成される。適切なビームフォーミング技術は、ここで開示したオーディオ入力デバイスにおける適用に対して難なく利用可能である。例えば、ビームフォーマーの出力ｙk（ｔ）は、次のように与えられる：
【数７】
0005551176.tif 000008
【００３８】
数式７において、
【数８】
0005551176.tif 000009
【００３９】
は、畳み込み機能を表し、Ｗkk'は、重み係数であり、ｋは、ｋ番目のオーディオセンサーを示し、ｋ'は、ｋ'番目のオーディオセンサーを示し、ｘk'（ｔ）は、時間ｔにおける、ｋ'番目のオーディオセンサーからのデジタルオーディオサンプルを表す。ビームフォーミングされたオーディオ信号ｙk（ｔ）は、図４のブロック１０６ないし１１０中で記述した方法と同様の方法で処理できる。
【００４０】
より詳細には、ブック２０８において、ビームフォーミングされた各オーディオセンサー信号の振幅が決定される。さまざまな方法を用いて、ビームフォーミングされたオーディオ信号の振幅を決定できるが、１つの方法は、オーディオ信号のそれぞれをデジタル化して、オーディオサンプルが時系列である、ＰＣＭ（パルスコード変調）オーディオのような、従来のデジタルオーディオフォーマットにすることである。次に、各センサーからの、ビームフォーミングされ、デジタル化されたオーディオ信号は、例えば、１０ｍＳのような、予め定められている長さのオーディオフレームに分割される。２０ｍＳのような、他の適切なフレーム長を使用してもよい。ビームフォーミングされた各オーディオ信号の振幅は、次に、フレームごとのベースで計算される。ｘk（ｔ）の代わりにｙk（ｔ）を用いて、数式１を使用して、フレーム中のビームフォーミングされたオーディオ信号の振幅を、各センサーに対して計算してもよい。
【００４１】
各センサーに対して、ビームフォーミングされたオーディオ信号の振幅を、数式２により与えられる平滑化関数のような平滑化関数を使用して、連続フレームに対して平滑化してもよい。さらに、オプションとして、平滑化された、フレームの振幅を、数式３にしたがって対数領域に変換してもよい。
【００４２】
ブロック２１０において、ビームフォーミングされたオーディオチャネルの振幅は、フレームごとのベースで比較されて、チャネル振幅間の差異が見つけられる。例えば、（図１中で示されているように）２つの素子を有するセンサーアレイに対して、数式４にしたがって、ビームフォーミングされた振幅の差異を決定できる。代替として、２つのビームフォーミングされたチャネルに対するａｍｐ＿ｓｍk（ｎ）間の差異を計算することにより、振幅を対数領域に変換することなく、ビームフォーミングされた振幅の差異を計算できる。
【００４３】
ブロック２１２において、オーディオ源の近接が決定される。これを達成するために、ビームフォーミングされたオーディオチャネル間の振幅の差異が、予め規定されているしきい値と比較される。例えば、数式４のｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）が、しきい値と比較される。ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値よりも大きい場合、近傍音場フラグが、設定状態にトリガされる。設定されたフラグは、オーディオセンサーが、オーディオ入力デバイスの近傍にあるオーディオ源を検出したことを示す。ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値を下回るまで、このフラグはとどまってもよい。到来オーディオ信号が、遠方音場として分類され、その結果、バックグラウンドノイズとして扱われるために、近傍音場フラグがオフであるとき、オーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールは、到来オーディオ信号を抑制してもよい。
【００４４】
ビームフォーミングされたチャネルの振幅の差異の代替として、例えば、数式５により与えられるように、予め規定されている正規化係数による除算により、ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ）から、ビームフォーミングされた各フレームに対するｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅを計算してもよい。
【００４５】
ビームフォーミングされたオーディオチャネルに対するｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）を、さらに、オーディオ源が近傍音場である尤度を示す確率値に変換してもよい。変換は、例えば、数式６中で与えられているように、シグモイド関数のような非線形関数を使用して実施できる。
【００４６】
ビームフォーミングオーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールにより適用される抑制量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）または、代わりに、近傍音場の確率値、の関数として実施してもよい。スコアまたは確率値ｆ（ｕ）を使用して、スコアまたは確率値は、予め規定されているしきい値と比較される。スコアまたはｆ（ｕ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値よりも大きい場合、近傍音場フラグが、設定状態にトリガされる。設定されたフラグは、オーディオセンサーが、オーディオ入力デバイスの近傍にあるオーディオ源を検出したことを示す。スコアまたはｆ（ｕ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値を下回るまで、このフラグはとどまってもよい。異なるしきい値を、スコアおよび確率値に対して使用できる。到来オーディオ信号が、遠方音場として分類され、その結果、バックグラウンドノイズとして扱われるために、近傍音場フラグがオフであるとき、ビームフォーミングオーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールは、信号を抑制してもよい。または、代わりに、抑制の量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ）または近傍音場の確率値ｆ（ｕ）の関数として実施される。通常、スコアまたは確率が減少するにつれて、より強い抑制が適用される。
【００４７】
図６は、到来オーディオの周波数成分を比較することにより、オーディオ源の近接を決定する方法を説明するフローチャート３００である。図４の方法に関連して上述したように、方法は、複数のオーディオセンサーからマルチチャネルオーディオ入力を受け取り、オーディオ信号を事前調整する（ブロック１０２ないし１０４）ことにより開始する。
【００４８】
次に、ブロック３０６において、センサー信号が、周波数領域に変換される。各信号のこの変換は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、ウェーブレット変換、または、他の任意の適切な変換を使用して実施できる。ＦＦＴが、センサーからのオーディオ信号を周波数領域に変換するために使用されるのが好ましい。変換を達成するための１つの方法は、オーディオ信号のそれぞれをデジタル化して、オーディオサンプルが時系列である、ＰＣＭ（パルスコード変調）オーディオのような、従来のデジタルオーディオフォーマットにすることである。次に、各センサーからの、デジタル化されたオーディオ信号は、例えば、１０ｍＳ（ミリ秒）のような、予め定められている長さのオーディオフレームのシーケンスに分割される。２０ｍＳのような、他の適切なフレーム長を使用してもよい。次に、周波数領域変換が、各フレーム中のオーディオサンプルに適用される。
【００４９】
ブロック３０８において、対象となっている各周波数において、変換されたオーディオ信号の振幅が決定される。変換された各オーディオ信号の周波数の振幅が、フレームごとのベースで計算されてもよく、ｎ番目のフレームの、特定の周波数ｆにおける振幅ａｍｐk（ｎ，ｆ）は、変換関数から直接取得される。対象となっている周波数の範囲は、例えば、何らかの所望の周波数スペクトルであってもよく、例えば、人間の聴覚の可聴範囲であってもよい。範囲中の、対象となっている各周波数は、範囲内の対象となっている他の周波数または帯域幅とは異なる、特定の周波数または帯域幅であってもよい。例えば、対象となっている周波数は、例えば、１００Ｈｚのような規則的な間隔で間隔があけられてもよく、または、不規則な間隔で間隔があけられてもよい。
【００５０】
周波数の振幅を、対象となっている各周波数において、数式２にしたがって平滑化して、ａｍｐ＿ｓｍk（ｎ，ｆ）を生じさせてもよく、オプションとして、対象となっている各周波数において、数式３を使用して対数領域に変換して、各周波数ｆに対して計算されたｌｏｇ＿ａｍｐ＿ｓｍk（ｎ，ｆ）を生じさせてもよい。
【００５１】
ブロック３１０において、対象となっている各周波数において、変換されたセンサー信号の振幅（例えば、大きさ）が、互いに比較される。それぞれ、数式４および５にしたがって、ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ，ｆ）、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ，ｆ）を、各周波数ｆにおいて計算してもよい。例えば、（図１中で示されているように）２つの素子を有するセンサーアレイに対して、数式４にしたがって、周波数領域の振幅の差異を決定できる。代替として、２つの変換されたチャネルに対するａｍｐ＿ｓｍk（ｎ，ｆ）間の差異を計算することにより、振幅を対数領域に変換することなく、周波数領域の振幅の差異を計算できる。各周波数に対して、近傍音場フラグを別々に計算してもよい。
【００５２】
ブロック３１２において、オーディオ源の近接が決定される。これを達成するために、周波数変換されたオーディオチャネル間の振幅の差異が、予め規定されているしきい値と比較される。例えば、ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ，ｆ）が、しきい値と比較される。ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ，ｆ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値よりも大きい場合、周波数に対する近傍音場フラグが、設定状態にトリガされる。設定されたフラグは、オーディオセンサーが、オーディオ入力デバイスの近傍にあるオーディオ源を検出したことを示す。ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ，ｆ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値を下回るまで、このフラグはとどまってもよい。到来オーディオ信号が、遠方音場として分類され、その結果、バックグラウンドノイズとして扱われるために、近傍音場フラグがオフであるとき、オーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールは、到来オーディオ信号を抑制してもよい。
【００５３】
周波数変換されたチャネルの振幅の差異の代替として、例えば、数式５により与えられるように、予め規定されている正規化係数による除算により、ｄｉｆｆＡｍｐ（ｎ，ｆ）から、変換された各フレーム中の、対象となっている各周波数におけるｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ，ｆ）を計算してもよい。
【００５４】
周波数変換されたオーディオチャネルに対するｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ，ｆ）を、さらに、確率値ｆ（ｕ，ｆ）に変換してもよく、周波数のうちの１つに対応する各確率値は、オーディオ源が近傍音場である尤度を示す。例えば、数式６中で与えられているように、変換は、シグモイド関数のような非線形関数を使用して実施できる。
【００５５】
図６の方法を使用して、ノイズ低減の間に、到来オーディオ信号の異なる周波数成分に対して、異なる量のノイズ抑制を適用してもよい。異なる周波数帯域における、所望の近傍音場オーディオ信号と、遠方音場バックグラウンドノイズとが、同じオーディオフレームに存在するときに、この周波数領域のアプローチは有益である。
【００５６】
例えば、周波数領域オーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールにより適用される抑制量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ，ｆ）または、代わりに、近傍音場の確率値ｆ（ｕ，ｆ）、の関数として実施してもよい。スコアまたは確率値を使用して、各スコアまたは確率値は、予め規定されているしきい値と比較される。スコアまたはｆ（ｕ，ｆ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値よりも大きい場合、近傍音場フラグが、設定状態にトリガされる。設定されたフラグは、オーディオセンサーが、特定の周波数に対して、オーディオ入力デバイスの近傍にあるオーディオ源を検出したことを示す。スコアまたはｆ（ｕ，ｆ）が、予め規定されている数の連続フレームに対して、しきい値を下回るまで、このフラグはとどまってもよい。異なるしきい値を、スコアおよび確率値に対して使用してもよい。到来するオーディオ信号が、遠方音場として分類され、その結果、その周波数におけるバックグラウンドノイズとして扱われるために、対応する近傍音場フラグがオフであるとき、周波数領域のオーディオ入力デバイスのノイズ低減／抑制モジュールは、オーディオ信号の周波数成分を抑制してもよい。または、代わりに、抑制の量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ，ｆ）または近傍音場の確率値ｆ（ｕ，ｆ）の関数として実施される。通常、スコアまたは確率が減少するにつれて、より強い抑制が適用される。
【００５７】
図４ないし６中で記述されている方法を、個々に、または、これらの任意の適切な組み合わせで一緒に使用して、入力オーディオデバイスにおけるバックグラウンドノイズ抑制に影響を及ぼすことができる。
【００５８】
図７は、音声処理デバイスにおけるスペクトルノイズ低減のための例示的なプロセス４００を示すプロセスブロック図である。プロセス４００は、図１のヘッドセット１６のような、オーディオ入力デバイスに組み込まれていてもよい。マイクロフォン４０２、４０４のような、２つ以上のオーディオセンサーが、到来オーディオを、電気信号に変換する。電気信号は、例えば、ブロック１０４中で記述したように、事前調整され、（示していない）Ａ／Ｄコンバータを使用してデジタル化して、ＰＣＭのようなデジタルオーディオフォーマットにされ、次に、デジタルオーディオフレームのシーケンスに成形されることができ、次に、マイクロフォン較正モジュール４０６により受け取られる。マイクロフォン較正モジュール４０６は、マイクロフォン４０２、４０４の利得のバランスを取って、個々のマイクロフォン４０２、４０４の感度における固有の差異を補償する。この補正後、マイクロフォン４０２、４０４からの信号レベルは、マイクロフォン４０２、４０４に実際に到来する信号強度を、より正確に表すはずである。代わりに、オーディオ入力デバイスの製造中に、マイクロフォン４０２、４０４を較正して、正確な増幅係数を取得できる。補正係数の使用前推定が実行可能でない場合、マイクロフォン較正モジュール４０６は、例えば、自動利得整合メカニズムの使用により、マイクロフォン４０６を較正できる。
【００５９】
マイクロフォン較正モジュール４０６からのオーディオ信号出力は、エコー消去モジュール４０８に提供される。エコー消去モジュール４０８は、従来のエコー消去アルゴリズムを用いて、到来オーディオ信号からエコーを除去できる。エコー消去モジュールからのオーディオフレーム出力は、音声アクティビティ検出（ＶＡＤ）モジュール４１０と、空間ノイズ処理モジュール４１２と、近接検出モジュール４１４とに提供される。
【００６０】
ＶＡＤモジュール４１０は、到来オーディオ信号のフレーム中の人間のスピーチ（音声）の存在または不存在を検出し、オーディオ信号に対応する１つ以上のフラグを出力する。そのようなフラグは、音声が、オーディオ入力デバイスにより受信された到来オーディオ中に現在存在しているかどうかを示す。ＶＡＤモジュール４１０により使用されるＶＡＤアルゴリズムは、例えば、当業者に現在知られている、任意の適切なＶＡＤアルゴリズムとすることができる。例えば、エネルギーベースのＶＡＤアルゴリズムを使用してもよい。このタイプのＶＡＤアルゴリズムは、信号エネルギーを計算して、信号エネルギーレベルをしきい値と比較して、音声アクティビティを決定する。ゼロ交差カウントタイプのＶＡＤアルゴリズムを使用してもよい。このタイプのＶＡＤアルゴリズムは、入力オーディオ信号が正から負に、および、その逆に変動するときに、フレーム当たりのゼロ交差の数をカウントすることにより、音声の存在を決定する。ゼロ交差の、あるしきい値を使用して、音声アクティビティを示してもよい。また、フォルマントおよび／またはケプストラム係数を計算して音声の存在を示すＶＡＤアルゴリズムと同様に、ピッチ推定および検出のアルゴリズムを使用して、音声アクティビティを検出できる。他のＶＡＤアルゴリズムまたは上述のＶＡＤアルゴリズムの任意の適切な組み合わせを、ＶＡＤモジュール４１０により、代わりに／付加的に用いてもよい。
【００６１】
近接検出モジュール４１４は、ここでの図４ないし６に関連して記述した近接検出方法のいずれか、または、これらの任意の適切な組み合わせを用いて、オーディオ入力デバイスにより受信された、オーディオ源生成音の近接を決定してもよい。使用される近接検出方法は、図を参照して記述した、周波数領域の方法であることが好ましい。近接検出モジュール４１４は、各オーディオフレームに対して近傍音場フラグを出力する。好ましい周波数領域の近接検出方法を使用して、近傍音場フラグが、各オーディオフレーム毎に、対象となっている各周波数に対して出力される。
【００６２】
空間ノイズ処理モジュール４１２は、ＶＡＤモジュール４１０の出力フラグに基づいて、時間領域中のオーディオノイズを抑制する。処理されるオーディオフレームは、例えば、ユーザの口に近いマイクロフォンのような、予め規定されている、マイクロフォンのうちの１つから受信したものであることが好ましい。例えば、ＶＡＤフラグが、到来するオーディオフレームが音声を含まないことを示す場合、空間ノイズ処理モジュール４１２は、オーディオフレームを抑制し、さもなければ、モジュール４１２は、変更されないオーディオフレームを、スペクトルノイズ低減（ＳＮＲ）モジュール４１６にパスする。
【００６３】
ＳＮＲモジュール４１６は、それぞれ、ＶＡＤモジュール４１０および近接検出モジュール４１４から受け取った、ＶＡＤフラグおよび近傍音場フラグに基づいて、オーディオフレーム中のバックグラウンドノイズを抑制する。ＶＡＤフラグのうちの少なくとも１つが、音声がフレーム中に含まれていることを示す場合、ＳＮＲモジュール４１６は、オーディオ源がオーディオ入力デバイスの近傍内にあることを近接検出モジュール４１４からの近傍音場フラグが示しているかどうかを決定するためにチェックする。ＶＡＤフラグが設定されていない場合、ＳＮＲモジュール４１６は、空間ノイズ処理モジュール４１２から、部分的に抑制されたオーディオフレームを受信しており、フレームに対してさらなる処理を実行してもよい。音声が存在する場合、ＳＮＲモジュール４１６は、オーディオフレームを周波数領域に変換する。変換は、図６のブロック３０６に関して記述した変換のいずれかを使用して実施できる。ＳＮＲモジュール４１６は、対象となっている各周波数に対して、近接検出モジュール４１４からの近傍音場フラグを使用してもよい。近傍音場フラグが特定の周波数に対して設定されている場合、フレームの周波数成分は抑制されない。近傍音場フラグが設定されていない場合、オーディオフレームの対応する周波数成分が抑制される。または、代わりに、抑制の量は、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（ｎ，ｆ）または近傍音場の確率値ｆ（ｕ，ｆ）にリンクされる。通常、スコアまたは確率が減少するにつれて、より強い抑制が適用される。この処理が、ＳＮＲモジュール４１６中で行われた後に、ＳＮＲモジュール４１６は、逆変換を使用して、処理されたオーディオフレームを時間領域に再度変換する。処理されたオーディオフレームは、送信（Ｔｘ）オーディオ信号として出力してもよい。
【００６４】
図８は、ＳＮＲモジュール４１６に組み込むことができるスペクトルノイズ低減のプロセス６００を示す、より詳細なプロセスブロック図である。
【００６５】
通常、スペクトル抑制プロセスにおいて、到来信号は、１０ｍＳのフレームに分割される。各フレームのスペクトルが計算される（ブロック６０６、６０８）。所定のフレームが、所望の信号であるかどうかを決定する決定が成される。この決定は、軟判定であってもよく、スペクトル中の各周波数に対して独立して実施してもよい。このスペクトル計算および信号／ノイズ決定の終わりに、各周波数ｆに対して、信号エネルギーσ2x(f)およびノイズエネルギーσ2N(f)が更新される（それぞれ、ブロック６０６および６０８）。現在のフレームが主としてノイズを含む場合、現在のフレームの信号は、通常減衰される。これは、現在のフレーム信号に利得係数Ｇ（ｆ）を乗じることにより実施される（ブロック６１４）。Ｇ（ｆ）は通常、減衰の積極性を制御する何らかのパラメータを伴う、σ2x(f)およびσ2N(f)の関数である。利得係数を計算するために通常用いられる２つの公式は、以下のものである：
【数９】
0005551176.tif 000010
【００６６】
ここで、αおよびεは、積極性（aggressiveness）パラメータである。αを増加させることは、減衰をより積極的にさせる一方で、εを増加させることは、減衰を非積極的にさせる。
【００６７】
オーディオ入力デバイスの通常の使用において、所望の音声は、近距離から到来する一方で、遠方からの信号は通常ノイズである。したがって、バックグラウンドノイズを低減させるために、信号が遠方から到来していることが検出されたとき、より多くの減衰を適用することが望ましい。これは、近接検出出力（ブロック４１４）および／またはＶＡＤフラグ（ブロック４１０）の関数としてＧ（ｆ）を作成することにより実施できる。さらに、ＶＡＤ４１０および近接検出４１４の両方は、それぞれ、オーディオ信号およびノイズ信号スペクトル推定である、ブロック６０６および６０８を制御してもよい。例えば、ＶＡＤがＯＮであり、かつ、近傍音場フラグが設定されているとき、ノイズスペクトルではなく、オーディオ信号スペクトルを更新するために、入力フレームが使用される。
【００６８】
ブロック６１０において、積極性パラメータが決定される。信号が遠方からのものであると分類されたとき、例えば、αを高い値に設定し、εを低い値に設定することにより、Ｇ（ｆ）が低減される。信号が近傍からのものであると分類されたとき、αを低い値に設定し、εを高い値に設定することにより、Ｇ（ｆ）は増加される。値αおよびεは、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅまたは確率値の関数として実施できる。通常、αは、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅ（確率）の増加に伴って減少し、εは、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅの増加に伴って増加する。他の形態のＧ（ｆ）が使用されるとき、それは、スコアまたは確率が減少するときにＧ（ｆ）が低減されるという原理に同様にしたがって修正できる。瞬時のＧ（ｆ）が計算された後、周波数軸および時間方向に対してＧ（ｆ）を平滑化することにより、最終的な利得係数が取得される（ブロック６１２）。
【００６９】
図９は、例示的なヘッドセット１６のいくつかのコンポーネントを示すブロック図である。ここで記述したように、ヘッドセット１６は、オーディオ源近接推定およびノイズ抑制を実行するように構成されている。ヘッドセット１６は、ワイヤレスインターフェース７００と、マイクロフォン４０２、４０４と、プロセッサ７０４と、メモリ７０６と、マイクロフォン事前処理モジュール７０８と、オーディオ処理回路７１０と、少なくとも１つのヘッドフォン（ＨＰ）スピーカー７１１とを含む。コンポーネント７００ないし７１０は、デジタルバス７１３を使用して互いに結合できる。
【００７０】
プロセッサ７０４は、メモリ５０２中に記憶されているソフトウェアまたはファームウェアを実行して、ブロック４０６ないし４１６の機能性および／または図４ないし６に関連して記述した近接検出方法を提供する。
【００７１】
プロセッサ７０４は、ＡＲＭ７、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、ディスクリートロジック、または、これらの任意の適切な組み合わせのような、任意の適切なプロセッサまたは制御装置とすることができる。代わりに、プロセッサ７０４は、マイクロプロセッサ−ＤＳＰの組み合わせのような、複数のプロセッサを有するマルチプロセッサアーキテクチャを含んでいてもよい。例示的なマルチプロセッサアーキテクチャにおいて、ＤＳＰは、ブロック４０６ないし４１６に対して記述した関数のような、ここで開示したオーディオ処理の少なくともいくつかを提供するようにプログラムでき、マイクロプロセッサは、オーディオ入力デバイスの全動作を制御するようにプログラムできる。
【００７２】
メモリ５０２およびマイクロプロセッサ５００は、バス７１３のような共通のバスで互いに結合でき、そのような共通のバス上で通信できる。メモリ５０２およびマイクロプロセッサ５００は、単一のチップ上で統合されていてもよく、あるいは、それらは、別々のコンポーネントであるか、または、統合されたコンポーネントおよび別々のコンポーネントの任意の適切な組み合わせであってもよい。さらに、マルチプロセッサおよび／またはマルチメモリ構成のような、他のプロセッサ−メモリアーキテクチャを代わりに使用してもよい。
【００７３】
メモリ５０２は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、または、これらに類似するもの、あるいは、前述のタイプのメモリの任意の適切な組み合わせのような、プログラミングコードおよび／またはデータコンテンツを記憶するための任意の適切なメモリデバイスであってもよい。別々のメモリデバイスをヘッドセット１６中に含めることもできる。
【００７４】
マイクロフォンプロセッサ７０８は、マイクロフォン４０２、４０４から受け取った電子信号を処理するように構成されている。マイクロフォンプロセッサ７０８は、マイクロフォン４０２、４０４に応答する、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）、増幅器、ノイズ低減およびエコー消去回路（ＮＲＥＣ）を含んでいてもよい。ＡＤＣは、マイクロフォンからのアナログ信号を、ＮＲＥＣにより処理されるデジタル信号に変換する。ＮＲＥＣは、通信および音声制御のアプリケーションに対して、望ましくないオーディオアーティファクトを低減させるために用いられる。マイクロプロセッサ７０８は、商業的に利用可能なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、これらの任意の適切な組み合わせを使用して実現してもよい。
【００７５】
オーディオ処理回路７１０は、デジタル化されたオーディオ信号をさらに処理するデジタル回路および／またはアナログ回路を含み、デジタル化されたオーディオ信号は、ヘッドセット１６のノイズ抑制処理を経た後に、ヘッドフォンスピーカー７１１に出力されている。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換、フィルタリング、増幅および他のオーディオ処理機能を、オーディオ処理回路７１０により実行できる。
【００７６】
ヘッドフォンスピーカー７１１は、オーディオ処理回路７１０からの電気信号出力を、ユーザにより聞かれる音に変換するための、任意の適切なオーディオトランスデューサである。
【００７７】
ワイヤレスインターフェース７００は、ヘッドセット１６が、例えば、セルラ電話機またはこれに類似するもののような、他のデバイスとワイヤレスに通信することを可能にする。ワイヤレスインターフェース７００は、トランシーバ７０２を含む。ワイヤレスインターフェース７００は、必要に応じて、ハンドセットおよび他のデバイスとの双方向ワイヤレス通信を提供する。ワイヤレスインターフェース７００は、ブルートゥースＲＦトランシーバと、ベースバンドプロセッサと、プロトコルスタックとで構成されているブルートゥースコアシステムを少なくとも提供する、商業的に利用可能なブルートゥースモジュールと、ヘッドセット１６中のプロセッサ７０４のような制御装置にモジュールを接続する、ハードウェアおよびソフトウェアのインターフェースとを含むことが好ましい。任意の適切なワイヤレス技術をヘッドセット１６に対して用いることができるが、トランシーバ７００は、ブルートゥーストランシーバであることが好ましい。ワイヤレスインターフェース７００をヘッドセット制御装置（例えば、プロセッサ７０４）により制御してもよい。
【００７８】
オーディオ入力デバイスは、２よりも多いオーディオセンサーを有していてもよい。３以上のオーディオセンサーが使用されるケースにおいて、いずれも近接スコアとも呼ばれている、ｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅまたは確率値を、可能性のある各対のオーディオセンサーに対して計算してもよい。個々の対のスコアを組み合わせて、最終的なスコアを与えることができる。例えば、３つのオーディオセンサー、すなわち、１、２および３がある場合、３つの対のスコアを、３つの可能性のある対に対して計算できる。これらの近接スコアは、オーディオセンサー１および２に対してスコア１２であり、オーディオセンサー１および３に対してスコア１３であり、オーディオセンサー２および３に対してスコア２３である。最終的なスコアは、スコアの平均を取ることにより、または、スコアの最大値を取ることにより、または、代わりに、３つの中で最も大きい２つのスコアの平均を取り、他のスコアを無視することにより、取得できる。繰り返すが、この組み合わされたｎｅａｒ＿ｆｉｅｌｄ＿ｓｃｏｒｅが低いとき、Ｇ（ｆ）は低減される。
【００７９】
ここで開示した技術にしたがって処理されるオーディオ信号の例を図１０に示す。図１０は、例示的なバックグラウンドノイズ抑制を描写するグラフ８００、８０２、８０４を示す。グラフ８００は、オーディオセンサーからの生の入力オーディオ信号のトレースを示す。グラフ８００ないし８０４は、オーディオ信号が人間のスピーチとノイズとの混合を含む、第１の時間間隔８０６と、オーディオ信号が何らかのスピーチを有さず、バックグラウンドノイズだけを含む、第２の時間間隔８０８とをカバーする。グラフ８０２は、間隔８０６、８０８の間の、近傍音場フラグの値を描写する。近傍音場フラグは、図４ないし６に関してここで記述したオーディオ源近接検出方法のいずれかにより生成させることができる。例示的なグラフ８０２中で示されているように、近傍音場フラグは、人間の話のような近傍音場源が検出される、第１の間隔８０６の間に設定される。遠方のオーディオ源からのバックグラウンドノイズだけが存在する、第２の間隔８０８では、フラグは設定されない。
【００８０】
グラフ８０４は、ノイズ抑制が近傍音場フラグにしたがって適用された後の出力オーディオ信号を示す。近傍音場フラグが間隔８０６中で設定されるとき、いかなるノイズ抑制もオーディオ信号に適用されないか、または、限定されたノイズ抑制がオーディオ信号に適用される。フラグが間隔８０８中で設定されないとき、グラフ８００中で示されているようなバックグラウンドノイズは、グラフ８０４中で示されているように、例えば、ＳＮＲモジュール４１６により、より低いレベルに低減される。最後のグラフ８０４において、オーディオ信号に対応する近接情報（例えば、近傍音場フラグ）がノイズ低減モジュールにより用いられるときに、バックグラウンドノイズは抑制される。
【００８１】
ここで開示した原理を、セルラ電話機、ＰＤＡ、パーソナルコンピュータ、ステレオシステム、ビデオゲームおよびこれらに類似するものを含む他のワイヤレスデバイスのような、他のデバイスに対して適用してもよい。また、ここで開示した原理を、ヘッドセットと別のデバイスとの間の通信リンクが、ワイヤレスリンクではなく、ワイヤーである、ワイヤードヘッドセットに適用してもよい。さらに、さまざまなコンポーネントおよび／またはステップ／ブロックは、特許請求の範囲から逸脱することなく、特に開示した構成以外の構成で実現してもよい。
【００８２】
システム、デバイス、ヘッドセット、および、それらのそれぞれのコンポーネントの機能性だけでなく、ここで記述した方法のステップおよびブロックを、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、これらの任意の適切な組み合わせ中で実現してもよい。ソフトウェア／ファームウェアは、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、埋め込み制御装置、または、流通・再利用可能なシステムＬＳＩ機能ブロック（ＩＰ）コアにより実行可能な、命令（例えば、コードセグメント）の組を有するプログラムであってもよい。ソフトウェア／ハードウェアにおいて実現する場合、１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体上に、命令またはコードとして、機能を記憶させてもよく、または機能を送信してもよい。コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする何らかの媒体を含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによりアクセスできる任意の利用可能な媒体であってもよい。一例として、限定ではないが、そのようなコンピュータ読み取り可能媒体は，ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、命令またはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用でき、そして、コンピュータによりアクセスできる他の任意の媒体を備えることができる。さらに、いくつかの接続は、適切にコンピュータ読み取り可能媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア線、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、あるいは、赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバまたは他のリモート情報源から送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア線、ＤＳＬ、あるいは、赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。ここで使用されるディスク（Ｄｉｓｋおよびｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、磁気的にデータを再生し、一方、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザにより光学的にデータを再生する。上述の組み合わせもまた、コンピュータ読み取り可能媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００８３】
いくつかの実施形態を記述してきた。しかしながら、これらの実施形態に対してさまざまな修正が可能であり、したがって、ここで与えた原理を他の実施形態に対して適用してもよい。したがって、他の実施形態および修正は、これらの教示を考慮して、当業者に容易に生ずるであろう。それゆえに、以下の特許請求の範囲は、上記明細書および添付図面と共に考察したとき、そのようなすべての実施形態および修正をカバーするように向けられている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
オーディオ源の近接を決定する方法において、
複数のセンサーからの複数のオーディオ信号を周波数領域に変換することと、
前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定することと、
前記振幅を比較することと、
前記振幅の比較に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとを含む方法。
［２］
前記オーディオ信号のそれぞれをビームフォーミングすることをさらに含む［１］記載の方法。
［３］
前記変換されたオーディオ信号のそれぞれをビームフォーミングすることをさらに含む［１］記載の方法。
［４］
前記オーディオ信号のそれぞれをバンドパスフィルタリングすることをさらに含む［１］記載の方法。
［５］  
それぞれの補正係数により、前記オーディオ信号のそれぞれを増幅することをさらに含む［１］記載の方法。
［６］
変換することは、ＦＦＴ、ＤＣＴ、ＤＦＴ、ウェーブレット変換、または、前記オーディオ信号に対する前述の変換の任意の適切な組み合わせを適用すること含む［１］記載の方法。
［７］
前記オーディオ信号を複数のフレームに分割することと、
前記フレームのそれぞれに対して、変換された各オーディオ信号の振幅を決定し、それによって、前記振幅を生成させることと、
前記フレームに対して前記振幅を平滑化することと、
前記変換されたオーディオ信号の平滑化された振幅を互いに比較して、少なくとも１つの差分信号を生成させることと、
前記差分信号に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとをさらに含む［１］記載の方法。
［８］
前記差分信号を正規化することをさらに含む［７］記載の方法。
［９］
前記平滑化された振幅を対数領域に変換することをさらに含む［７］記載の方法。
［１０］
非線形関数を前記差分信号に適用して、近接スコアを生成させることをさらに含む［７］記載の方法。
［１１］
前記非線形関数は、シグモイド関数である［１０］記載の方法。
［１２］
オーディオ源の近接を決定する方法において、
複数のセンサーから、複数のオーディオ信号を受け取ることと、
前記オーディオ信号を周波数領域に変換することと、
複数の周波数における、前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定することと、
前記周波数のそれぞれに対して、前記周波数に対応する振幅を比較することにより差分信号を決定し、それによって、複数の差分信号を決定することと、
前記差分信号に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとを含む方法。
［１３］
前記周波数のそれぞれにおける前記差分信号を、予め定められているしきい値と比較することと、
前記周波数に対する、前記差分信号と前記予め定められているしきい値との比較に基づいて、前記周波数のそれぞれにおいて近傍音場フラグを決定することとをさらに含む［１２］記載の方法。
［１４］
前記オーディオ信号を複数のフレームに分割することと、
前記フレームのそれぞれに対して、前記振幅を決定することとをさらに含む［１２］記載の方法。
［１５］
前記フレームに対して前記振幅を平滑化することをさらに含む［１４］記載の方法。
［１６］
前記平滑化された振幅を対数領域に変換することをさらに含む［１５］記載の方法。
［１７］
前記差分信号を正規化して、前記周波数のそれぞれにおける近接スコアを決定することをさらに含む［１２］記載の方法。
［１８］
非線形関数を前記差分信号に適用して、前記周波数のそれぞれにおける近接スコアを生成させることをさらに含む［１２］記載の方法。
［１９］
装置において、
オーディオ源に応答して、複数のオーディオ信号を出力する、複数のオーディオセンサーと、
前記オーディオ信号を周波数領域に変換し、前記変換されたオーディオ信号の振幅を比較することにより、前記オーディオ源の近接を決定するように構成されている近接検出モジュールとを具備する装置。
［２０］
前記装置は、ヘッドセットである［１９］記載の装置。
［２１］
前記ヘッドセットは、ワイヤレスヘッドセットである［２０］記載の装置。
［２２］
前記近接検出モジュールからの出力に応答するノイズ低減／抑制モジュールをさらに具備する［１９］記載の装置。
［２３］
前記ノイズ低減／抑制モジュールは、オーディオ信号スペクトルとノイズ信号スペクトルとを推定するように構成されている［２２］記載の装置。
［２４］
マイクロフォン較正モジュールをさらに具備する［１９］記載の装置。
［２５］
音声アクティビティ検出（ＶＡＤ）モジュールをさらに具備する［１９］記載の装置。
［２６］
エコー消去モジュールをさらに具備する［１９］記載の装置。
［２７］
装置において、
複数のセンサーからの複数のオーディオ信号を周波数領域に変換する手段と、
前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定する手段と、
前記振幅を比較する手段と、
前記振幅の比較に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定する手段とを具備する装置。
［２８］
１つ以上のプロセッサにより実行可能な１組の命令を組み入れているコンピュータ読み取り媒体において、
複数のセンサーからの複数のオーディオ信号を周波数領域に変換するためのコードと、
前記変換されたオーディオ信号の振幅を決定するためのコードと、
前記振幅を比較するためのコードと、
前記振幅の比較に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定するためのコードとを含むコンピュータ読み取り可能媒体。
［２９］
ノイズ低減／抑制のためのコードをさらに含む［２８］記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
［３０］
オーディオ信号スペクトルとノイズ信号スペクトルとを推定するためのコードをさらに含む［２９］記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
［３１］
音声アクティビティ検出のためのコードをさらに含む［２８］記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
［３２］
オーディオ源の近接を決定する方法において、
複数のセンサーから、複数のオーディオ信号を受け取ることと、
前記オーディオ信号をビームフォーミングすること、
前記ビームフォーミングされたオーディオ信号の振幅を決定することと、
前記振幅を比較することと、
前記振幅の比較に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとを含む方法。
［３３］
前記決定することは、
近傍音場スコアを計算することと、
前記近傍音場スコアに基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとを含む［３２］記載の方法。
［３４］
前記決定することは、
近傍音場の確率値を計算することと、
前記近傍音場の確率値に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとを含む［３２］記載の方法。
［３５］
それぞれの補正係数により、前記オーディオ信号のそれぞれを増幅することをさらに含む［３２］記載の方法。
［３６］
前記オーディオ信号を複数のフレームに分割することと、
前記フレームのそれぞれに対して、ビームフォーミングされた各オーディオ信号の振幅を決定し、それによって、前記振幅を生成させることと、
前記フレームに対して前記振幅を平滑化することと、
前記ビームフォーミングされたオーディオ信号の平滑化された振幅を互いに比較して、
少なくとも１つの差分信号を生成させることと、
前記差分信号に基づいて、前記オーディオ源の近接を決定することとをさらに含む［３２］記載の方法。
［３７］
前記差分信号を正規化することをさらに含む［３６］記載の方法。
［３８］
非線形関数を前記差分信号に適用して、近接スコアを生成させることをさらに含む［３６］記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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