(57)【要約】本発明は、音声を受け入れるための、および、受け入れた音声を信号処理装置に入力される対応電気音声信号に変換するための少なくとも２つのマイクロフォンを有する補聴器に関する。信号処理装置は、電気音声信号を、少なくとも１つの適応性のある零方向θを有する方向性パターンと組み合わされた信号に処理するように適応され、前記少なくとも１つのある零方向θが、方向の禁止範囲に入ることを阻止するように更に適応されている。ここで、方向の禁止範囲は、電気音声信号のパラメータの関数である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を受け入れるための、および受け入れた音声を信号処理装置へ入力される対応電気音声信号に変換するための、少なくとも２つのマイクロフォンを備え、信号処理装置が電気音声信号を、少なくとも１つの適応性のある零方向θを有する指向性パターンと結合した信号に処理するように適応された補聴装置であって、信号処理装置は、前記少なくとも１つの零方向θが方向の禁止範囲に入ることを阻止するようにさらに適応され、禁止範囲が電気音声信号の関数であることを特徴とする補聴装置。
【請求項２】
禁止範囲が所定方向を含む請求項１記載の補聴装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音声のパワーの予測が、パラメータに含まれる請求項１又は２記載の補聴装置。
【請求項４】
少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音声のパワーの予測が、パラメータを構成する請求項１〜３のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項５】
少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音声の信号対雑音比の予測が、パラメータに含まれる請求項１〜４のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項６】
少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受けれられた音声の信号対ノイズ比の予測が、パラメータを構成する請求項１〜５のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項７】
さらに所望の信号検出器を備え、方向の禁止範囲の調整が、所望の信号が所望信号の不在期間後に検出された時、ある時間間隔で徐々に行われる請求項１〜６のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項８】
所望の信号検出器をさらに備え、方向の禁止範囲の調整が、所望信号が所望信号の不在期間後に停止した時、ある時間間隔で徐々に行われる請求項１〜７のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項９】
所望の信号検出器と到達方向検出器とをさらに備え、禁止範囲が検出された所望の信号の検出された到達方向を含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１０】
複数の所望信号源における禁止範囲が、零度方位角に最も近い検出された所望の信号源の検出された到達方向を含む請求項９記載の補聴装置。
【請求項１１】
複数の所望信号源における禁止範囲が、すべての所望信号源の検出された到達方向を含む請求項１０記載の補聴装置。
【請求項１２】
所望の信号検出器が会話検出器であり、所望信号が会話である請求項９〜１１のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１３】
信号処理装置が、現在の零方向を調整された禁止範囲の外へ移動させるようにさらに適応された請求項１〜１２のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１４】
信号処理装置が、少なくとも１つの零方向θを、方向の禁止された範囲の外へ移動させるようにさらに適応された請求項１〜１３のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１５】
信号処理装置が副バンド処理のために適応され、それにより、マイクロフォンからの電気音声信号は１組の周波数バンドBiおよび周波数バンドBiの各々に分割され、電気音声信号は個別に処理され、少なくとも１つの副バンドにおいて、電気信号を、個々に適応される零方向θiを有する個々の指向性パターンと結合した信号に処理し、零方向θiが方向の禁止範囲に入ることを阻止し、禁止範囲が電気音声信号のパラメータの関数である請求項１〜１４のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１６】
信号処理装置は、適応性のあるビーム形成器、多チャンネルウィーナー・フィルタ、独立したコンポーネント分析器、および目隠し音源を分離するアルゴリズムからなるグループから選択された方向信号処理を行うように適応された請求項１〜１５のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１７】
音声を受け入れ、受け入れた音声を信号処理装置に入力される対応電気音声信号に変換するための少なくとも２つのマイクロフォンを有し、
信号処理装置が、
電気音声信号を、少なくとも１つの適応性のある零方向θを有する指向性パターンと結合した信号に処理し、
少なくとも１つの零方向θが方向の禁止範囲に入ることを阻止し、
少なくとも零方向θを、方向の禁止範囲の外へ移動させる、
ように適応された補聴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、補聴器、移植可能な補聴人工装具、ヘッドセット、携帯電話等のような方向性信号処理に適応性のある信号処理装置を備えた補聴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音の音源と所望の音源とを区別する聴取者に関して、音源の方向についての情報を利用することはよく知られている。この明細書を通じて、方向性信号処理システムという用語は、音響環境の空間的特性を利用するように適応する信号処理システムを意味する。指向性のマイクロフォンも利用できるものではあるが、一般的には、方向性信号処理は、無指向性マイクロフォンの配列を利用するものである。
【０００３】
方向性信号処理システムは、配列されたマイクロフォンからの電気信号を、その配列と異なる方向に音源に対して変化する感受性を有する信号に結合させる。この明細書を通じて、方向の関数としての変化する感受性のプロットは、指向性のパターンを示す。一般的に、指向性のパターンとは、マイクロフォンの信号が実質的にお互いに打ち消し合う、少なくとも一つの方向を有する。この明細書を通じて、そのような方向は、零方向として表される。指向性のパターンは、配列されたマイクロフォンの数に応じて、及び、信号の処理に応じて、幾つかの零方向を備えてもよい。
【０００４】
関心のある方向における音源の音響の抑制を阻止する方向性信号処理システムが知られている。
【０００５】
例えば、米国特許第５，４７３，７０１号は、ある基準によってマイクロフォン列の出力信号レベルの減少を行うために、調整可能な指向性パターン、つまり調整可能な零方向を有するマイクロフォン列の信号対ノイズ比を高める方法であって、零方向が空間の所定領域内に位置することを妨げられる制約のもとでその減少が行われる方法を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、全ての方向からの音源を抑制する改善された能力を有するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記及び他の目的は、音声を受け取るための、及び、受け取った音声を信号処理装置へ入力される対応電気音声信号に変換するための少なくとも2個のマイクロフォンを有する補聴装置によって達成される。信号処理装置は、電気的音声信号を、少なくとも１つの適応性のある零方向θを有する方向性パターンと結合した信号に処理するように適応される。その信号処理装置は、前記少なくとも１つの適応性のある零方向θが、方向の１つ以上の禁止範囲に入るのを阻止するように更に適応されるが、ここで、夫々の禁止範囲とは、電気音声信号のパラメータの関数である。
【０００８】
１つ以上の禁止範囲は、例えば、１つ以上の所望の信号が別々の方向から到達するという状況において起こり得る。
【０００９】
好ましくは、前記の少なくとも2個のマイクロフォンは、無指向性マイクロフォンである。しかしながら、幾つかの実施例では、前記の少なくとも2個のマイクロフォンは、指向性マイクロフォンで置換されるものもある。
【００１０】
本発明の重要な利点は、所望の音源の抑制は回避され、所望でない音源はいかなる任意の方向からのものでも抑制されるということである。
【００１１】
該補聴装置は、所望の音源を検出するための所望信号検出器、例えば、音声の存在を検出するための音声検出器から更に構成される。方向の禁止範囲の調整は、音声の信号の不存在のある期間の後、音声のような所望の信号が検出される第１の時間間隔に亘って徐々に成される。
【００１２】
更に、方向の禁止範囲の調整は、たとえば音声の所望の信号の存在のある期間の後、音声のような所望の信号が停止する第２の時間間隔に亘って徐々に成されてもよい。
【００１３】
該禁止範囲は、零度方位角(0°azimuth)または他の所定方向のような一定の方向を含むものでもよい。
【００１４】
前記の少なくとも2個のマイクロフォンの少なくとも１個によって受信される音声パワーの予測値は、パラメータからなるものでもよく、例えば、前側のマイクロフォンにより受信する音声の平均パワーはパラメータからなるものでもよいし、あるいは該パラメータは、音声のパワーの予測値、例えば、音声の平均パワーの関数であってもよい。
【００１５】
前記の少なくとも2個のマイクロフォンの少なくとも１個によって受信される音声の信号対雑音比の予測値は、パラメータからなるものでもよく、あるいは、該パラメータは、信号対雑音比の予測値の関数であってもよい。
【００１６】
前記補聴装置は、音声検出器のような所望信号検出器及び到達検出器からなり、該禁止範囲は、会話のような検出した所望信号の到達の検出方向を含み、それにより、所望信号の抑制が阻止される。
【００１７】
単一の禁止範囲に関する一実施例では、該禁止範囲は、多重音源のような多重の所望の信号源の存在においては、零度方位角または他の好適方向に最も近接した検出した所望の信号源の検出した到達方向を含んでいてもよい。
【００１８】
単一の禁止範囲に関する一実施例では、該禁止範囲は、音声音源のような多重の所望の信号源の存在においては、全ての所望の音声音源の検出した到達方向を含んでいてもよい。
【００１９】
多数の禁止範囲に関する一実施例では、禁止範囲の全てかその幾つかは、所望の信号源のそれぞれの検出された方向に中心を持つものであってもよい。
【００２０】
単一の禁止範囲について説明したように、対応する所望の信号源の対応する方向に中心を持った多数の禁止範囲の特定の禁止範囲の幅は、電気音声信号、例えば、パワー、信号対雑音比等のパラメータの関数として制御されていてもよい。
【００２１】
最新の零方向が、方向の禁止範囲の調節によって禁止範囲の内側に存在していてもよい。信号処理装置は、そのような零方向を調整された禁止範囲の外側に移動するように更に適応されていてもよい。
【００２２】
該信号処理装置は、副バンド処理のために適応されていてもよく、それにより、マイクロフォンからの電気音声信号は、１組の周波数バンドBi、それぞれの周波数バンドBiまたは少なくとも幾つかの周波数バンドBiに分割される。
また、電気音声信号は個別に処理されるもので、その場合、個別に調節された零方向θiを有する個別の指向性のパターンを持った合成信号に電気音声信号が処理されることを含み、
及び、
零方向θiは、１またはそれ以上の禁止範囲に入ることが阻止されており、それにより、それぞれの禁止範囲が電気音声信号のパラメータの関数となるものである。
【００２３】
副バンド処理は、所望でない音源が、異なる周波数範囲に音声を発するのを個別に抑制することを可能にする。
【００２４】
該信号処理装置は、適応性のあるビーム形成器、多チャンネルのウィーナー・フィルター、独立したコンポーネント分析器、及び目隠し音源を分離するアルゴリズムからなるグループから選択された方向性の信号処理を達成するように適応していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の上記及び他の特徴は、添付した図面を参照して典型的な好適実施例を詳細に説明することにより当業者に更に明らかになる。
【図１】本発明のデジタルの補聴器の簡略されたブロック図である。
【図２】図1の補聴器の方向性信号処理を模式的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、添付する図面を参照して以下に十分に説明されるものであり、その図面において本発明の代表的な実施例が示される。しかしながら、本発明は別の形でも実現されうるものであり、以下に示す実施例に限定して解釈されるべきではない。むしろ、この開示が十分で完璧であり当業者に対し本発明の範囲を十分に伝えるようにこれら実施例は提供されている。全体を通じて、同一の参照番号は同一の要素を引用している。
【００２７】
図1は、本発明のデジタルの補聴器の簡略されたブロック図を示す。補聴器１は、１またはそれ以上の音声受信器２、例えば、２つのマイクロフォン２aとテレコイル２bからなる。マイクロフォンのためのアナログ信号は、それぞれのマイクロフォンのためのアナログーデジタル変換器４を含むアナログーデジタル変換回路３に接続されている。
【００２８】
アナログ−デジタル変換器４からのデジタル信号出力は、共通データ線５に接続され、デジタル信号処理器（DSP）６への信号に導かれる。DSPは、ユーザーの必要に従って補聴損失を補償するためにデジタル信号の必要な信号処理動作を果たすようにプログラムされている。DSPは、本発明により、信号処理パラメータを自動的に調節するために更にプログラムされている。
【００２９】
それから、出力信号は、デジタル−アナログ変換回路１２に供給されている。デジタル−アナログ変換回路１２からのアナログ出力信号は小型スピーカのような音変換器１３に供給されている。
【００３０】
更に、DSP６の外側において、該補聴器は、例えばEEPROM（電気的消去可能プログラム可能読出専用メモリ）として示される記憶装置１４を含む。共通シリアルデータバス１７に接続された外部メモリ１４は、PC１６から入力されたプログラム、データ、パラメータ等をインターフェース１５から供給されることができる。それは、例えば、新しい補聴器が特定のユーザーにあてがわれ、その補聴器がそのユーザー用に正確に調節されるとき、あるいは、ユーザーが自分の補聴器を更新し、及びまたは、例えば聴覚士によってユーザーの実際の補聴損失に対して再調節される場合である。
【００３１】
DSP６は中央処理装置（CPU）７と多数の内部記憶装置８−１１を含み、これらの記憶装置８−１１はデータやプログラムを収納するものであり、これらは現在、DSP回路６により制御されている。DSP６は、プログラムＲＯＭ（読出専用メモリ）８、データＲＯＭ９、プログラムＲＡＭ（書込専用メモリ）１０、及びデータＲＡＭ１１を含む。前半２つに記述のプログラムＲＯＭ（読出専用メモリ）８とデータＲＯＭ９は、プログラムとデータを含み、該回路における永久的要素を構成し、後半２つに記述のプログラムＲＡＭ（書込専用メモリ）１０とデータＲＡＭ１１は、変更され上書きできるプログラムとデータを含む。
【００３２】
典型的には、外部のEEPROM１４は、内部ＲＡＭよりは、かなり、例えば４から８倍大きく、このことは、一定のデータとプログラムがEEPROMに記憶されることができ、それらが所望の制御のために内部ＲＡＭに読み込まれることが可能であることを意味する。後に、これら特別のデータとプログラムは、普通の動作上のデータや作業プログラムで上書きされることができる。このように、外部のEEPROMは、特別な場合、たとえば立ち上げプログラムにのみ利用される一連のプログラムを含む。
【００３３】
図２は、本発明の補聴器の信号処理を模式的に図示している。図示された補聴器は、２つのマイクロフォン２０と２２をユーザーの耳に付けるべくハウジングの中に配置される。該ハウジングがユーザーの耳の動作箇所に設置された時には、１つのマイクロフォン、前側マイクロフォン２０は、他のマイクロフォン、後側マイクロフォン２２の前側に位置する。前側マイクロフォン２０と後側マイクロフォン２２を延長した水平線は、補聴器のユーザーの視線方向に対応する前側方位即ち方位角(azimth)＝零度を定義する。
【００３４】
両耳用の補聴器からなる別の実施例では、前側マイクロフォン２０と後側マイクロフォン２２は別々のハウジング、即ち、ユーザーの左耳の中に配置されたハウジングと右耳の中に配置されたハウジングの中に配置される。それで、方向性信号処理は、左か右のいずれかの補聴器ハウジングか、両方の補聴器ハウジンか、または、信号処理回路を含む別の補聴器ハウジングであってユーザーの身体のどこかに付けられるよう意図された補聴器ハウジングで行われる。電気信号は、電気的配線かワイアレスでハウジング間を通信されることができる。左耳のハウジングと右耳のハウジングの中のマイクロフォンの間に大きい距離があれば、それは大きい方向性のある方向性パターンになることになる。
【００３５】
該マイクロフォン２０、２２は、受信した音の信号を対応する電気的な音の信号に変換する。電気的な音の信号は、それぞれのＡ/Ｄ変換器（図示しない）によって、デジタルの音の信号２４、２６に変換される。
【００３６】
それぞれのデジタルの音の信号２４、２６は、それぞれの減算回路２８、３０及び遅延ＤHを有するそれぞれの遅延回路３２、３４に入力される。それぞれの遅延回路３２、３４は、デジタル化された音の信号２４、２６を、音の信号に利用される時間量によって遅延し、前側マイクロフォン２０から後側マイクロフォン２２への零度方位角方向に伝播する。
それぞれの減算回路２８、３０は、あるマイクロフォン２０、２２からそれぞれ遅延された信号３６，３８を、他のマイクロフォン２２，２０からのそのままの信号から減算する。それぞれの減算された信号４０、４２は、固定の方向性パターン４４，４６、いわゆる、ハート形のパターンを有する。上の分枝（ａ）のハート形のパターン４４は、ユーザーの後方向を示す１８０°方位角にて零方向４８を有し、下の分枝（ｂ）のハート形のパターン４６は、ユーザーの前方向を示す０°方位角にて零方向５０を有する。
【００３７】
下の分枝（ｂ）の減算された信号４２は、変換関数Ｈを持つ適応性フィルター５２により濾波され、上の分枝（ａ）の減算された信号４０は、適応性フィルター５２のグループの遅延量に等しい遅延ＤHを有する遅延回路５４によって遅延される。その結果、適応性のある零方向θを有する方向性パターン６２で合成された信号６０を形成するために、２つの信号５６、５８は減算される。かくて得られる方向性パターン６２の例も図2に示されている。得られる方向性パターン６２のハッチングされた領域は、方向の禁止範囲を表し、図示された例では、０°方位角の周りに対称形である。円弧状の矢印は、方向の禁止範囲が電気的音の信号のパラメータの関数として変化ことを示している。
【００３８】
図2の図示された実施例では、遅延回路３４と減算回路２８は省略できるものであり、その場合でも、図2の図示された実施例に類似の方向性パターン６２を有する出力６０は、適応性フィルター５２の動作における対応する変更により得ることができることは注目すべきである。
【００３９】
更に、図2の図示された実施例では、遅延回路３２、３４と減算回路２８、３０の両方が省略できるものであり、その場合でも、図2の図示された実施例に類似の方向性パターン６２を有する出力６０は、適応性フィルター５２の動作における対応する変更により得ることができる。
【００４０】
図示された実施例では、フィルター５２は、フィルター係数更新回路６４により合成された信号６０の出力パワーを最小限にするよう適応されている。フィルター５２は、Ｎタップを有する有限衝撃応答（ＦＩＲ）フィルターであってもよい。
【００４１】
適応性フィルター制御回路６６は、零方向θが電気的な音の信号のパラメータの関数として方向の禁止範囲に入ることを阻止する。
【００４２】
適応性フィルター制御回路６６は、方向性の零θが方向の禁止範囲の外側に残るように、適応性フィルター５２のフィルター係数を抑制する。
【００４３】
例えば、適応性フィルター５２は、適応性フィルター５２がゲインＧHを有する増幅器であり、適応性フィルター制御回路６６が、ゲインＧHを０≦ＧH≦Ｇlimitの範囲の内側に残すように抑制する場合には単一のタップを有してもいい。閾値Ｇlimitの値が、方向の禁止範囲を決定する。例えば、Ｇlimitが１の時、方向の禁止範囲は−９０°方位角から＋９０°方位角まで変化する。
【００４４】
適応性フィルター制御回路６６は、フィルタ−係数を凍らせるものであってよい。即ち、最大の音源が方向の禁止範囲の内側に位置する時には、一時的に、フィルタ−係数の更新が停止される。この接近法は、補聴装置に入ってくる信号の到達方向（ＤＯＡ）を予測するために必要である。
【００４５】
ＤＯＡ予測は、次により得られる。即ち、Ｄだけ遅延した前側マイクロフォン信号２４のＭ点の自己相関値Ａを決定し、及び、Ｄだけ遅延した前側マイクロフォン信号２４のＭ点の相互相関値Ｂを決定し、更に、次の、後側マイクロフォン２６：
【数１】
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【数２】
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【００４６】
β＝Ｂ／Ａが、音響環境での優勢な音の到達方向を予測するのに利用される。β＝Ｂ／Ａ＝１の場合には、ＤＯＡは零度である。βは零の方へ減少するに従って、ＤＯＡは１８０°アジムスの方へ移動する。このようにして、
2009542057.tif 000005
の時、適応することは、一時的に停止される。ここで、例えば、零平均の白色雑音源のＤＯＡがα°方位角であり、零度方位角を含む、−α°方位角からα°方位角に亘って方向の禁止範囲が伸びている時に、β＝Ｂ／Ａ＝σとなるよう、σが決定される。
【００４７】
ＤＯＡ予測に関しては、方向の禁止範囲というのは周波数に依存することは着目すべきである。依存する理由は、β＝Ｂ／Ａの値が、到達方向にも信号の周波数にも依存するからである。それぞれの周波数バンドBiにおける個々のビームでの副バンド処理を備えた本発明の実施例によれば、個々の閾値σiはそれぞれの周波数バンドBiのために定義される。
【００４８】
当業者なら、周波数依存による予測を含めて、ＤＯＡ予測を得るのに多数の他の便利な方法が利用できることは理解されよう。
【００４９】
信号処理は、必ずしも、（１つ又は複数の）マイクロフォンを有する同一の装置で成される必要はない。信号処理は、有線、無線又は他の接続を通じてマイクロフォンを有する、おそらくは多数の装置と結合された離れた装置の中で、成すことが出来る。
【００５０】
以下に、電気的な音の信号のパラメータの関数として方向の禁止範囲を決定する種々の例が示される。この例では、−αからα°方位角は、零度方位角を含む方向の禁止範囲を構成する。
【００５１】
本発明の一実施例では、方向の禁止範囲は、次の式αに従って前側マイクロフォン信号２０からの電気信号２４の短い期間（例えば過去１０秒に亘る）での平均パワーＰFの関数である。
【数３】
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ここで、信号のパワーＰFが増加すると方向の禁止範囲は狭くなり、ＰF＞Ｐmaxに対してはα＝０°（前側方向）であり、ＰF＜Ｐminに対してはα＝αmaxである。
【００５２】
αmax、ＰminとＰmaxの値は、補聴装置を製造している間か、意図されたユーザーのための補聴装置の適合期間の間にセットすることが出来る。
【００５３】
一つの例では、Ｐmin＝４５ｄＢSPL及びＰmax＝１１０ｄＢSPLである。有害な音（例えば、コンサートでスピーカにあまりに近づいた時）に対する保護をすることで、非常大きな音（１１０ｄＢSPL以上）は、いかなる方向からも抑制する。
αmax＝１８０°に対しては、４５ｄＢSPL以下の相対的に静かな環境では、無指向性のパターンが得られる。
【００５４】
本発明の別の実施例では、方向の禁止範囲は、次の式αに従って、図2における点（ａ）での信号４０のための信号対雑音比ＳＮＲの関数である。
【数４】
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ここで、信号―対―雑音の比率ＳＮＲが増加すると方向の禁止範囲は狭くなり、ＳＮＲ＞ＳＮＲmaxに対してはα＝αmaxであり、ＳＮＲ＜ＳＮＲminに対してはα＝０°である（前側方向）。
【００５５】
αmax、ＳＮＲminとＳＮＲmaxの値は、補聴装置を製造している間か、意図されたユーザーのための補聴装置の適合期間の間にセットすることができる。
【００５６】
音声検出器６８、例えば変調又は音声可能性予測器、あるいは、変調又は音声活性度検出器を使って、ＳＮＲは予測でき、音声の存在を検出し、音声が存在する時の信号の平均パワーＰXを計算できる。音声が存在しない時の平均騒音パワーＰNは、最小値統計手法を使って予測される。ＳＮＲの予測は次の式で与えられる。
【数５】
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【００５７】
本発明の一実施例では、方向の禁止範囲は音声βの方位角の方向の関数である。音声の存在は、信号２４を処理する音声検出器６８によって検出され、到達方向βは到達方向検出器７０によって予測され、方向の禁止範囲はβを含むように調節される。βは頭やスピーカの動きによって変化するかもしれない。多重の音声源が存在する場合には、方向の禁止範囲は、０°方位角に最も近い音声源のＤＯＡを含むか、全ての検出された音声源のＤＯＡを含むように調節される。
【００５８】
上記した種々の手法は組み合わせることができる。
【００５９】
例えば、本発明の一実施例では、方向の禁止範囲は次の式αに従って前側マイクロフォン信号２０からの電気信号２４の短い期間（例えば過去１０秒に亘る）での平均パワーＰFの関数である。
【数６】
2009542057.tif 000009
この（７）式は、上記した（４）式に類似するが、相違点は、式（４）においてαmaxと０°との間をαが変化する際、式（７）においてαmaxとαsnrとの間をαが変化することである。ここで、
【数７】
2009542057.tif 000010
であり、
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ここで、ＳＮＲは、たとえば、上記の得られた過去１０秒に亘る図1の点（ａ）における予測された信号対雑音比である。
ＳＮＲｓｈｏｒｔは、たとえば、上記の得られた過去０．０５秒に亘る図1の点（ａ）における予測された信号対雑音比である。
ＳＮＲshortmaxは、過去１０秒に亘るＳＮＲshortの最大値である。
ＤＯＡmaxは、ＳＮＲshortmaxに帰結する０．０５秒に亘るＤＯＡの平均値である。
例えば、Ｐmax＝６０ｄＢSPL、Ｐmin＝４５ｄＢSPL、ＳＮＲmin＝５ｄＢ，ＳＮＲmax＝１５ｄＢ、ＳＮＲlow＝−１０ｄＢ、ＳＮＲlowthld＝−２０ｄＢ、及び、αmax＝１８０°である。
【００６０】
この実施例では、最も高いＳＮＲを有する音声源への方向の周りでは、方向の禁止範囲はできるだけ狭くなることに注目すべきである。全体のＳＮＲが閾値ＳＮＲminより大きいか、閾値ＳＮＲlowよりも小さい時には、方向の禁止範囲は増加する。ＳＮＲが閾値ＳＮＲmax（例えば、騒音が無い）よりも大きいか、閾値ＳＮＲlowthld（例えば、音声が無い）よりも小さいか、全体の信号のパワーＰFが閾値Ｐmaxよりも小さい場合には、方向の禁止範囲は飽和する。更に、信号のパワーＰFが閾値Ｐmin（例えば、周囲が静か）よりも小さい場合には、無指向性のパターンへと方向の禁止範囲は飽和する。
【００６１】
好ましくは、本発明では、時間制限が含まれていて、方向の禁止範囲の頻繁や急激な変化が避けられるようになっている。
【００６２】
例えば、反響音を聴取するような騒音源が少しの期間存在することに応じて、方向の禁止範囲が狭くなるのを妨害される。少しの期間の存在は、０．１秒以下の期間として定義される。
【００６３】
音声の存在がある期間続いた後、音声が停止した時の時間間隔において、徐々に、方向の禁止範囲の調節が行われる。例えば、約３秒という時間間隔の間に、αは徐々に、αmaxに増加される。本明細書を通じて、音声の存在あるいは不存在は、それぞれ、システムで音声の検出あるいは検出されないことを言う。
【００６４】
例えば、５秒の間、音声が検出されないという期間として、音声が停止していると定義される。そして、例えば、３０秒の間音声が検出されない場合として、会話が停止していると定義される。それぞれ、音声が停止し会話が停止した後、初めて、音声が検出された場合として、音声の開始及び会話の開始が定義される。
【００６５】
長期間の平均値は例えば、２秒に亘る平均として定義される。短期間の平均値は例えば、５０ミリ秒に亘る平均として定義される。
【００６６】
本発明の一実施例によれば、以下の処理に従って、方向の禁止範囲は会話の開始によって調節される。
【００６７】
音声の存在する間の長期間の平均値ＤＯＡの計算が行われる。代表的には、この計算には２秒間音声の存在することが必要になる。
【００６８】
音声の存在する間の長期間の平均値ＤＯＡが、音声の存在しない間の長期間の平均値ＤＯＡとは大して相違しないと仮定すると、例えば３秒の間に、αは解放時間を持ったαｍａｘに増大する。（例えば、騒音及び音声が同一の方向から到達する時―この場合、ビーム形成には都合はよくない−あるいは、スピーカがホール半径の外側にある時及び感覚騒音フィールドが拡散している。あるいはＳＮＲが低い時に、この状況は起こる。）
【００６９】
音声の存在する間の長期間の平均値ＤＯＡが、音声の存在しない間の長期間の平均値ＤＯＡとは大して相違しないと仮定すると、以下の処理に従って、方向の禁止範囲は調節される。
【００７０】
音声の存在する間の短期間の平均値ＤＯＡが、例えば、８０°以上かそのあたりのままであれば、例えば３秒の間に、αはαmaxに増大する。（この場合、聴取者は、見たところ、その音に十分関心がなくて自己の頭を回転するか、彼は、たとえば、自動車を運転していて頭をスピーカの方へは向けられない。）
【００７１】
音声の存在する間の短期間の平均値ＤＯＡが、８０°よりもかなり低くなった時、例えば、過去２秒に亘る短期間の平均値ＤＯＡの最小値を丁度含み、更に、頭の動きを考慮に入れるために、約２０°の安全マージンを含むように、方向の禁止範囲が調節される。音声が停止するまで、これは繰り返される。音声の停止に応じて、αは例えばφmax＋２０°に調節される。ここでφmaxは、例えば、最近の３秒音声開始の出来事に亘る音声開始の際測定された短期間の平均値ＤＯＡの最小値に等しい。（これは、ユーザーがスピーカに集中している時に、狭いビームが得られる一方、ユーザーが関心のあるいかなる音声も聞き逃すのを防止する。ユーザーがレストランに居て、皿とユーザーの傍か反対側の人に交互に見る時に、こうした状況は起こりうる。）
【００７２】
上記の例においては、好ましくは、αmaxは１８０°であり、そうすれば、αがαmaxに増大した時、無指向性のパターンが得られる。何故なら、環境に結びつけられているユーザーに対して、無指向性のパターンは知覚を分け与えるものであるからである。
【００７３】
方向性の抑制をユーザーの背後の領域に維持するために、９０°に等しいαmaxが選択される。
【００７４】
存在している零方向θが方向の禁止範囲に中に存在して終わるように、方向の禁止範囲は広げられる。
【００７５】
本発明の一つの側面によれば、ある時間間隔、例えば１秒か１０秒の間、方向の禁止範囲の内部に存在する零方向θを、方向の禁止範囲の外側に移動するように、信号処理装置が調節される。このことは、いつされてもいいし、ある時間に亘ってもいい。
【００７６】
零位置の監視が、最新の零位置を監視するために設けられている。最新の零位置が、例えば、１秒以上の間調節している方向の禁止範囲の内側に存在している時、信号の処理装置はその零位置を方向の禁止範囲の外側に移動する。
【００７７】
最新の零位置の予測は、調節している間の到達方向を平均化することにより得られる。この平均値の変化の割合が零位置の調節の割合と類似している時に、この平均値が最新の零位置の良い予測となる。
【００７８】
零位置は、多くの方法で、方向の禁止範囲の外側に移動されることができる。例えば、零位置が、例えば、１秒以上の間方向の禁止範囲の内側に存在している時、調節フィルターHは再度初期化され、零位置は、方向の禁止範囲の外側に位置付けされる。再度初期化されたフィルター係数は、既に成された測定値か、あるいは、例えば、０°、１０°、２０°等々の零位置に位置付けるフィルター係数の決定値を保持しているテーブルから読み出される。別の実施例によれば、フィルター係数は必要な時に計算される。
【００７９】
変更された零位置は別の方法で選択することが出来る。例えば、変更された位置はその以前の位置に出来るだけ近くであって、しかし、方向の禁止範囲の外側に存在しているように選択される。別の実施例によれば、現時点で有効な全ての方向の禁止範囲から最も離れた距離のある場所に、変更された位置が選択される。
【００８０】
例えば、θ＝１８０°での零方向を位置付けし、この値から調節を続けるように調節フィルターは強いられる。調節フィルター５２の係数は、θ＝１８０°での零方向を位置付ける値にリセットされる。Hを最小にするコスト機能が出力パワーに等しいという別の実施例では、重み付けされたバイアス期間が、Hに強いられたコスト機能に追加され、１８０°での零方向を位置付けている。零位置が方向の禁止範囲の外側に移動された時に、正常な調節が再開される。
【００８１】
αから１８０°への値は、無指向性のパターンが望まれていることを示す。次の式に従って、出力６０を処理することで、無指向性のパターンが得られる。
【数８】
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ここで、yは出力６０であり、xは前側マイクロフォン信号２０の出力２４であり、kは最新のサンプル番号、zは処理された出力である。
【００８２】
従って、λが零に等しい時、ｚはｘに等しく、即ち、無指向性のパターンが得られる。
λが１に等しい時、ｚは元の方向性出力６０に等しい。λを０と１の間に変化させることで、方向性のパターンは、元の方向性出力６０から無指向性の出力に除々に変化する。
このように、αが１８０°に等しくなる時、λは例えば１０秒の間に０に減少する。
αが１８０°よりも小さくなる時、λは例えば３秒の間に１に増加する。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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