(57)【要約】   本発明の実施形態は、マルチマイクロホンアレイが広帯域雑音を良好に抑圧できなく、普及が拡大している広帯域通信に適用できないという従来技術の課題を解決するために、マルチマイクロホンアレイ雑音除去方法、装置及びシステムを開示する。本発明の実施形態に係る方法は、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。本発明の実施形態は、ハンズフリーなビデオ通話に適用できる。【選択図】図１
2013542677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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、そして、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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声強調技術分野に関し、特に、マルチマイクロホンアレイ技術を用いて雑音を除去する方法、装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、最も一般的に使用されているマルチマイクロホンアレイ技術は、固定ビームフォーミング（ｆｉｘｅｄ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技術である。つまり、複数のマイクロホンの信号に対して重み付け加算を行って、音の方向特性を利用して特定の方向からの音信号を収音し、他の方向からの雑音信号を抑圧する技術である。しかし、この技術は、帯域雑音のみに対して著しい雑音除去効果を発揮し、しかも、マイクロホン配置間隔の違いによって、雑音を効果的に低減できる周波数帯域が異なる。具体的には、マイクロホン間隔が狭い場合は、低周波よりも、高周波の狭帯域に対する雑音除去効果が大きく、マイクロホン間隔が広い場合は、高周波よりも、低周波の狭帯域に対する雑音除去効果が大きい。しかしながら、現在のネットワーク通信では、通信帯域幅が比較的広いため、狭帯域雑音のみに対して有効な技術は、既に要求を満たすことができなくなっている。
【０００３】
そこで、広帯域雑音抑圧の問題を解決するために、一定ビーム幅ビームフォーミング（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｂｅａｍｗｉｄｔｈ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技術がさらに提案されている。この技術は、多くのマイクロホンを異なる間隔で配置してマイクロホンアレイを構成し、マイクロホン間隔のそれぞれが特定の狭帯域成分に対して高い雑音除去効果を示し、これらの各狭帯域成分における雑音除去効果を集約することで、高い広帯域雑音除去効果が得られる。しかし、この技術は、多くのマイクロホンを必要とし、しかも、低周波数帯域で高い雑音除去効果を得るために、マイクロホン間隔を広くする必要があるので、マイクロホンアレイ全体のサイズが大きくなってしまう。従って、現在のネットワークとＴＶカメラのコンパクト化の要求をほとんど満たしていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マルチマイクロホンアレイが広帯域雑音を良好に抑圧できず、普及が拡大している広帯域通信に適用できないという従来技術の課題に鑑み、本発明の実施形態は、広帯域通信で全周波数帯域の雑音を効果的に抑圧できるマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法、装置及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、以下の技術的な解決策を採用している。
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。
【０００６】
そして、好ましくは、本発明の実施形態に係る方法は、さらに、
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。
【０００７】
別の態様において、マルチマイクロホンアレイ雑音除去装置は、
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。
【０００８】
そして、好ましくは、本発明の実施形態に係る装置は、さらに、
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。
【０００９】
また、さらなる他の態様において、マルチマイクロホンアレイ雑音除去システムは、
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。
【００１０】
こうして、本発明の実施形態に係る上記の技術的な解決策は、マルチマイクロホンアレイによって構成された異なるマイクロホン間隔を用いて、全周波数帯域を異なるマイクロホン間隔の数と同じ数のサブバンドに分割して、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割した後に、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号に対応するサブバンドで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て、最後に、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、全周波数帯域における雑音除去後の信号を得る。このように、広帯域通信で全周波数帯域の雑音を効果的に抑圧したため、マルチマイクロホンアレイが広帯域雑音を良好に抑圧できず、普及が拡大している広帯域通信に適用できないという従来技術の課題を解決し、これによって。より少ないマイクロホン及びサイズのより小さいマイクロホンアレイによって広帯域における雑音が効果的に抑圧するという目的を達成した。
【発明の効果】
【００１１】
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の実施形態又は従来技術に係る技術的な解決策をより明確にするために、以下に、本発明の実施形態又は従来技術を必要な図面を用いて簡単に説明する。勿論、以下の説明における図面は、あくまでも本発明の一実施形態であり、当業者は、創造的な努力をすることなく、これらの図面に基づいて他の実施形態をさらに想到することができる。
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法のフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る等間隔４マイクロホンアレイの構造を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る等間隔４マイクロホンアレイの応用例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る不等間隔３マイクロホンアレイの構造を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る不等間隔４マイクロホンアレイの構造を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る等間隔４マイクロホンアレイの雑音除去の原理の説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係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する方法のフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る等間隔４マイクロホンアレイによる、適応型フィルタの制御パラメータを取得する実施例の原理を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る等間隔４マイクロホンアレイによる、適応型フィルタの制御パラメータを取得する別の実施例の原理を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明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の機能ユニットを示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係る雑音除去制御ユニットの構造を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の目的、技術的な解決策及び利点をより明確にするために、以下に、図面及び具体的な実施形態を参照しながら、本発明を詳しく説明する。勿論、以下に説明されている実施形態は、あくまでも本発明の一実施形態にすぎず、本発明の全ての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な努力をすることなく想到し得た他の全ての実施形態は、本発明の保護範囲に含まれる。
【００１４】
図1に示すように、本発明の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法は、以下のステップＳ１１〜Ｓ１４を含む。
【００１５】
Ｓ１１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である。
【００１６】
図２に示す等間隔４マイクロホンアレイを例として、その応用例を図３に示す。即ち、横方向からの雑音信号を抑圧し、正面からのユーザ音声を収音するために、４つのマイクロホンによって１つの等間隔マイクロホンアレイが構成されている。４つのマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２、ＭＩＣ３及びＭＩＣ４は、ＭＩＣ１とＭＩＣ４との間の間隔Ｄ１４、ＭＩＣ１とＭＩＣ３との間の間隔Ｄ１３及びＭＩＣ１とＭＩＣ２との間の間隔Ｄ１２の３つの異なる間隔で配置されている。これらの３つの異なる間隔を用いて、全周波数帯域を低周波サブバンド、中間周波サブバンド及び高周波サブバンドとの低周波から高周波にそれぞれ対応付けられている３つのサブバンドに分割することができる。
【００１７】
図４に示す不等間隔３マイクロホンアレイの一例として、３つのマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２及びＭＩＣ３も、ＭＩＣ１とＭＩＣ３の間の間隔Ｄ１３、ＭＩＣ１とＭＩＣ２との間の間隔Ｄ１２及びＭＩＣ２とＭＩＣ３との間の間隔Ｄ２３の３つの異なる間隔で配置されている。これらの３つの異なる間隔を用いて、全周波数帯域を低周波サブバンド、中間周波サブバンド及び高周波サブバンドの低周波から高周波にそれぞれ対応付けられている３つのサブバンドに分割することができる。
【００１８】
さらに図５に示す不等間隔４マイクロホンアレイの例として、４つのマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２、ＭＩＣ３及びＭＩＣ４は、最大で、ＭＩＣ１とＭＩＣ４との間の間隔Ｄ１４、ＭＩＣ１とＭＩＣ３との間の間隔Ｄ１３、ＭＩＣ１とＭＩＣ２との間の間隔Ｄ１２、ＭＩＣ２とＭＩＣ４との間の間隔Ｄ２４、ＭＩＣ３とＭＩＣ４との間の間隔Ｄ３４及びＭＩＣ２とＭＩＣ３との間の間隔Ｄ２３の６つの異なる間隔で配置されている。これらの６つの異なる間隔を用いて、全周波数帯域を低周波サブバンド、中間周波サブバンド１、中間周波サブバンド２、中間周波サブバンド３、中間周波サブバンド４及び高周波サブバンドとの低周波から高周波にそれぞれ対応付けられている６つのサブバンドに分割することができる。
【００１９】
Ｓ１２は、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である。
【００２０】
図２に示す等間隔４マイクロホンアレイのみを例とした、図６に示す雑音除去の原理を以下に説明する。即ち、４つのマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２、ＭＩＣ３及びＭＩＣ４によって収集された信号は、それぞれｓ１、ｓ２、ｓ３及びｓ４である。最小間隔で配置されたＭＩＣ１及びＭＩＣ２の信号ｓ１及びｓ２は、サブバンド分割ユニットを経て高周波サブバンドに分割され、高周波成分信号ｓ１１及びｓ２１が得られる。中間間隔で配置されたＭＩＣ１及びＭＩＣ３の信号ｓ１及びｓ３は、サブバンド分割ユニットを経て中間周波サブバンドに分割され、中間周波成分信号ｓ１２及びｓ３２が得られる。最大間隔で配置されたＭＩＣ１及びＭＩＣ４のｓ１及びｓ４信号は、サブバンド分割ユニットを経て低周波サブバンドに分割され、低周波成分信号ｓ１３及びｓ４３が得られる。
【００２１】
ここで、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に、１つの簡単なサブバンド分割方法としては、適切なローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタをそれぞれ選択してフィルタリングを行うことによって、低周波信号、中間周波信号及び高周波信号を得る方法がある。、もう１つのより複雑で正確なサブバンド分割方法としては、分析フィルタ群を用いて、信号を低、中間及び高の３つの周波数帯域に分割する方法がある。
【００２２】
Ｓ１３は、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である。
【００２３】
再度、び図２に示す等間隔４マイクロホンアレイを例とした、図６に示す雑音除去の原理を以下に説明する。まず、いずれかのマイクロホンの信号を希望信号として選択する。等間隔マイクロホンアレイの場合、好ましくは、このマイクロホンアレイの最も外側におけるマイクロホンの信号が希望信号として選択される。例えば、この例では、ＭＩＣ１の信号ｓ１が希望信号として選択され、他のマイクロホンの信号が参照信号として使用される。最小間隔で配置されたＭＩＣ１及びＭＩＣ２の信号ｓ１及びｓ２の高周波サブバンドにおける分割信号ｓ１１及びｓ２１は、適応型フィルタＨ１を経て、信号ｓ１１における横方向からの高周波雑音信号が除去されるとともに、正面からの高周波ユーザ音声が収音され、高周波サブバンドの出力信号ｙ１が得られる。中間間隔で配置されたＭＩＣ１及びＭＩＣ３の信号ｓ１及びｓ３の中間周波サブバンドにおける分割信号ｓ１２及びｓ３２は、適応型フィルタＨ２を経て、信号ｓ１２から横方向からの中間周波雑音信号が除去されるとともに、正面からの中間周波ユーザ音声が収音され、中間周波サブバンドの出力信号ｙ２が得られる。最大間隔で配置されたＭＩＣ１及びＭＩＣ４の信号ｓ１及びｓ４の低周波サブバンドにおける分割信号ｓ１３及びｓ４３は、適応型フィルタＨ３を経て、信号ｓ１３から横方向からの低周波雑音信号が除去されるとともに、正面からの低周波ユーザ音声が収音され、低周波サブバンドの出力信号ｙ３が得られる。
【００２４】
具体的には、適応型フィルタＨ１を例にとると、信号ｓ２１は、参照信号として、フィルタリングが行われる適応型フィルタＨ１に入力される。信号ｙ１は、希望信号ｓ１１から適応型フィルタＨ１の出力信号を減算することによって得られる。そして、適応型フィルタＨ１の出力信号をｓ１１付近で信号ｙ１のエネルギーを最小にするために、信号ｙ１が適応型フィルタＨ１にフィードバックされて適応型フィルタＨ１の重みが更新される。マイクロホンアレイが雑音信号を受信すると、適応型フィルタＨ１が、信号ｙ１のエネルギーを最小にする（即ち、雑音のエネルギーを最小にする）ために、適応的に更新し続けることによって、高周波で雑音除去効果を発揮する。同様に、適応型フィルタＨ２及びＨ３は、それぞれ、中間周波及び低周波で雑音除去を行う。
【００２５】
Ｓ１４は、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である。
【００２６】
採用するサブバンド分割方法に応じて、サブバンド合成方法を選択する。具体的には、適切なローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを選択し、それぞれ信号をフィルタリングする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、全周波数帯域の雑音除去後の信号は、上記の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によって得られる。一方、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、全周波数帯域の雑音除去後の信号は、対応する総合フィルタ群によって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サブバンド合成方法を用いることによって得られる。
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。
【００２７】
こうして、本発明の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法は、マルチマイクロホンアレイによって構成された異なるマイクロホン間隔を利用し、全周波数帯域を異なるマイクロホン間隔の数と同じ数のサブバンドに分割して、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号を対応するサブバンドに分割した後に、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号に対応するサブバンドで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て、最後に、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、全周波数帯域における雑音除去後の信号を得る。このように、広帯域通信で全周波数帯域の雑音を効果的に抑圧したため、マルチマイクロホンアレイが広帯域雑音を良好に抑圧できず、普及が拡大している広帯域通信に適用できないという従来技術の課題を解決し、これによって、より少ないマイクロホン及びよりサイズの小さいマイクロホンアレイによって広帯域における雑音を効果的に抑圧するという目的を達成した。
【００２８】
好ましくは、本発明の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法は、さらに、
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。
【００２９】
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ステップＳ１３において、マイクロホンアレイでユーザ音声を受信するため、もし適応型フィルタがその時でも自由に更新すると、音声も雑音として除去されてしまう。従って、適応型フィルタの更新は、制御しなければならない。具体的には、雑音だけが存在する場合、効果的に雑音を抑圧するために、自由に適応型フィルタの更新をする。一方、音声が存在する場合、音声が抑圧されないように、適応型フィルタの更新を停止する。ここで、適応型フィルタは、時間領域フィルタ、周波数領域フィルタ及びサブバンドフィルタから選択できる。周波数適応型フィルタ又はサブバンド適応型フィルタの場合、全周波数帯域の信号をそれぞれ周波数領域又はサブバンドに変換してから、適応型フィルタリングを行って、その後、フィルタリングされた信号を再び時間領域信号に変換する必要がある。
【００３０】
図７に示すように、本発明の実施形態は、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する方法は、
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。
【００３１】
等間隔４マイクロホンアレイを例にとり説明する。まず、４つのマイクロホン信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４は、離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＦＴ）により周波数領域に変換される。続いて、３つのマイクロホンペア（即ち、ＭＩＣ１とＭＩＣ２、ＭＩＣ１とＭＩＣ３、及びＭＩＣ１とＭＩＣ４）の信号の位相差が算出され、各マイクロホンペアの信号の相対的な遅延は、これらの位相差に応じて算出される。次に、各マイクロホンペアの信号の入射角は、各マイクロホンペアの信号の相対的な遅延及びマイクロホン間隔に応じて計算され、３つのマイクロホンペアであるため、３つの信号の入射角が求められる。最後に、適応型フィルタの制御パラメータは、これらの３つの信号の入射角が保護角内にある成分の量の統計をとることによって得られる。
【００３２】
適応型フィルタの更新は、信号の入射角によって制御することができる。信号の入射角が保護角内にあると、正面からのユーザ音声と見なされ、適応型フィルタの更新は停止される。一方、信号の入射角が保護角外にあると、横方向からの雑音と見なされ、適応型フィルタは自由に更新することができる。異なるサブバンドで適応型雑音除去を行う適応型フィルタの制御パラメータは、同じであってもよいし、異なってもよい。
【００３３】
例えば、図８に示すように、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（０≦α≦１）を求めてもよい。保護角内にある目標信号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目標信号成分である場合、α＝０となり、適応型フィルタは更新せず、目標音声信号が保護される。逆に、保護角外にある雑音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雑音成分である場合、α＝１となり、適応型フィルタの更新が最も速くなり、雑音信号が抑圧される。
【００３４】
また、例えば、図９に示すように、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（０≦αｉ≦１、ｉはサブバンドを示す）を求めてもよい。保護角外にある目標信号成分が多ければ多いほど、αｉが大きくなり、サブバンドにおける更新速度が速くなる。ｉ番目のサブバンドの信号成分が全て保護角内にある目標音声成分である場合、αｉ＝０となり、サブバンドの適応型フィルタは更新せず、サブバンドの目標音声成分が保護される。一方、ｉ番目のサブバンドの信号成分が全て保護角外にある場合、αｉ＝１となり、サブバンドの適応型フィルタの更新が最も速くなり、サブバンドの雑音信号が抑圧される。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。
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。
【００３５】
図１０に示すように、本発明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。
【００３６】
具体的には、サブバンド分割ユニット１０１は、適切なローパスフィルタ、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てもよく、或いは、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してもよい。
【００３７】
それに応じて、サブバンド分割ユニット１０１が適切なローパスフィルタ、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信号を得る場合、サブバンド合成ユニット１０３は、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。一方、サブバンド分割ユニット１０１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場合、サブバンド合成ユニット１０３は、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。
【００３８】
また、好ましくは、図１０に示すように、本発明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は、さらに、
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。
【００３９】
さらに、図１１の本発明の実施形態に係る雑音除去制御ユニットの構造を示す模式図に示すように、雑音除去制御ユニット１０４は、
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。
【００４０】
一実施例としては、上記の制御パラメータ取得モジュール１０４４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（０≦α≦１）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もよい。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しない。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。
【００４１】
別の実施例としては、上記の制御パラメータ取得モジュール１０４４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（０≦αｉ≦１、ｉはサブバンドを表す）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もよい。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、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、サブバンドの適応型フィルタは更新しない。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、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、サブバンドの適応型フィルタの更新が最も速くなる。
【００４２】
本発明の上記の装置の実施形態に係る各機能ユニット又はモジュールの詳しい動作は、前述した本発明の方法の実施形態を参照して知ることができる。理解できるように、本発明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は、ハードウェアロジック又はソフトウェアによって実現してもよく、その装置の各機能ユニット又はモジュールは、一体化しても分離して配置してもよい。また、複数の機能ユニット又はモジュールは、1つのユニットに統合しても、さらに複数のサブユニットに分けてもよい。
【００４３】
こうして、本発明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は、マルチマイクロホンアレイによって構成された異なるマイクロホン間隔を利用し、全周波数帯域を異なるマイクロホン間隔の数と同じ数のサブバンドに分割して、異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号をサブバンド分割ユニット１０１で対応するサブバンドに分割した後に、適応型フィルタ１０２で異なる間隔で配置された各マイクロホンペアの信号に対応するサブバンドで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。最後に、サブバンド合成ユニット１０３で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、全周波数帯域における雑音除去後の信号を得る。このように、広帯域通信で全周波数帯域の雑音を効果的に抑圧したため、マルチマイクロホンアレイが広帯域雑音を良好に抑圧できず、普及が拡大している広帯域通信に適用できないという従来技術の課題を解決し、これによって、より少ないマイクロホン及びよりサイズの小さいマイクロホンアレイによって広帯域における雑音を効果的に抑圧するという目的を達成した。
【００４４】
さらに、好ましくは、雑音除去制御ユニット１０４によって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。
【００４５】
図１２に示すように、本発明の実施形態のマルチマイクロホンアレイ雑音除去システムは、さらに、
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。
【００４６】
理解できるように、本発明の上記の実施形態に係る技術的な解決策は、３つ以上のマイクロホンによって構成される等間隔又は不等間隔に配置されたマルチマイクロホンアレイに適用される。ここで、マイクロホンの指向性は限定されず、単一指向性マイクロホンでも無指向性マイクロホンでもよい。また、マルチマイクロホンアレイによって構成される異なるマイクロホン間隔の数が多ければ多いほど、全周波数帯域から分けられるサブバンドが狭くなって、本発明に係る技術的な解決策によって得られる雑音除去効果がより高くなる。
【００４７】
以下に、具体的な一実施形態を参照しながら、本発明の上記の技術的な解決策をさらに説明する。
【００４８】
図２に示すように、４つのマイクロホンＭＩＣ１、ＭＩＣ２、ＭＩＣ３及びＭＩＣ４によって１つの等間隔マイクロホンアレイが構成され、隣接するマイクロホンの間の間隔ＤがＤ＝２ｃｍであり、ユーザが図３に示す応用例における−４５度〜４５度（即ち、θ＝４５度）の範囲で間隔を空ける。信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４は、それぞれ、サンプリング周波数がｆｓ＝１６ｋＨｚとなる４つのマイクロホンによって受信される。図６に示すように、本発明の処理手順を以下に示す。
【００４９】
ステップ１において、４つの信号は、まず雑音除去制御ユニットを経て、周波数領域においてそれぞれの信号の入射角が推定され、それに応じて適応型フィルタの更新を制御するための制御パラメータαが算出される。
【００５０】
以下に詳しく説明する。まず、離散フーリエ変換を行って、信号ｓ１、ｓ２、ｓ３及びｓ４を変換する。具体的には、まず信号ｓｉ（ｉ＝１〜４）にフレーミング処理を行う。各フレームは、Ｎ個のサンプリングポイント又は１０ｍｓ〜３２ｍｓのフレーム長を持ち、ｍ番目のフレーム信号をｄｉ（ｍ，ｎ）とする。ここでは、０≦Ｎ＜Ｎかつ０≦ｍである。隣接する２つのフレームは、Ｍ個のサンプリングポイントが重なる。つまり、現在のフレームの最初のＭ個のサンプリングポイントは、前のフレームの最後のＭ個のサンプリングポイントであり、各フレームは、（Ｌ＝Ｎ−Ｍ）個のサンプリングポイントの新しいデータだけを含む。従って、ｍ番目のフレームのデータは、ｄｉ（ｍ，ｎ）＝ｓｉ（ｍ＊Ｌ＋ｎ）となる。本実施形態において、フレーム長をＮ＝５１２（即ち、３２ｍｓ）とし、重なるサンプリングポイントの数ＭをＭ＝２５６（即ち、フレーム長の５０％）とする。窓掛け処理は、フレーミング処理後に、窓関数ｗｉｎ（ｎ）を用いて各フレーム信号に行われ、窓が掛けられたデータは、ｇｉ（ｍ，ｎ）＝ｗｉｎ（ｎ）＊ｄｉ（ｍ，ｎ）となる。窓関数は、ハミング窓やハニング窓などから選択できる。本実施形態において、窓関数として、以下のハニング窓が選択される。
【００５１】
2013542677.tif 000003
【００５２】
窓が掛けされたデータは、最後に、以下のＤＦＴによって周波数領域に変換される。
【００５３】
2013542677.tif 000004
【００５４】
続いて、相対的な遅延の計算が行われ、信号ｓｉとｓｊの相対的な遅延は、以下のように計算される。
2013542677.tif 000005
【００５５】
次に、信号の入射角の計算が行われ、信号の入射角は、信号ｓｉとｓｊの相対的な遅延に応じて以下のように計算される。
2013542677.tif 000006
【００５６】
最後に、制御パラメータが取得され、適応型フィルタの更新のための制御パラメータα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θｉｊ（ｉｊ＝１２、１３、１４）に応じて保護角内（即ち、［−４５度、４５度］）にある成分の統計をとることによって得られる。αは０〜１間の数値であり、周波数成分の保護角内にある量によって決定される。周波数成分の保護角内にある数が０である場合、α＝１となり、周波数成分の保護角外にある数が０である場合、α＝０となる。
【００５７】
ステップ２において、信号ｓ１、ｓ２、ｓ３及びｓ４は、サブバンド分割ユニットを経て、高周波信号ｓ１１とｓ２１、中間周波信号ｓ１２とｓ３２、及び低周波信号ｓ１３とｓ４３に分割される。
【００５８】
以下に詳しく説明する。ｓ１及びｓ２は、３ｋＨｚのカットオフ周波数を持つハイパスフィルタを経て、高周波信号ｓ１１とｓ２１が得られる。ｓ１及びｓ３は、１ｋＨｚ及び３ｋＨｚのカットオフ周波数を持つバンドパスフィルタを経て、中間周波信号ｓ１２とｓ３２が得られる。ｓ１及びｓ４は、１ｋＨｚのカットオフ周波数を持つローパスフィルタを経て、低周波信号ｓ１３とｓ４３が得られる。
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。
【００５９】
以下に詳しく説明する。まず、適応型フィルタは、次数がＰ（Ｐ≧１）であるＦＩＲフィルタであり、フィルタＨｊの重みは、
2013542677.tif 000007
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。
2013542677.tif 000008
【００６０】
次に、信号ｙｊ（ｎ）は、適応型フィルタＨｊにフィードバックされてフィルタＨｊの重み
2013542677.tif 000009
が以下のように更新される。
2013542677.tif 000010
【００６１】
適応型フィルタＨｊの更新速度μは、パラメータαによって制御され、本実施形態において、μ＝０．３＊αである。α＝１である（即ち、信号の全ての成分が雑音成分である）場合、μ＝０．３となり、信号ｙｊ（ｎ）のエネルギーが最小になるまで適応型フィルタＨｊが急速に収束するため、雑音が除去される。一方、α＝０である（即ち、信号の全ての成分が目標音声成分である）場合、μ＝０となり、適応型フィルタＨｊの更新が停止するため、音声成分が相殺されず、出力信号ｙｊ（ｎ）における音声成分が収音される。さらに、０＜α＜１である（即ち、マイクロホンによって収集された信号に音声成分及び雑音成分の両方がある）場合、音声成分が収音されるとともに雑音が除去されるように、適応型フィルタＨｊの更新速度は、音声成分及び雑音成分の量によって制御される。
【００６２】
ステップ４において、高周波信号ｙ１、中間周波信号ｙ２及び低周波信号ｙ３は、サブバンド合成ユニットを経て、全周波数帯域の雑音除去後の信号ｙが得られる。本実施形態において、全周波数帯域の信号は、３つの周波数帯域で得られた雑音除去後の信号を加算することによって得られる。つまり、
2013542677.tif 000011
となる。
【００６３】
なお、本実施形態で選択された保護角の保護範囲が−４５°〜４５°であると説明したが、実際には、ユーザの実際の位置や需要に応じて調整してもよい。マイクロホンの数も、４つに限定されるものではなく、３つ以上であればよい。また、隣接するマイクロホンの間の間隔は同じにする必要はないが、マイクロホンの数及びマイクロホン間隔の数が多ければ多いほど、信号をより多くかつより狭いサブバンドに分割してより精密な適応型雑音除去を行うことができる。これにより、より高い雑音除去効果を発揮することができる。
【００６４】
また、理解できるように、本発明の各実施形態に係る各サブバンドでの適応型雑音除去処理において、時間領域適応型フィルタを用いて雑音除去を行ってもよいが、時間領域適応型フィルタに限定されるものではなく、周波数領域又はサブバンド適応型フィルタを用いて雑音除去を行ってもよい。さらに、本発明は、サブバンド分割のためにローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、サブバンド合成のために各サブバンド成分を加算してもよいが、より正確なサブバンド分割及び合成方法を用いてもよい。例えば、分析フィルタ群及び総合フィルタ群を用いて、サブバンド分割及び合成による信号の歪みを低減させる方法を用いてもよい。
【００６５】
最後に、本発明の実施形態に係るマルチマイクロホンアレイ雑音除去方法、装置及びシステムは、ハンズフリーなビデオ通話のシナリオに適用でき、ハンズフリーなビデオ通話における雑音、エコー及びリバーブを除去することによって、遠方の音声が強調されるため、全周波数帯域のＳＮ比を向上させ、ハンズフリー通話をよりクリアかつスムーズにすることができる。
【００６６】
上記の説明は、あくまでも本発明の一実施形態にすぎず、本発明の保護範囲は、これに限定されるものではない。当分野に熟知している当業者なら誰でも本発明に開示された技術的範囲内で容易に想到できる全ての変更及び置換は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。従って、本発明の保護範囲は、請求の範囲によって確定すべきである。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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