(57)【要約】  本発明は、話者の音声信号（S1）と不要な雑音信号（N1、D1）とを有する入力音響信号を取得する口に近くのマイクロフォン（M1）と、口に近くのマイクロフォンより小さいレベルである近端の話者の音声信号（S2）に加えて不要な雑音信号（N2、D2）を取得する口から遠くのマイクロフォン（M2）と、移動電話の方向指標を測定する方向センサとを有する電話装置に関する。電話装置は、口に近くのマイクロフォンと口から遠くのマイクロフォンとに結合され、２つのマイクロフォンにより伝えられた入力信号（z1、z2）を空間的にフィルタリングする空間フィルタを有する適応ビーム形成器（BF）と、出力信号（y）を伝えるために、不要な雑音信号から所望の音声信号を分離するようにビーム形成器により伝えられた信号を後処理するスペクトルポストプロセッサ（SPP）とを有するオーディオ処理ユニットを更に有する。
2008512888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−電話装置の方向指標を測定する方向センサと、
−所望の音声信号と不要な雑音信号とを有する音響信号を受信する少なくとも１つのマイクロフォンと、
−前記少なくとも１つのマイクロフォンに結合され、前記方向指標に基づいて前記音響信号から前記不要な音声信号を抑圧するオーディオ処理ユニットと
を有する電話装置。
【請求項２】
−前記所望の音声信号と前記不要な雑音信号とを有する音響信号を受信し、第１の入力信号を伝える口に近くのマイクロフォンと、
−前記口に近くのマイクロフォンより小さいレベルで前記不要な雑音信号と前記所望の音声信号とを有する音響信号を受信し、第２の入力信号を伝える口から遠くのマイクロフォンと
を有し、
前記オーディオ処理ユニットは：
−前記口に近くのマイクロフォンと前記口から遠くのマイクロフォンとに結合され、雑音基準信号と改善した口に近くの信号とを伝えるように前記第１及び第２の入力信号を空間的にフィルタリングするフィルタを有するビーム形成器と、
−出力信号を伝えるように前記ビーム形成器により伝えられた信号のスペクトル減算を実行するスペクトルポストプロセッサと
を有する請求項１に記載の電話装置。
【請求項３】
前記スペクトルポストプロセッサは、減衰関数による前記改善した口に近くの信号のスペクトル振幅の積から前記出力信号のスペクトル振幅を計算するように適合され、
前記減衰関数は、前記改善した口に近くの信号のスペクトル振幅と、前記改善した口に近くの信号の定常部の推定の重み付けスペクトル振幅と、前記雑音基準信号の重み付けスペクトル振幅との間の差に依存し、
前記減衰関数の値は、閾値より小さくなく、
前記閾値は、固定値と前記方向指標の関数との間の最大値である請求項２に記載の電話装置。
【請求項４】
前記閾値は、前記固定値と前記方向指標のシヌス関数との間の最大値である請求項３に記載の電話装置。
【請求項５】
前記所望の音声信号と前記不要な雑音信号とを有する音響信号を受信し、入力信号を伝えるマイクロフォンを有し、
前記オーディオ処理ユニットは、減衰関数による前記入力信号のスペクトル振幅の積から出力信号のスペクトル振幅を計算するように適合されたスペクトルポストプロセッサを有し、
前記減衰関数は、前記入力信号のスペクトル振幅と前記入力信号の定常部の推定の重み付けスペクトル振幅との間の差に依存し、
前記減衰関数の値は閾値より小さくなく、
前記閾値は、固定値と前記方向指標の関数との間の最大値である請求項１に記載の電話装置。
【請求項６】
入来信号を受信し、エコー信号を伝えるスピーカと、
前記入来信号に応じてエコーキャンセルを実行する手段と
を更に有し、
前記手段は前記スペクトルポストプロセッサに結合される請求項１に記載の電話装置。
【請求項７】
電話装置用の雑音抑圧方法であって：
前記電話装置の方向指標を決定するステップと、
少なくとも１つのマイクロフォンを介して所望の音声信号と不要な雑音信号とを有する音響信号を受信するステップと、
前記方向指標に基づいて前記音響信号から前記不要な雑音信号を抑圧するように、前記少なくとも１つのマイクロフォンにより伝えられた信号を処理するステップと
を有する雑音抑圧方法。
【請求項８】
前記電話装置は、前記音響信号を受信してそれぞれ第１及び第２の入力信号を伝える２つのマイクロフォンを有し、
前記方法は、雑音基準信号と改善した口に近くの信号とを伝えるように、前記第１及び第２の入力信号を空間的にフィルタリングするステップを有し、
前記処理するステップは、出力信号を伝えるように、前記フィルタリングするステップにより伝えられた信号でスペクトル減算を実行するように適合される請求項７に記載の雑音抑圧方法。
【請求項９】
前記処理するステップは、減衰関数による前記改善した口に近くの信号のスペクトル振幅の積から前記出力信号のスペクトル振幅を計算するように適合され、
前記減衰関数は、前記改善した口に近くの信号のスペクトル振幅と、前記改善した口に近くの信号の定常部の推定の重み付けスペクトル振幅と、前記雑音基準信号の重み付けスペクトル振幅との間の差に依存し、
前記減衰関数の値は、閾値より小さくなく、
前記閾値は、固定値と前記方向指標の関数との間の最大値である請求項８に記載の雑音抑圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の音声信号と不要な雑音信号とを有する入力音響信号を受信する少なくとも１つのマイクロフォンと、少なくとも１つのマイクロフォンに結合され、音響信号から不要な雑音を抑圧するオーディオ処理ユニットとを有する電話装置に関する。
【０００２】
例えば、定常雑音抑圧と非定常雑音抑圧との双方について、移動電話又は移動ヘッドセットで使用され得る。
【背景技術】
【０００３】
雑音抑圧は、最終消費者とネットワークオペレータとの双方にとって移動電話で重要な機能である。
【０００４】
単一マイクロフォンを使用した雑音抑圧方法は、周知のスペクトル差又は最小平均２乗誤差スペクトル振幅推定に基づいて開発されてきている。単一マイクロフォンの雑音抑圧方法を使用することにより、元の信号対雑音比が十分に大きいことを前提として、音声歪みを引き起こすことなく、準定常雑音が抑圧され得る。
【０００５】
より優れた雑音抑圧は、空間選択性（spatial  selectivity）が利用される複数マイクロフォンの対策を使用して実現され得る。複数マイクロフォン技術を用いて、例えば背景の人の雑談の雑音のような非定常雑音の抑圧を実現することができる。
【０００６】
特許出願US2001/0016020は、３つのスペクトル減算器に基づく２マイクロフォンの雑音抑圧方法を開示している。この雑音抑圧方法によれば、口に近くのマイクロフォンと共に口から遠くのマイクロフォンが使用されるときに、雑音スペクトルが継続的に入力サンプルの単一ブロックから推定され得る限り、非定常の背景雑音を処理することが可能になる。口から遠くのマイクロフォンは、背景雑音を取得することに加えて、口に近くのマイクロフォンより小さいレベルであっても、話者の音声を取得する。雑音推定を高めるために、口から遠くのマイクロフォン信号で音声を抑圧するためにスペクトル減算段が使用される。雑音推定を高めることを可能にするために、口に近くの信号からの他のスペクトル減算段で粗い音声推定が作られる。最後に、高められた背景雑音の推定を使用して背景雑音を抑圧することにより口に近くの信号を高めるために、第３のスペクトル減算機能が使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術のものと比較して改善した雑音抑圧方法を実装する電話装置を提案することが、本発明の目的である。
【０００８】
実際に、従来技術の方法は、音声の最大振幅差が得られるように（すなわち、口に近くのマイクロフォンが口に最も近くなるように）、ユーザの耳に対して特定の方向のハンドセットを仮定する。他の方向では、従来技術の２マイクロフォンの雑音抑圧方法は、その空間選択性のため、所望の音声信号を高めるのではなく抑圧することがある。従って、耳に対して保持される不正確な方向の電話装置が容認できない音声歪みをもたらすことが生じ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この問題を克服するために、本発明による電話装置は、この電話装置の方向指標を測定する方向センサと、所望の音声信号と不要な雑音信号とを有する音響信号を受信する少なくとも１つのマイクロフォンと、少なくとも１つのマイクロフォンに結合され、方向指標に基づいて音響信号から不要な音声信号を抑圧するオーディオ処理ユニットとを有することを特徴とする。
【００１０】
方向センサにより、電話装置の方向が測定可能になり、オーディオ処理ユニットは、出力される所望の音声信号の品質を最大化するためにこの方向指標を利用する。方向指標のため、オーディオ処理ユニットは、電話装置の不正確な方向に対してロバストになる。
【００１１】
本発明の実施例によれば、電話装置は、所望の音声信号と不要な雑音信号とを有する音響信号を受信し、第１の入力信号を伝える口に近くのマイクロフォンと、口に近くのマイクロフォンより小さいレベルで不要な雑音信号と所望の音声信号とを有する音響信号を受信し、第２の入力信号を伝える口から遠くのマイクロフォンとを有し、オーディオ処理ユニットは、口に近くのマイクロフォンと口から遠くのマイクロフォンとに結合され、雑音基準信号と改善した口に近くの信号とを伝えるように第１及び第２の入力信号を空間的にフィルタリングするフィルタを有するビーム形成器と、出力信号を伝えるようにビーム形成器により伝えられた信号のスペクトル減算を実行するスペクトルポストプロセッサとを有する。この２マイクロフォン技術は特に効果的である。
【００１２】
スペクトルポストプロセッサは、減衰関数による改善した口に近くの信号のスペクトル振幅（spectral  magnitude）の積から出力信号のスペクトル振幅を計算するように適合されることが好ましい。この減衰関数は、改善した口に近くの信号のスペクトル振幅と、この改善した口に近くの信号の定常部の推定の重み付けスペクトル振幅と、雑音基準信号の重み付けスペクトル振幅との間の差に依存し、この減衰関数の値は、閾値より小さくない。有利には、閾値は、固定値と方向指標のシヌス関数（sinus  function）との間の最大値である。オーディオ処理ユニットはまた、第１の入力信号の出力と第２の入力信号の出力との第１の比較と、改善した口に近くの信号の出力と雑音基準信号の出力との第２の比較とに基づいて、ビーム内活動を検出する手段と、ビーム内活動が検出された場合にフィルタ係数を更新する手段とを有してもよい。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、電話装置は、所望の音声信号と不要な雑音信号とを有する音響信号を受信し、入力信号を伝えるマイクロフォンを有し、オーディオ処理ユニットは、減衰関数による入力信号のスペクトル振幅の積から出力信号のスペクトル振幅を計算するように適合されたスペクトルポストプロセッサを有し、この減衰関数は、入力信号のスペクトル振幅とこの入力信号の定常部の推定の重み付けスペクトル振幅との間の差に依存し、この減衰関数の値は閾値より小さくない。このような単一マイクロフォン技術は、特にコスト効率が良く、実装が容易である。
【００１４】
更に、本発明の他の実施例によれば、電話装置は、入来信号を受信し、エコー信号を伝えるスピーカと、入来信号に応じてエコーキャンセルを実行する手段とを有し、この手段はスペクトルポストプロセッサに結合される。
【００１５】
本発明はまた、電話装置用の雑音抑圧方法にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の前記及び他の態様は以下に記載の実施例から明らかになり、以下に記載の実施例を参照して説明する。
【００１７】
添付図面を参照して、一例として本発明について詳細に説明する。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の実施例による電話装置が開示されている。この電話装置は、例えば移動電話である。これは、
−通信ネットワークを介して遠端ユーザから入来する入来信号ISから得られる出力音響信号を送信するスピーカLSと、
−話者の音声信号S1だけでなく不要な雑音信号N1及び／又はD1を有する入力音響信号を取得する口に近くのマイクロフォンM1と、
−口に近くのマイクロフォンより小さいレベルである近端の話者の音声信号S2に加えて雑音信号を取得し、この不要な雑音信号は例えば背景雑音N2又は他の話者の音声信号D2を有する口から遠くのマイクロフォンM2と、
−この移動装置の方向指標を測定する方向センサOSと、
−入来信号ISを前処理する第１の処理ユニットPR1と、口に近くのマイクロフォンと口から遠くのマイクロフォンとに結合され、２つのマイクロフォンにより伝えられた入力信号z1及びz2を空間的にフィルタリングする空間フィルタを有する適応ビーム形成器BFと、
−出力信号yを伝えるために、不要な雑音信号から所望の音声信号S1を分離するようにビーム形成器により伝えられた信号を後処理するスペクトルポストプロセッサSPPとを有するオーディオ処理ユニットと
を有する。
【００１９】
以下に詳細に示すように、オーディオ処理ユニットは、空間フィルタを継続的に調整する。
【００２０】
方向センサは、移動電話又はヘッドセットが耳に対して保持される角度についての情報を提供する。このセンサは、例えば小型の湾曲チューブで金属ボールを電気伝導することに基づく。このようなセンサは、ヘッドセットについては図２Ａ及び２Ｂに示されており、移動電話については図３Ａ及び３Ｂに示されている。このような場合に、方向センサOS及び口から遠くのマイクロフォンM2はイヤホンに配置される。湾曲チューブの矢印AAは、電気接点を示す。
【００２１】
図２Ａ又は３Ａにおいて、口に近くのマイクロフォンM1が口に最も近いため、ヘッドセット又は移動電話は最適に配向されている。この第１の位置で、金属ボールは湾曲チューブの真ん中にあり、方向センサにより伝えられた電気信号は、この例では垂直方向に関して最適角度θ0に対応する所定の値を有する。この最適角度は事前に決定され、又はユーザにより調整されてもよい。
【００２２】
図２Ｂ又は３Ｂにおいて、ヘッドセット又は移動電話は不正確に配向されている。ヘッドセット又は移動電話のこの第２の位置は、最適角度と異なる角度θに対応し、口から遠くにある口から遠くのマイクロフォンM1に対応する。図２Ｂ又は３Ｂに示すように、現在角度θは、それぞれヘッドセットの２つのマイクロフォンを通過する方向uu又は移動電話の対称軸vvとユーザの頭部に沿った垂直方向yyとの間の角度として定められる。図２Ａ又は３Ａに示すように、最適角度θ0は口に近くのマイクロフォンがユーザの口に最も近くなる角度θである。
【００２３】
方向センサにより伝えられる電気信号の値は、金属ボールが湾曲チューブ内で移動しているときに変化しており、垂直面でのヘッドセット又は移動電話の現在角度θを表す。角度はデジタルドメインに変換され、オーディオ処理ユニットに伝えられる。
【００２４】
小型センサであることを前提として、他の種類の方向センサも可能であることが、当業者に明らかである。例えば、米国特許US5,142,655に記載されているもののように、地球の重力場での移動装置の光学検出に基づくセンサでもよい。方向センサはまた、加速時計又は磁気計でもよい。
【００２５】
オーディオ処理ユニットは以下のように動作する。口に近くのマイクロフォンにより伝えられる信号はz1と呼ばれ、口から遠くのマイクロフォンにより伝えられる信号はz2と呼ばれる。ビーム形成器は、マイクロフォン入力毎に１つの適応フィルタを有する。この適応フィルタは、例えば国際特許出願WO99/27522に記載されているものである。このようなビーム形成器は、初期収束の後に、マイクロフォンにより取得される定常及び非定常背景雑音が存在して所望の音声信号S1が妨げられる出力信号x2を提供するように設計される。信号x2は、スペクトルポストプロセッサSPPの雑音基準としての役目をする。Nマイクロフォンの適応ビーム形成器（N＞2）の場合には、線形的に結合されてスペクトルポストプロセッサに全体の雑音基準信号を提供することができるN-1の雑音基準信号が存在する。適応フィルタの使用により、信号z1より信号x1の信号対雑音比が良いという意味で、他のビーム形成器の出力信号x1が、口に近くのマイクロフォンの信号z1に比べて既に改善している。代替として、x1=z1でもよい。
【００２６】
従来技術又は米国特許US6,546,099に記載のように、スペクトルポストプロセッサSPPはスペクトル減算技術に基づく。雑音基準信号x2と改善した口に近くの信号x1とを入力として受け取る。信号x1及びx2のそれぞれの入力信号サンプルは、フレーム毎にハニングウィンドウされ（Hanning  windowed）、例えば高速フーリエ変換（FFT：Fast  Fourier  Transform）を使用して周波数変換される。２つの得られたスペクトルはX1(f)及びX2(f)で示され、これらのスペクトル振幅（spectral  magnitude）は|X1(f)|及び|X2(f)|で示される。ただし、fはFFT結果の周波数インデックスである。例えばR.Martinによる“Spectral  subtraction  based  on  minimum  statistics”,  Signal  Processing  VII,  Proc.  EUSIPCO,  Edinburgh(Scotland,UK),  Sept.  1994,  pp.1182-1185に記載のように、スペクトル振幅|X1(f)|に基づいて、スペクトルポストプロセッサはスペクトル最小値検索により雑音スペクトルの定常部|N1(f)|の推定を計算する。次に、スペクトルポストプロセッサは、出力信号yのスペクトル振幅|Y(f)|を以下のように計算する。
【００２７】
【数１】
2008512888.tif 000003
ただし、G(f)はスペクトル減衰関数の実数値であり、0＜G(f)＜1である。
【００２８】
式(1)で、全ての周波数fについて、減衰関数G(f)は固定の閾値Gmin0（0≦Gmin0≦1）より決して小さくならないことが確保される。典型的には、Gmin0は0.1と0.3との間の範囲にある。
【００２９】
係数γ1及びγ2は、いわゆる過減算（over-subtraction）パラメータであり（1と3との間の典型値を有する）、γ1は定常雑音の過減算パラメータであり、γ2は非定常雑音の過減算パラメータである。
【００３０】
項C(f)は周波数依存のコヒーレンス項（coherence  term）である。項C(f)を計算するために、スペクトル振幅|X2(f)|で更なるスペクトル最小値検索が実行され、定常部|N2(f)|を生じる。項C(f)は|X1(f)|及び|X2(f)|の定常部の比として推定される。すなわち、C(f)=|N1(f)|/|N2(f)|である。同じ関係が非定常部に当てはまることを、ここで仮定する。これは、拡散音場の雑音で有効な仮定である。
【００３１】
式(1)の項C(f)|X2(f)|は、|X1(f)|の付加雑音を反映する。項χ(f)は、項C(f)|X2(f)|から非定常部のみを選択した周波数依存の補正項である。これにより、定常雑音が一度だけ（すなわち、式(1)でスペクトル振幅|N1(f)|のみで）減算される。項χ(f)は以下のように計算される。
【００３２】
【数２】
2008512888.tif 000004
代替として、簡潔にするために、スペクトル振幅|N1(f)|の計算が回避されるようにγ1を0に設定し、χ(f)を1に設定してもよい。このように、固有の過減算パラメータγ2で定常雑音成分と非定常雑音成分との双方が同時に抑圧される。
【００３３】
【数３】
2008512888.tif 000005
式(1)に従ってスペクトル振幅|Y(f)|を計算する理由は、定常雑音部と非定常雑音部とで異なる過減算パラメータを有するためである。
【００３４】
出力スペクトルY(f)の位相について、信号x1の不変の位相が受け取られる。最終的に、例えばS.F.Bollによる“Suppression  of  Acoustic  Noise  in  Speech  using  Spectral  Subtraction”,  IEEE  Trans.  Acoustics,  Speech  and  Signal  Processing,  vol.27,  pp.113-120,  Apr.  1979に記載のように、改善したSNRでの時間ドメインの出力信号yが、周知の重複再構成アルゴリズム（overlapped  reconstruction  algorithm）を使用して、そのスペクトルY(f)から構成される。
【００３５】
本発明の第１の実施例によれば、オーディオ処理ユニットは、ビーム内活動を検出する手段を有する。ビーム形成器の適応フィルタの係数は、いわゆるビーム内活動が検出されたときに更新される。このことは、近端の話者が話し中であり、マイクロフォンと適応ビーム形成器との結合システムにより作られるビームを取り入れることを意味する。ビーム内活動は以下の条件が満たされるときに検出される。
Pz1＞αPz2      (c1)
Px1＞βCPx2    (c2)
ただし、
−Pz1及びPz2は２つの各マイクロフォン信号z1及びz2の短期出力であり、
−αは正の定数（典型的には1.6）であり、βは他の正の定数（典型的には2.0）であり、
−Px1及びPx2はそれぞれ信号x1及びx2の短期出力であり、
−Cはコヒーレンス項である。このコヒーレンス項は、x2の定常雑音成分N2の短期の全帯域出力により除算されたx1の定常雑音成分N1の短期の全帯域出力として推定される。
【００３６】
第１の条件(c1)は、マイクロフォンとユーザの口との間の距離の差から推定され得る２つのマイクロフォンの間の音声レベル差を反映する。第２の条件(c2)は、x1の所望の音声信号が不要な雑音信号を十分なほどに超過することを必要とする。
【００３７】
不正確な方向では、出力Pz1は正確な方向のときよりかなり小さく、２つのビーム内の条件(c1)及び(c2)を考慮して、所望の音声信号S1が‘ビーム外（out  of  the  beam）’として検出される。追加の手段がなければ、ビーム形成器の係数が適応することを許容されていないため、システムは回復できない。不正確なビーム形成器の係数で、信号x2は所望の音声信号のため比較的強い成分を有し、この音声成分は式(1)のスペクトル計算に従って減算される。その結果、ポストプロセッサの出力で所望の音声信号が弱められ、又は完全に抑圧される。
【００３８】
前述のように、方向センサは、オーディオ処理ユニットに方向指標を提供する。この第１の実施例では、ヘッドセット又は移動電話の方向は、方向センサにより測定された現在角度θが所定の値（例えば5度）より多く最適角度θ0と異なっている場合に不正確であると考えられる。移動電話又はヘッドセットの不正確な方向が検出されると、以下のステップが行われる。ビーム形成器が再適応可能になるように、係数α及びβが一時的に小さくされ、又は0に設定される。
【００３９】
代替として又は更に、以下のフォールバック機構が適用される。不正確な方向が検出されると、音声の不要な減算を回避するために、信号x2が0に設定され、又は係数γ2が一時的に小さくされ、若しくは0に設定される。この場合、２マイクロフォンの雑音低減方法は単一マイクロフォンの雑音抑圧方法に帰着し、非定常雑音成分の代わりに推定の定常雑音成分|N1(f)|のみが入力スペクトル振幅|X1(f)|から減算される。
【００４０】
再適応に必要な時間に対応する所定の時間の後に、係数α及びβが元の値又は特定の新しい方向に最適であるとオフラインで決定された値に向かって増加する。同様に、係数γ2もその元の値に逆設定される。
【００４１】
本発明の第２の実施例によれば、雑音抑圧は次第に（電話装置の方位角度に応じた雑音抑圧度で）実行される。
【００４２】
この実施例は、現在角度θと最適角度θ0との間の絶対差が次第に増加すると信号対雑音比が次第に減少することによる観測に基づく。信号対雑音比の減少（すなわち、音声歪みが歪むようになる10dBより下）では、容認できない音声歪みを回避するためにスペクトル雑音圧縮量の更なる制限が望ましい。
【００４３】
本発明のこの実施例によれば、方向センサにより測定される現在角度θの関数としての減衰関数の依存を実現するために、式(1)の項Gmin0が変更される。スペクトルポストプロセッサは、以下のように出力信号yのスペクトル振幅|Y(f)|を計算する。
【００４４】
【数４】
2008512888.tif 000006
ただし、Gmin(θ;θ0)は次によって得られる。
Gmin(θ;θ0)=max(Gmin0,sin(|θ-θ0|))      (5)
ただし、|θ-θ0|はθ-θ0の絶対値である。
【００４５】
この変更のため、移動電話が最適角度からあまり離れていない角度に保持されるときに、雑音抑圧方法は従来の方法で動作する。より具体的には、|θ-θ0|≦ε（ε=arcsin(Gmin0)）であるときに、式(5)はGmin(θ;θ0)=Gmin0になり、式(4)は式(1)に帰着する。
【００４６】
これに対して、移動電話又はヘッドセットが更に大きい角度で保持されるとすぐに、音声歪みを乱すことを回避するために雑音抑圧量が自動的に減少する。より具体的には、|θ-θ0|＞εであるときに、Gmin(θ;θ0)=sin(|θ-θ0|且つGmin(θ;θ0)＞Gmin0になり、これにより、式(1)より低い雑音抑圧が式(4)で得られ、音声歪みを乱すことを回避する。
【００４７】
第２の実施例は、ビーム内検出器でビーム形成器の係数の適応を制御することにより改善され得る。ビーム内活動が検出されないときに適応は中止し、そうでないときに適応は継続する。この手段により、不要な雑音信号で誤ったビーム形成器の適応が回避される。
【００４８】
以下の条件が満たされるときにビーム内活動が検出される。
Pz1(n)＞α(θ)Pz2(n)        (c3)
Px1(n)＞β(θ,n)C(n)Px2(n)    (c4)
条件(c3)及び(c4)が満たされると、ビーム形成器の係数が適応可能になる。前述のように、Pz1(n)及びPz2(n)は２つの各マイクロフォン信号の短期出力であり、Px1(n)及びPx2(n)はそれぞれ信号x1及びx2の短期出力であり、nは時間と共に増加する整数の反復インデックスであり、C(n)Px2(n)はx1の（非）定常雑音の推定の短期出力であり、C(n)はコヒーレンス項である。
【００４９】
条件(c3)は、マイクロフォンとユーザの口との間の距離の差から推定され得る２つのマイクロフォンの間の音声レベル差を反映する。条件(c4)は、x1の所望の音声信号が不要な雑音信号を十分なほどに超過することを必要とする。
【００５０】
更に、パラメータαは、以下のように現在角度θに依存する。
α(θ)=α0*cos(|θ-θ0|)、α0＞0    (6)
だたし、α0は正の定数（典型的にはα0=1.6）である。式(6)で定められるαの角度への依存のため、誰かが２つのマイクロフォンの間の音声レベル差が低くなると予想される最適な方向からマイクロフォンの角度を変化させたときに、ビーム形成器の適応は妨げられない。
【００５１】
同様に、パラメータβは、以下のように現在角度θに依存する。
β(θ,n)=β0*cos(Δθ(n))、β0>0    (7)
だたし、β0は正の定数（典型的にはβ0=1.6）である。項Δθ(n)は以下のように得られる。
【００５２】
【数５】
2008512888.tif 000007
まず、Δθ(0)=0である。δは正の定数（例えばδ=π/20）であり、λは0＜λ＜1であるような一定の‘忘却因子’である。通常ではλは1に近くなるように選択される。式(7)及び(8)に記載の機構を使用して、急激な大きい方向の変化が生じたときに、β(θ,n)は迅速に小さくなる。このような迅速な方向の変化の後に、β(θ,n)は再びゆっくりとβ0に向かって増加する。
【００５３】
この動作は以下のように説明可能である。電話装置の急激な方向の変化は、出力Px2(n)の急激な増加を生じる。この理由は、ビーム形成器の係数がもはや最適でなくなり、雑音基準信号x2が近端の音声成分を誤って有するからである。パラメータβが不変である場合、ビーム形成器の適応は条件(c3)に基づいて停止するが、新しい方向への再適応が望ましい。急激な方向の変化の間にβ(θ,n)を小さくすることにより、ビーム形成器の適応がもはや条件(c3)により妨げられないため、再適応する機会を有する。所定の時間の後に、ビーム形成器は再適応され、β0が再びβ(θ,n)の最適値になる。
【００５４】
図４を参照すると、２マイクロフォンのビーム形成と結合した音響エコーキャンセル方式が示されている。この方式によれば、電話装置は、２つの適応フィルタAF1及びAF2を更に有する。２つの適応フィルタAF1及びAF2は、エコー信号SE1及びSE2の推定を出力に有する。次に、これらの推定のエコーがマイクロフォン信号z1及びz2から減算され、それぞれエコー残留信号R1及びR2を生じる。エコー残留信号は適応ビーム形成器BFの入力部に供給される。このように、ビーム形成器の入力は、音響のエコーで（ほぼ）クリーンになり、エコーが存在しないように動作し得る。
【００５５】
音響エコー抑圧を改善するために、スペクトルポストプロセッサSPPは、スペクトルエコー減算の音響エコーの基準として更なる入力Eを受信する。これは図４に点線で示されている。適応フィルタAF1及びAF2の出力は、それぞれフィルタF1及びF2でフィルタリングされ、この結果が合計されて、エコー基準信号Eを生じる。フィルタF1及びF2の係数は、適応ビーム形成器BFの係数から直接コピーされる。
【００５６】
更なる入力Eを考慮して、スペクトルポストプロセッサは、以下のように出力信号yのスペクトル振幅|Y(f)|を計算する。
【００５７】
【数６】
2008512888.tif 000008
ただし、γeはエコー信号のスペクトル減算パラメータ（0＜γe＜1）であり、E(f)はエコー基準信号Eの短期スペクトルである。
【００５８】
前記の説明は、少なくとも２つのマイクロフォンを備えた移動電話又はヘッドセットでの方向センサの使用に基づいている。しかし、方向センサは、単一マイクロフォンのみを備えた移動電話又はヘッドセットにも適用可能である。
【００５９】
図５を参照すると、このような単一マイクロフォン装置が図示されている。図１と比較すると、２次マイクロフォンを切断することを有し、式(4)でx2=0且つx1=z1になる。電話装置は、もはや適応ビーム形成器を有さない。
【００６０】
このような場合に、スペクトルポストプロセッサは、以下のように出力信号yのスペクトル振幅|Y(f)|を計算する。
【００６１】
【数７】
2008512888.tif 000009
ただし、Gmin(θ;θ0)は式(5)に従って定められる。
【００６２】
図６を参照すると、単一マイクロフォンのビーム形成と結合した音響エコーキャンセル方式が図示されている。この方式によれば、電話装置は適応フィルタAFを有し、適応フィルタAFはエコー信号SE1の推定を出力に有する。次に、この推定のエコー信号がマイクロフォン信号zから減算され、エコー残留信号Rを生じる。エコー残留信号はスペクトルポストプロセッサSPPに供給される。
【００６３】
音響エコー抑圧を改善するために、スペクトルポストプロセッサSPPは、スペクトルエコー減算の音響エコーの基準として更なる入力Eを受信する。エコー基準信号Eは、適応フィルタAFの出力である。更なる入力Eを考慮して、スペクトルポストプロセッサは、以下のように出力信号yのスペクトル振幅|Y(f)|を計算する。
【００６４】
【数８】
2008512888.tif 000010
ただし、γeはエコー信号のスペクトル減算パラメータ（0＜γe＜1）であり、E(f)はエコー基準信号Eの短期スペクトルである。
【００６５】
単なる例として本発明の複数の実施例について前述した。特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を逸脱することなく、変更及び変形が前述の実施例に対して行われ得ることが、当業者に明らかである。更に、請求項において、括弧の間にある如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。“有する”という用語は、請求項に記載のもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。単数は複数を除外しない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアを用いて実施されてもよく、適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施されてもよい。複数の手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のいくつかはハードウェアの同一のアイテムにより具現されてもよい。手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを意味するのではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】２つのマイクロフォンを有する本発明による電話装置のブロック図
【図２Ａ】統合型方向センサを有する２マイクロフォンのヘッドセット
【図２Ｂ】統合型方向センサを有する２マイクロフォンのヘッドセット
【図３Ａ】統合型方向センサを有する２マイクロフォンの移動電話
【図３Ｂ】統合型方向センサを有する２マイクロフォンの移動電話
【図４】エコーキャンセルを実行するように適合された本発明による２マイクロフォンの移動電話のブロック図
【図５】単一マイクロフォンを有する本発明による電話装置のブロック図
【図６】エコーキャンセルを実行するように適合された本発明による単一マイクロフォンの移動電話のブロック図
【図１】
2008512888.tif 000011
【図２Ａ】
2008512888.tif 000012
【図２Ｂ】
2008512888.tif 000013
【図３Ａ】
2008512888.tif 000014
【図３Ｂ】
2008512888.tif 000015
【図４】
2008512888.tif 000016
【図５】
2008512888.tif 000017
【図６】
2008512888.tif 000018
【国際調査報告】
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