(57)【要約】標的の位置からの音声情報を得るための装置が提供される。装置は、記録環境において配置され、第１の記録特性を有する第１のビーム成形器（１１０）と、記録環境において配置され、第２の記録特性を有する第２のビーム成形器（１２０）と、信号生成器（１３０）とを含む。第１のビーム成形器（１１０）および第２のビーム成形器（１２０）が、第１および第２の記録特性に関して標的の位置の方向に向けられた場合、第１のビーム成形器（１１０）は、第１のビームフォーマ音声信号を記録するために構成され、第２のビーム成形器（１２０）は、第２のビームフォーマ音声信号を記録するために構成される。第１のビーム成形器（１１０）および標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と第２のビーム成形器（１２０）および標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、互いに平行とならないように、第１のビーム成形器（１１０）および第２のビーム成形器（１２０）は配置される。信号生成器（１３０）は、第１のビームフォーマ音声信号および第２のビームフォーマ音声信号に基づく音声出力信号を生成するために構成され、音声出力信号は、第１および第２のビームフォーマ音声信号における標的の位置からの音声情報に比べて、標的の位置からの音声信号をより相対的に反映する。【選択図】図１
2014502108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的の位置から音声情報を得るための装置であって、前記装置は、
記録環境において配置され、第１の記録特性を有する第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）と、
前記記録環境において配置され、第２の記録特性を有する第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）と、
信号生成器（１３０；２３０）と、
を含み、
ここで、前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）が、前記第１の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）は、第１のビームフォーマ音声信号を記録するために構成され、
前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）が、前記第２の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）は、第２のビームフォーマ音声信号を記録するために構成され、
前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）および前記標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）および前記標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、互いに平行とならないように、前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）および前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）は配置され、
前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記第１のビームフォーマ音声信号および前記第２のビームフォーマ音声信号に基づく音声出力信号を生成するために構成され、その結果、前記音声出力信号は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号における前記標的の位置からの前記音声情報に比べて、前記標的の位置からの音声信号をより相対的に反映する、装置。
【請求項２】
前記第１の仮想直線と前記第２の仮想直線とが、交差する角度をともなって、前記標的の位置において交差するように配置され、前記交差する角度は、３０度および１５０度の間である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の仮想直線と前記第２の仮想直線とが、前記標的の位置において交差するように配置され、前記交差する角度は、約９０度である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、複数のフィルタ係数を有する適応フィルタ（５１０）を含み、ここで、前記適応フィルタ（５１０）は、前記第１のビームフォーマ音声信号を受信するために配置され、前記適応フィルタ（５１０）は、音声出力信号として、フィルタされた第１のビームフォーマ音声信号を得るために、前記フィルタ係数に依存する前記第１のビームフォーマ音声信号を修正するために適応され、そして、前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記フィルタされた第１のビームフォーマ音声信号および前記第２のビームフォーマ音声信号に依存する前記適応フィルタ（５１０）の前記フィルタ係数を調整するように構成される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記フィルタされた第１の音声信号と前記第２のビームフォーマ音声信号との差が最小化するように、前記フィルタ係数を調整するように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記第１および第２のビームフォーマ音声信号に基づいて、スペクトル領域における前記音声出力信号を生成するためのインターセクション計算機（６２０）を含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
さらに、前記信号生成器（１３０；２３０）は、
時間領域からスペクトル領域に前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号を変換するための解析フィルタバンク（６１０）と、
スペクトル領域から時間領域に前記音声出力信号を変換するための合成フィルタバンク（６３０）と、
を含み、
ここで、前記インターセクション計算機（６２０）は、前記スペクトル領域で表わされる前記第１のビームフォーマ音声信号および前記スペクトル領域で表わされる前記第２のビームフォーマ音声信号に基づいて前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成され、前記計算は、いくつかの周波数帯域において、独立して実行される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記インターセクション計算機（６２０）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度に基づき、および前記第１または前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度に基づいて、前記スペクトル領域において、前記音声出力信号を計算するように構成される、請求項６または請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式を使用することによって前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000016
ここで、Ｙ1（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、または、
以下の式を使用することによって前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000017
ここで、Ｙ2（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度である、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式を使用することによって前記スペクトル領域における前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000018
ここで、Ｙ3（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ1は、前記第１のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、または、
以下の式を使用することによって前記スペクトル領域における前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000019
ここで、Ｙ4（ｋ，ｎ）は、前記スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ2は、前記第２のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度である、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式によって第１の中間信号を計算するように適応され、
2014502108.tif 000020
そして、以下の式によって第２の中間信号を計算するように適応され、
2014502108.tif 000021
ここで、前記インターセクション計算機（６２０）は、前記音声出力信号として、前記第１および前記第２の中間信号でより小さいものを選択するように適応され、または、
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式によって第３の中間信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000022
そして、以下の式によって第４の中間信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000023
前記インターセクション計算機（６２０）は、前記音声出力信号として、前記第３および前記第４の中間信号でより小さいものを選択するように適応される、請求項９または請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、結合信号を得るために前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号を結合することによって、およびゲイン係数によって前記結合信号を重み付けすることによって、前記音声出力信号を生成するように適応される、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、結合信号の前記パワースペクトル密度が、考慮された時間周波数タイルごとに前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の前記パワースペクトル密度値の最小値に等しくなるように、前記結合信号を生成することによって前記音声出力信号を生成するように適応される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
標的の位置から音声情報を計算するための方法であって、前記方法は、
第１のビーム成形器が、第１の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、記録環境において配置され、前記第１の記録特性を有する前記第１のビーム成形器によって第１のビームフォーマ音声信号を記録するステップと、
第２のビーム成形器が、第２の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、前記記録環境において配置され、前記第２の記録特性を有する前記第２のビーム成形器によって第２のビームフォーマ音声信号を記録するステップと、
前記第１のビームフォーマ音声信号および前記第２のビームフォーマ音声信号に基づく音声出力信号を生成するステップであって、前記音声出力信号は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号における前記標的の位置からの前記音声情報に比べて、前記標的の位置からの音声信号をより相対的に反映する、音声出力信号を生成するステップと、
を含み、
ここで、前記第１のビーム成形器および前記標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と前記第２のビーム成形器および前記標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、互いに平行とならないように、前記第１のビーム成形器および前記第２のビーム成形器は配置される、方法。
【請求項１５】
コンピュータに、請求項１４に記載の方法を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声処理に関し、特に、標的の位置から音声情報を得るための装置に関する。さらに、装置は、音響三角測量方式による空間的に選択的な音の取得に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間的な音の取得は、録音室において見られる全体の音響場、または手元のアプリケーションに興味のある、音場の特定の所望のコンポーネントを得ることを目指している。たとえば、部屋において数人の人々が会話をする状況において、（空間特性を含む）全体の音響場、または、特定の話す人が作り出すその信号のいずれかを得ることに興味がある。後者は、音を分離し、そして、それに、たとえば、増幅やフィルタリングなど特定の処理を適用することを可能にする。
【０００３】
空間的に選択的な特定の音のコンポーネントを得るための多くの方法がある。これらの方法は、しばしば、高い方向性を有するマイクロホンまたはマイクロホンの配列を使用する。大部分の方法は、そのマイクロホンまたはマイクロホンの配列が一定の周知の配置されることを共通して有している。マイクロホンの間の距離は、同時に起こるマイクロホン技術に対してできるだけ小さいが、それは、通常、他の方法に対して、２、３センチメートルである。以下、我々は、ビーム成形器として、空間的な音（たとえば、指向性マイクロホン、マイクロホンの配列等）の方向的に選択的な取得のためのいくつかの装置に言及する。
【０００４】
従来、音の取得における方向（空間的な）選択性、たとえば、空間的に選択的な音の取得は、いくつかの方法により達成されうる。
【０００５】
１つの考えられる方法は、指向性のマイクロホン（たとえば、カージオイド、スーパー・カージオイド、またはショットガンマイク）を使用することである。そこで、全てのマイクロホンは、マイクロホンと関連して到来方向（ＤＯＡ）に応じて、異なって、音を得る。いくつかのマイクロホンにおいて、それらが、それぞれの方向の音を得る場合、この効果はたいしたことではない。これらのマイクロホンは、全指向性マイクロホンと呼ばれている。一般的に、この種のマイクロホンにおいて、円状の振動板が、小さい密閉した筐体に取り付けられ、たとえば、非特許文献６（Ｅａｒｇｌｅ  Ｊ．  “Ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ｂｏｏｋ”  Ｆｏｃａｌ  ｐｒｅｓｓ  ２００１）を参照されたい。
【０００６】
振動板が筐体に取り付けられず、音が、両側から等しくそれに届く場合、その指向特性は、等しい大きさの２つの極大部分を有する場合、振動板の正面および後ろの両方から等しいレベルであるが、しかしながら、正反対の音を得る。このマイクロホンは、振動板の平面と平行な方向から来る音を捕らえない。この指向特性は、ダイポールまたは８の字結びと呼ばれている。全指向性マイクロホンの筐体は密閉でないが、特別な構造であり、そして、それが、筐体を通って伝播し、振動板に届くような音の波を許容する場合、指向特性は、全方向性およびダイポールの間のどこかである（非特許文献６を参照）。パターンは、２つの極大部分を有しうる。しかしながら、極大部分は、異なる大きさを有しうる。パターンは、単一の極大部分も有しうる。最も重要な例は、カージオイドパターンである。ここで、方向関数Ｄは、Ｄ＝０．５（１＋ｃｏｓ（θ））として表されうる。ここで、θは、音の到来方向である（非特許文献６を参照）。この関数は、最も高い感度を有する角度に関して、角度θで平面波の捕らえられる音のレベルの相対的な大きさを定量化する。全指向性マイクロホンは、ゼロ次数のマイクロホンと呼ばれ、そして、それ以前の、たとえば、ダイポールおよびカージオイドパターンにおいて言及される他のパターンは、一次パターンとして、公知である。それらの指向性パターンが、それらの機械的な構造によってほぼ完全に測定されたとき、これらの種類のマイクロホンは、パターンの任意の波形整形を許容しない。
【０００７】
マイクロホンに、一次パターンよりも狭い指向性パターンを作成するために使用されうるいくつかの特別な音構造も存在する。たとえば、穴を持っている管が、全指向性マイクロホンに取り付けられる場合、非常に狭い指向性を有するマイクロホンが作製されうる。そのようなマイクロホンは、ショットガンまたはライフルマイクと呼ばれる（非特許文献６を参照）。それらは、一般的に、平坦な周波数応答を有せず、そして、それらの指向性は、記録の後、制御されえない。
【０００８】
指向特性を有するマイクロホンを作製する他の方法は、全指向性または方向性のマイクロホンの配列を有する音を記録して、そして、後に、信号処理を適用することであり、たとえば、非特許文献２（Ｍ．  Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，  Ｄ．  Ｗａｒｄ：  “Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ？  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００１，  ＩＳＢＮ：  ９７８−３−５４０−４１９５３−２）を参照されたい。
【０００９】
これのための様々な方法が存在する。音が、互いに近くの２つの全指向性マイクロホンで記録され、そして、互いに差し引かれる場合、最も単純な形において、ダイポール特性を有する仮想マイクロホン信号が形成される。たとえば、特許文献７（Ｇ．  Ｗ．  Ｅｌｋｏ：  “Ｓｕｐｅｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ”  ｉｎ  Ｓ．  Ｇ．  Ｇａｙ，  Ｊ．  Ｂｅｎｅｓｔｙ  （ｅｄｓ．）：  “Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  １０，  Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０００，  ＩＳＢＮ：  ９７８−０７９２３７８１４３）を参照されたい。
【００１０】
マイクロホン信号は、互いに加算される前に、遅延されるか、またはフィルタもされうる。ビーム成形において、細いビームに対応する信号は、特別に設計されたフィルタを有する各マイクロホン信号をフィルタすることによって形成され、そして、それらが一緒に加算される。この「フィルタ−加算  ビーム成形（ｆｉｌｔｅｒ−ａｎｄ−ｓｕｍ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）」は、非特許文献１（Ｊ．  Ｂｉｔｚｅｒ，  Ｋ．  Ｕ．  Ｓｉｍｍｅｒ：  “Ｓｕｐｅｒｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ”  ｉｎ  Ｍ．  Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，  Ｄ．  Ｗａｒｄ  （ｅｄｓ．）：  “Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ？  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ２，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００１，  ＩＳＢＮ：  ９７８−３−５４０−４１９５３−２）において説明される。
【００１１】
これらの技術は、信号自体には左右されず、たとえば、それらは、音の到来方向をわかっていない。その代わりに、「到来方向（ＤＯＡ）」の推定が、独自の作業であり、たとえば、非特許文献３（Ｊ．  Ｃｈｅｎ，  Ｊ．  Ｂｅｎｅｓｔｙ，  Ｙ．  Ｈｕａｎｇ：  “Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｒｏｏｍ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：  Ａｎ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ”，  ＥＵＲＡＳＩＰ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ａｒｔｉｃｌｅ  ＩＤ  ２６５０３，  Ｖｏｌｕｍｅ  ２００６  （２００６））を参照されたい。
【００１２】
原理上は、多くの異なる指向特性は、これらの技術を形成しうる。しかしながら、任意の空間的に非常に選択的な感度パターンを形成するために、多数のマイクロホンが必要である。一般に、すべてのこれらの技術は、興味のある波長と比較して小さい隣接するマイクロホンの距離に依存する。
【００１３】
音の取得における方向選択性を理解するための他の方法は、パラメータの空間フィルタである。限定された数のマイクロホンに基づき、そして、それらのフィルタ−加算構造（非特許文献１を参照）における時間−不変量フィルタを備えている、標準ビームフォーマの設計は、通常、限られた空間選択性だけを示す。空間選択性を増加させるために、（時間的）スペクトルゲイン関数を入力信号スペクトルに適用する、最近のパラメータの空間フィルタリング技術が提案された。ゲイン関数は、パラメータに基づいて設計され、そして、それは、空間的な音の人間の認識に関連がある。１つの空間的なフィルタのアプローチは、非特許文献５（Ｍ．  Ｋａｌｌｉｎｇｅｒ，  Ｇ．  Ｄｅｌ  Ｇａｌｄｏ，  Ｆ．  Ｋｕｅｃｈ，  Ｄ．  Ｍａｈｎｅ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｓｃｈｕｌｔｚ−Ａｍｌｉｎｇ，  “Ｓｐａｔｉａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，  Ｓｐｅｅｃｈ，  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  （ＩＣＡＳＳＰ），  Ａｐｒ．  ２００９）において提示されており、そして、効率的な空間コーディング技術である方向音声コーディング（ＤｉｒＡＣ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）のパラメータ領域おいて実行される。方向音声コーディングは、非特許文献４（Ｐｕｌｋｋｉ，  Ｖ．，  “Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｕｄｉｏ  ｃｏｄｉｎｇ  ｉｎ  ｓｐａｔｉａｌ  ｓｏｕｎｄ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔｅｒｅｏ  ｕｐｍｉｘｉｎｇ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｔｈｅ  ＡＥＳ  ２８ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ｐｐ．  ２５１−２５８，  Ｐｉｔｅａ，  Ｓｗｅｄｅｎ，  Ｊｕｎｅ  ３０  −  Ｊｕｌｙ  ２，  ２００６）において記載される。
【００１４】
方向音声コーディング（ＤｉｒＡＣ）において、音場は、音圧と同様に、実行中の強度ベクトルが測定される１つの場所において解析される。これらの物理量は、３つの方向音声コーディング（ＤｉｒＡＣ）パラメータ（音圧、到来方向（ＤＯＡ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ−ｏｆ−ａｒｒｉｖａｌ）および音の拡散）を抽出するために使用される。方向音声コーディング（ＤｉｒＡＣ）は、ヒトの聴覚系が時間−周波数タイルにつき一方向のみを処理するという仮定を利用する。この仮定は、ＭＰＥＧ  Ｓｕｒｒｏｕｎｄのような他の空間的な音声符号化技術によっても利用される。たとえば、非特許文献１４（Ｌ．  Ｖｉｌｌｅｍｏｅｓ，  Ｊ．  Ｈｅｒｒｅ，  Ｊ．  Ｂｒｅｅｂａａｒｔ，  Ｇ．  Ｈｏｔｈｏ，  Ｓ．  Ｄｉｓｃｈ，  Ｈ．  Ｐｕｒｎｈａｇｅｎ，  ａｎｄ  Ｋ．  Ｋｊｏｅｒｌｉｎｇ，  “ＭＰＥＧ  Ｓｕｒｒｏｕｎｄ：  Ｔｈｅ  Ｆｏｒｔｈｃｏｍｉｎｇ  ＩＳＯ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ”，  ｉｎ  ＡＥＳ  ２８ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｐｉｔｅａ，  Ｓｗｅｄｅｎ，  Ｊｕｎｅ  ２００６）を参照されたい。
【００１５】
非特許文献５に記載されるような空間的なフィルタのアプローチは、空間選択性のほとんど自由な選択を許容する。
【００１６】
さらなる技術は、類似の空間パラメータを利用する。この技術は、非特許文献１０（Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ：  “Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  ａ  Ｈｉｇｈｌｙ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ  ｆｒｏｍ  Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ  Ｓｔｅｒｅｏ  Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ｓｉｇｎａｌｓ”，  Ｐｒｏｃ．  １２４ｔｈ  ＡＥＳ  ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ，  Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，  Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，  ２００８，  Ｐｒｅｐｒｉｎｔ  ７３８０）において説明される。
【００１７】
非特許文献５において記載されている技術とは対照的に、スペクトルゲイン関数は、全指向性マイクロホン信号に適用され、非特許文献１０におけるアプローチが、２つのカーディオイド・マイクロホンを利用する。
【００１８】
２つの言及されたパラメータの空間フィルタ技術が、興味がある波長と比較して小さいマイクロホンの間隔に依存する。理想的に、非特許文献５および非特許文献１０において記載される技術は、同時に起こる指向性マイクロホンに基づいている。
【００１９】
音の取得における方向選択性を理解する他の方法は、マイクロホン信号間のコヒーレンスに基づくマイクロホン信号のフィルタリングである。非特許文献１２（Ｋ．  Ｕ．  Ｓｉｍｍｅｒ，  Ｊ．  Ｂｉｔｚｅｒ，  ａｎｄ  Ｃ．  Ｍａｒｒｏ：  “Ｐｏｓｔ−Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”  ｉｎ  Ｍ．  Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，  Ｄ．  Ｗａｒｄ  （ｅｄｓ．）：  “Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ？  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ３，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００１，  ＩＳＢＮ：  ９７８−３−５４０−４１９５３−２）を参照されたい。
【００２０】
少なくとも（必然的に指向性のない）２つのマイクロホンを使用するシステムの系が記載されており、それらの出力信号の処理は、信号のコヒーレンスに基づく。拡散バックグラウンド・ノイズの基本的な仮定は、２つのマイクロホン信号におけるまとまりのない部分として現れるということであるが、ソース信号は、これらの信号においてコヒーレントに現れる。この前提に基づいて、コヒーレントな部分は、ソース信号として抽出される。非特許文献１２において言及される技術は、限定された数のマイクロホンを有するフィルタ−加算ビーム成形器が拡散ノイズ信号を低減することがほとんど出来ないという事実のために開発された。マイクロホンの位置における想定はされず、マイクロホンの間隔さえ、既知である必要はない。
【００２１】
空間的に選択的な音の取得のための従来の方法の主な限定は、記録された音がビーム成形の位置に常に関連があるということである。しかしながら、多くのアプリケーションにおいて、所望の位置、たとえば、興味のある音のソースに関連する所望の角度でビーム成形器を配置することは、可能ではない（または適していない）。
【００２２】
たとえば、従来のビーム成形器は、マイクロホン配列を使用することができ、一方向から音を取得するための指向性（「ビーム」）を形成することができ、そして、他の方向からの音を受け入れない。従って、得ているマイクロホン配列からのその距離に関して、音の取得の領域を制限する可能性はない。
【００２３】
一方向から発生している音だけではなく、１つの場所（スポット）から発生していることに直接的に限定される音を選択的に取得しうる取得装置を有することが、極めて望ましいが、同様の方法により、所望の場所におけるクローズアップのスポット・マイクロホンが作動する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Ｊ．  Ｂｉｔｚｅｒ，  Ｋ．  Ｕ．  Ｓｉｍｍｅｒ：  “Ｓｕｐｅｒｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ”  ｉｎ  Ｍ．  Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，  Ｄ．  Ｗａｒｄ  （ｅｄｓ．）：  “Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ？  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ２，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００１，  ＩＳＢＮ：  ９７８−３−５４０−４１９５３−２
【非特許文献２】Ｍ．  Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，  Ｄ．  Ｗａｒｄ：  “Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ？  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００１，  ＩＳＢＮ：  ９７８−３−５４０−４１９５３−２
【非特許文献３】Ｊ．  Ｃｈｅｎ，  Ｊ．  Ｂｅｎｅｓｔｙ，  Ｙ．  Ｈｕａｎｇ：  “Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｒｏｏｍ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：  Ａｎ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ”，  ＥＵＲＡＳＩＰ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ａｒｔｉｃｌｅ  ＩＤ  ２６５０３，  Ｖｏｌｕｍｅ  ２００６  （２００６）
【非特許文献４】Ｐｕｌｋｋｉ，  Ｖ．，  “Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｕｄｉｏ  ｃｏｄｉｎｇ  ｉｎ  ｓｐａｔｉａｌ  ｓｏｕｎｄ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔｅｒｅｏ  ｕｐｍｉｘｉｎｇ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｔｈｅ  ＡＥＳ  ２８ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ｐｐ．  ２５１−２５８，  Ｐｉｔｅａ，  Ｓｗｅｄｅｎ，  Ｊｕｎｅ  ３０  −  Ｊｕｌｙ  ２，  ２００６
【非特許文献５】Ｍ．  Ｋａｌｌｉｎｇｅｒ，  Ｇ．  Ｄｅｌ  Ｇａｌｄｏ，  Ｆ．  Ｋｕｅｃｈ，  Ｄ．  Ｍａｈｎｅ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｓｃｈｕｌｔｚ−Ａｍｌｉｎｇ，  “Ｓｐａｔｉａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，  Ｓｐｅｅｃｈ，  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  （ＩＣＡＳＳＰ），  Ａｐｒ．  ２００９
【非特許文献６】Ｅａｒｇｌｅ  Ｊ．  “Ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ｂｏｏｋ”  Ｆｏｃａｌ  ｐｒｅｓｓ  ２００１
【非特許文献７】Ｇ．  Ｗ．  Ｅｌｋｏ：  “Ｓｕｐｅｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ”  ｉｎ  Ｓ．  Ｇ．  Ｇａｙ，  Ｊ．  Ｂｅｎｅｓｔｙ  （ｅｄｓ．）：  “Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  １０，  Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０００，  ＩＳＢＮ：  ９７８−０７９２３７８１４３
【非特許文献８】Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｆ．  Ｂａｕｍｇａｒｔｅ，  “Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｃｕｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  −  Ｐａｒｔ  ＩＩ：  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｐｒｏｃ．，  ｖｏｌ．  １１，  ｎｏ．  ６，  Ｎｏｖ．  ２００３
【非特許文献９】Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ，  “Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ：  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｃｕｅｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｐｒｏｃ．，  ｖｏｌ．  １４，  ｎｏ．  １，  Ｊａｎ  ２００６
【非特許文献１０】Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ：  “Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  ａ  Ｈｉｇｈｌｙ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ  ｆｒｏｍ  Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ  Ｓｔｅｒｅｏ  Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ｓｉｇｎａｌｓ”，  Ｐｒｏｃ．  １２４ｔｈ  ＡＥＳ  ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ，  Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，  Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，  ２００８，  Ｐｒｅｐｒｉｎｔ  ７３８０
【非特許文献１１】Ｊ．  Ｈｅｒｒｅ，  Ｋ．  Ｋｊｏｅｒｌｉｎｇ，  Ｊ．  Ｂｒｅｅｂａａｒｔ，  Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ，  Ｓ．  Ｄｉｓｃｈ，  Ｈ．  Ｐｕｒｎｈａｇｅｎ，  Ｊ．  Ｋｏｐｐｅｎｓ，  Ｊ．  Ｈｉｌｐｅｒｔ，  Ｊ．  Ｒｏｅｄｅｎ．  Ｗ．  Ｏｏｍｅｎ，  Ｋ．  Ｌｉｎｚｍｅｉｅｒ，  Ｋ．  Ｓ．  Ｃｈｏｎｇ：  “ＭＰＥＧ  Ｓｕｒｒｏｕｎｄ  ？  Ｔｈｅ  ＩＳＯ／ＭＰＥＧ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＥＳ，  Ｖｏｌ．  ５６，  Ｎｏ．  １１，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２００８，  ｐｐ．  ９３２−９５５
【非特許文献１２】Ｋ．  Ｕ．  Ｓｉｍｍｅｒ，  Ｊ．  Ｂｉｔｚｅｒ，  ａｎｄ  Ｃ．  Ｍａｒｒｏ：  “Ｐｏｓｔ−Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”  ｉｎ  Ｍ．  Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，  Ｄ．  Ｗａｒｄ  （ｅｄｓ．）：  “Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  Ａｒｒａｙｓ  ？  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ３，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００１，  ＩＳＢＮ：  ９７８−３−５４０−４１９５３−２
【非特許文献１３】Ｂ．  Ｄ．  Ｖ．  Ｖｅｅｎ  ａｎｄ  Ｋ．  Ｍ．  Ｂｕｃｋｌｅｙ．  “Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ：  Ａ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｓｐａｔｉａｌ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ”，  ＩＥＥＥ  ＡＳＳＰ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，  ｐａｇｅｓ  ４？２４，  Ａｐｒ．  １９８８
【非特許文献１４】Ｌ．  Ｖｉｌｌｅｍｏｅｓ，  Ｊ．  Ｈｅｒｒｅ，  Ｊ．  Ｂｒｅｅｂａａｒｔ，  Ｇ．  Ｈｏｔｈｏ，  Ｓ．  Ｄｉｓｃｈ，  Ｈ．  Ｐｕｒｎｈａｇｅｎ，  ａｎｄ  Ｋ．  Ｋｊｏｅｒｌｉｎｇ，  “ＭＰＥＧ  Ｓｕｒｒｏｕｎｄ：  Ｔｈｅ  Ｆｏｒｔｈｃｏｍｉｎｇ  ＩＳＯ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ”，  ｉｎ  ＡＥＳ  ２８ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｐｉｔｅａ，  Ｓｗｅｄｅｎ，  Ｊｕｎｅ  ２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、標的の位置からの音声情報を得るための改良された概念を提供することを目的とする。本発明の目的は、請求項１に記載の音声情報を得るための装置、請求項１４に記載の音声情報を得るための方法、および請求項１５に記載のコンピュータ・プログラムによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
標的の位置からの音声情報を得るための装置が提供される。装置は、記録環境において配置され、第１の記録特性を有する第１のビーム成形器と、記録環境において配置され、第２の記録特性を有する第２のビーム成形器と、信号生成器とを含む。第１のビーム成形器および第２のビーム成形器が、第１および第２の記録特性に関して標的の位置の方向に向けられた場合、第１のビーム成形器は第１のビームフォーマ音声信号を記録するために構成され、第２のビーム成形器は第２のビームフォーマ音声信号を記録するために構成される。第１のビーム成形器および標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と、第２のビーム成形器および標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、お互いに平行とならないように、第１のビーム成形器および第２のビーム成形器は配置される。信号生成器は、第１のビームフォーマ音声信号および第２のビームフォーマ音声信号に基づく音声出力信号を生成するために構成され、その結果、音声出力信号は、第１および第２のビームフォーマ音声信号における標的の位置からの音声情報に比べて、標的の位置からの音声信号をより相対的に反映する。３次元の環境に関して、好ましくは、第１の仮想直線および第２の仮想直線は交差し、任意に指向付けられうる平面を定義する。
【００２７】
これによって、ちょうど今、あたかもクローズアップの「スポット・マイクロホン」が、この場所に設置されたかのように、空間的に選択的な方法の音を得るための手段が、すなわち、特定の標的の位置から生じている音をピックアップするために提供されうる。しかしながら、このスポット・マイクロホンをあらかじめ配置する代わりに、その出力信号は、異なる離れた地点に配置される２つのビーム成形器を用いて、シミュレートされうる。
【００２８】
これらの２つのビーム成形器は、互いに接近して配置されず、それらの各々が、独立した指向性の音の取得を実行するように、それらは位置する。それらの「ビーム」は、所望のスポットで重複し、それらの個々の出力は、最終的な出力信号を形成するためにその後、結合される。他の考えられる方法とは対照的に、２つの個々の出力の結合は、共通の座標系の２つのビーム成形器の位置に関するいかなる情報や知識も必要としない。このように、仮想のスポット・マイクロホンの取得のための全体の設定は、両方の個々の出力信号をリモートの「スポット・マイクロホン」の信号に結合する信号処理に加えて、それぞれに作動する２つのビーム成形器を含む。
【００２９】
実施の形態において、装置は、「音響の共通部分（インターセクション）」を実現するための、たとえば、２つの空間マイクロホンである第１および第２のビーム成形器および、たとえば、結合ユニット、プロセッサである信号生成器を含む。それぞれの空間的なマイクロホンは、明確な方向選択性を有する。すなわち、そのビームの内側での場所から発する音と比較して、そのビームの外側での場所から発する音を減らす。空間マイクロホンは、互いに独立して作動する。最初からフレキシブルな２つの空間マイクロホンの位置は、２つのビームの幾何学的な交差に位置するように、選択される。好ましい実施の形態において、２つの空間マイクロホンは、標的の位置に関して９０°の角度を形成する。たとえば、プロセッサである結合ユニットは、２つの空間マイクロホンの幾何学的な位置または標的のソースの位置は知らなくてもよい。
【００３０】
実施の形態によれば、第１の仮想直線および第２の仮想直線が、互いに交差するように、第１のビーム成形器および第２のビーム成形器は、標的の位置に関して配置され、そして、それらは、３０度から１５０度の間の交差する角度を有する標的の位置において交差する。さらなる実施の形態において、交差する角度は、６０度および１２０度の間である。好ましい実施の形態は、交差する角度は、約９０度である。
【００３１】
実施の形態において、信号生成器は、複数のフィルタ係数を有する適応フィルタを含む。適応フィルタは、第１のビームフォーマ音声信号を受信するために配置される。フィルタは、フィルタされた第１のビームフォーマ音声信号を得るために、フィルタ係数に依存する第１のビームフォーマ音声信号を修正するために適応される。フィルタされた第１の音声信号と第２のビームフォーマ音声信号との差が最小化するように、信号生成器は、フィルタ係数を調整するように構成されうる。
【００３２】
実施の形態において、信号生成器は、第１および第２のビームフォーマ音声信号に基づいて、スペクトル領域における音声出力信号を生成するためのインターセクション計算機を含む。実施の形態によると、信号生成器は、時間領域からスペクトル領域に第１および第２のビームフォーマ音声信号を変換するための解析フィルタバンク、およびスペクトル領域から時間領域に音声出力信号を変換するための合成フィルタバンクを含む。インターセクション計算機は、スペクトル領域で表されている第１のビームフォーマ音声信号およびスペクトル領域で表されている第２のビームフォーマ音声信号に基づいて、スペクトル領域において出力音声信号を計算するように構成される。
【００３３】
さらなる実施の形態において、インターセクション計算機は、第１および第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度に基づき、および第１または第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度に基づいて、スペクトル領域において音声出力信号を計算するように構成される。
【００３４】
実施の形態によれば、インターセクション計算機は、以下の式を使用することによってスペクトル領域において音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000003
ここで、Ｙ1（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における音声出力信号であり、Ｓ1（ｋ，ｎ）は、第１のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、第１および第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、または、
以下の式を使用することによってスペクトル領域において音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000004
ここで、Ｙ2（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における音声出力信号であり、Ｓ2（ｋ，ｎ）は、第２のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、第１および第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度である。
【００３５】
他の実施の形態において、インターセクション計算機は、両方の信号Ｙ1（ｋ，ｎ）およびＹ2（ｋ，ｎ）を計算し、そして、音声出力信号として両方の信号のより小さいものを選択するように適応される。
【００３６】
他の実施の形態において、インターセクション計算機は、以下の式によってスペクトル領域における音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000005
ここで、Ｙ3（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における音声出力信号であり、Ｓ1は、第１のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、第１のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、または、
以下の式を使用することによってスペクトル領域における音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000006
ここで、Ｙ4（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における音声出力信号であり、Ｓ2は、第２のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、第１および第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度である。
【００３７】
他の実施の形態において、インターセクション計算機は、両方の信号Ｙ3（ｋ，ｎ）およびＹ4（ｋ，ｎ）を計算し、そして、音声出力信号として、両方の信号のより小さいものを選択するように適応される。
【００３８】
他の実施の形態によれば、信号生成器は、結合信号を得るために第１および第２のビームフォーマ音声信号を結合することによって、および、ゲイン係数によって結合信号を重み付けすることによって音声出力信号を生成するのに適応されうる。結合信号は、たとえば、時間領域、サブバンド領域、または高速フーリエ変換領域において、重み付けされうる。
【００３９】
さらなる実施の形態において、信号生成器は、結合信号のパワースペクトル密度の値が、考慮された時間周波数タイルごとに第１および第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度の最小値に等しくなるように、結合信号を生成することによって、音声出力信号を生成するために適応される。
【００４０】
本発明の好ましい実施の形態は、図に関して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、実施の形態にかかる標的の位置から音声情報を得るための装置を例示する。
【図２】図２は、２つのビーム成形器および出力信号を計算するためのステージを使用する実施の形態にかかる装置を例示する。
【図３ａ】図３ａは、ビーム成形器、および標的の位置の方向に向けられたビーム成形器のビームを例示する。
【図３ｂ】図３ｂは、ビーム成形器、およびさらなる詳細のビーム成形器のビームを例示する。
【図４ａ】図４ａは、実施の形態にかかる標的の位置に関する２つのビーム成形器の幾何学的な設定を例示する。
【図４ｂ】図４ｂは、図４ａの２つのビーム成形器の幾何学的な設定、および３つの音のソースを表す。
【図４ｃ】図４ｃは、図４ｂの２つのビーム成形器の幾何学的な設定、およびより詳細な具体例において表される３つの音のソースを例示する。
【図５】図５は、実施の形態にかかる信号発生器を表す。
【図６】図６は、他の実施の形態にかかる信号発生器を例示する。
【図７】図７は、実施の形態にかかる相互スペクトル密度およびパワースペクトル密度に基づく音声出力信号の生成を例示しているフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、標的の位置からの音声情報を得るための装置を例示する。装置は、記録環境において配置され、第１の記録特性を有する第１のビーム成形器１１０を含む。さらに、装置は、記録環境において配置され、第２の記録特性を有する第２のビーム成形器１２０を含む。加えて、装置は、信号生成器１３０を含む。第１のビーム成形器１１０が、第１の記録特性に関して標的の位置の方向に向けられた場合、第１のビーム成形器１１０は、第１のビームフォーマ音声信号ｓ1を記録するために構成される。第２のビーム成形器１２０が、第２の記録特性に関して標的の位置の方向に向けられた場合、第２のビーム成形器１２０は、第２のビームフォーマ音声信号ｓ2を記録するために構成される。第１のビーム成形器１１０および標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と第２のビーム成形器１２０および標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、互いに平行とならないように、第１のビーム成形器１１０および第２のビーム成形器１２０は配置される。信号生成器１３０は、第１のビームフォーマ音声信号ｓ1および第２のビームフォーマ音声信号ｓ2に基づく音声出力信号ｓを生成するために構成され、その結果、音声出力信号ｓは、第１および第２のビームフォーマ音声信号ｓ1，ｓ2における標的の位置からの音声情報に比べて、標的の位置からの音声信号をより相対的に反映する。
【００４３】
図２は、２つのビーム成形器および２つのビームフォーマの個々の出力信号の共通の部分としての出力信号を計算するためのステージを使用している実施の形態による装置を例示する。第１および第２のビームフォーマ音声信号をそれぞれ記録するための第１のビーム成形器２１０および第２のビーム成形器２２０が表される。信号生成器２３０は、共通の信号部分（「音響の共通部分」）の計算を実現する。
【００４４】
図３ａは、ビーム成形器３１０を例示する。図３ａの実施の形態のビーム成形器３１０は、空間的な音の方向選択的な取得のための装置である。たとえば、ビーム成形器３１０は、指向性のマイクロホンまたはマイクロホン配列でありうる。他の実施の形態において、ビーム成形器は、複数の指向性マイクロホンを含みうる。
【００４５】
図３ａは、ビーム３１５を囲む曲線３１６を例示する。ビーム３１５を定義する曲線３１６における全ての点は、曲線の点から生じている定義済みの音圧レベルが、曲線の全ての点に対するマイクロホンのその信号レベルの出力を結果として得るという特性を示す。
【００４６】
さらに、図３ａは、ビーム成形器の主軸３２０を例示する。ビーム成形器３１０の主軸３２０は、主軸３２０における考慮された点から生じる定義済みの音圧レベルを有する音が、ビーム成形器における第１の信号レベルの出力を結果として得るように定義され、そして、それは、考慮された点としてのビーム成形器からの同じ距離を有するいくつかの他の点から生じる定義済みの音圧レベルをともなう音から結果として得るビーム成形器の第２の信号レベルの出力より大きいかまたは等しい。
【００４７】
図３ｂは、より詳細にこれを例示する。点３２５，３２６および３２７は、ビーム成形器３１０から等しい距離ｄを有する。主軸３２０における点３２５から生じる定義済みの音圧レベルを有する音は、主軸３２０における点３２５としてのビーム成形器３１０からと同じ距離ｄを有する、たとえば、点３２６または点３２７から生じる定義済み音圧レベルをともなう音から結果として得るビーム成形器の第２の信号レベルの出力より大きいかまたは等しいビームフォーマ成形器における第１の信号レベルの出力を結果として得る。３次元のケースにおいて、これは、主軸が、仮想の球の中央に位置するビーム成形器を有する仮想の球における点を示すことを意味し、そして、それは、定義済みの音圧レベルが、仮想の球におけるいくつかの他の点と比較された点から生ずる場合、ビーム成形器において、最も大きな信号レベルの出力を生成する。
【００４８】
図３ａに戻って、標的の位置３３０も表される。標的の位置３３０は、ユーザが、ビーム成形器３１０を使用して記録することを表し、音が生ずる位置でありうる。このために、ビーム成形器は、所望の音を記録するために標的の位置に向けられうる。これに関連して、ビーム成形器３１０の主軸３２０が標的の位置３３０を通った場合、ビーム成形器３１０は、標的の位置３３０の方向を向けられるとみなされる。時々、標的の位置３３０は、標的の位置が点でありうる他の例において、標的の領域でありうる。点が、主軸３２０の上に位置している場合、標的の位置３３０が点であると、主軸３２０は、標的の位置３３０を通るとみなされる。図３において、ビーム成形器３１０の主軸３２０は、標的の位置３３０を通っており、したがって、ビーム成形器３１０は、標的の位置の方に向いている。
【００４９】
ビーム成形器３１０は、音が生じる方向に依存して音を記録するためのビーム成形器の能力を示す記録特性を有する。ビーム成形器３１０の記録特性は、スペースにおける主軸３２０の方向、ビーム３１５の方向、形および特性等を含む。
【００５０】
図４ａは、標的の位置４３０に関して、２つのビーム成形器である、第１のビーム成形器４１０および第２のビーム成形器４２０の幾何学的な配置を例示する。第１のビーム成形器４１０の第１のビーム４１５および第２のビーム成形器４２０の第２のビーム４２５が例示される。さらに、図４ａは、第１のビーム成形器４１０の第１の主軸４１８および第２のビーム成形器４２０の第２の主軸４２８を表す。第１の主軸４１８が、標的の位置４３０を通るとき、第１のビーム成形器４１０は、標的の位置４３０の方向に向くように配置される。さらに、第２の主軸４２８が、標的の位置４３０を通るとき、第２のビーム成形器４２０も、標的の位置４３０の方向に向いている。
【００５１】
第１のビーム成形器４１０の第１のビーム４１５および第２のビーム成形器４２０の第２のビーム４２５は、標的の位置４３０において交差し、音を出力する標的のソースが位置される。第１のビーム成形器４１０の第１の主軸４１８と第２のビーム成形器４２０の第２の主軸４２８の交差する角度は、αとして表示される。最適には、交差する角度αは、９０度である。他の実施の形態において、交差する角度は、３０度および１５０度の間である。
【００５２】
３次元の環境において、好ましくは、第１の主軸および第２の仮想の主軸が交差し、適宜、正しい方向に置かれうる平面を定義する。
【００５３】
図４ｂは、図４ａの２つのビーム成形器の幾何学的な配置を表し、３つの音のソースｓｒｃ1，ｓｒｃ2，ｓｒｃ3を例示している。ビーム成形器４１０および４２０のビーム４１５，４２５は、標的の位置、すなわち、標的のソースｓｒｃ3の位置において交差する。しかしながら、ソースｓｒｃ1およびソースｓｒｃ2は、２つのビーム４１５，４２５のうちの１つのみに位置している。第１および第２のビーム成形器４１０，４２０の両方は、方向選択的な音の取得のために適応され、それらのビーム４１５，４２５は、それらによって、それぞれ取得される音を示すことに留意されたい。このように、第１のビーム成形器の第１のビーム４１５は第１のビーム成形器４１０の第１の記録特性を示す。第２のビーム成形器４２０の第２のビーム４２５は、第２のビーム成形器４２０の第２の記録特性を示す。
【００５４】
図４ｂの実施の形態において、ソースｓｒｃ1およびｓｒｃ2は、所望のソースｓｒｃ3の信号を妨害する、望まれていないソースを表す。しかしながら、ソースｓｒｃ1およびｓｒｃ2は、２つのビーム成形器によって取り上げられた独立した環境の要素としてもみなされる。理想的には、望まれていないソースｓｒｃ1およびｓｒｃ2を完全に抑制するとともに、実施の形態にかかる装置の出力は、ｓｒｃ3のみを選出する。
【００５５】
図４ｂの実施の形態によれば、たとえば、指向性マイクロホン、マイクロホン配列および対応するビーム成形器のような方向選択的な音の取得のための２またはより多くのデバイスは、「遠隔スポット・マイクロホン」の機能性を実現するために使用される。たとえば、適切なビーム成形器は、ショットガン・マイクロホンのようなマイクロホン配列またはより高い指向性のマイクロホンでありえ、たとえば、マイクロホン配列またはより高い指向性のマイクロホンの出力信号は、ビームフォーマ音声信号として使用されうる。「遠隔スポット・マイクロホン」の機能性は、スポットの周辺の抑制された領域から生じる音のみを取り上げるために使用される。
【００５６】
図４ｃは、より詳細にこれを例示する。実施の形態によれば、第１のビーム成形器４１０は、第１の方向からの音を得る。第１のビーム成形器４１０から非常に離れて位置する第２のビーム成形器４２０は、第２の方向からの音を得る。
【００５７】
それらが、標的の位置４３０の方向に向けられるように、第１および第２のビーム成形器４１０，４２０が配置される。好ましい実施の形態において、たとえば、２つのマイクロホン配列であるビーム成形器４１０，４２０は、互いに離れており、異なる方向から標的のスポットの方に向いている。これは、従来のマイクロホン配列の処理とは異なる。ここで、単一の配列のみが、使用され、その異なるセンサーは、互いに近接近に置かれる。第１のビーム成形器４１０の第１の主軸４１８および第２のビーム成形器４２０の第２の主軸４２８は、平行に配置されず、しかし、その代わりに交差する角度αをともなって交差する２つの直線を形成する。交差する角度が９０度の場合、第２のビーム成形器４２０は、第１のビーム成形器に関して、最適に配置される。実施の形態において、交差する角度は、少なくとも６０度である。
【００５８】
音を得るための標的のスポットまたは標的の領域は、両方のビーム４１５，４２５の共通部分である。この領域からの信号は、２つのビーム成形器４１０，４２０の出力信号を処理することによって導出され、そうすると、「音響の共通部分」が計算される。この共通部分は、２つの個々のビームフォーマ出力信号の間の共通／コヒーレントである信号部分として考慮される。
【００５９】
この種の概念は、ビーム成形器の個々の方向性およびビームフォーマ出力信号の間のコヒーレンスの両方を利用する。これは、普通のマイクロホン配列の処理とは異なり、単一の配列のみが使用され、その異なるセンサーは、互いに近接近に置かれる。
【００６０】
これによって、放たれた音は、特定の標的の位置から得られる／取得される。これは、音のソースの位置を推定するために分布されたマイクロホンを使用するが、実施の形態により提案されるように、離れたマイクロホン配列の出力を考慮することによって位置を特定される音のソースの拡張記録を目指さない方法とは対照的である。
【００６１】
より高い指向性のマイクロホンを使用する他に、実施の形態にかかる概念は、古典的なビーム成形器およびパラメータの空間フィルタによって実行されうる。ビーム成形器が、周波数に依存する振幅および位相ひずみを導く場合、これは、「音響の共通部分」の計算のために知られなければならず、そして、考慮されなければならない。
【００６２】
実施の形態において、たとえば、信号生成器のようなデバイスは、「音響の共通部分」の要素を計算する。信号が、両方のビームフォーマ音声信号（たとえば、第１および第２のビーム成形器によって記録された音声信号）を提示する場合、共通部分を計算するための理想的なデバイスは、全出力を配信し、信号が、２つのビームフォーマ音声信号のうちの１つまたはいずれでもない場合のみを提示する場合、ゼロの出力を配信する。１つのビームフォーマ音声信号に提示するだけの信号の転送ゲインを決定することによって、また、両方のビームフォーマ音声信号を提示する信号のための転送ゲインに関連することを設定することによって、デバイスの良好な性能を確実にする良好な抑制特性が、たとえば、達成されうる。
【００６３】
２つのビームフォーマ音声信号ｓ1およびｓ2は、フィルタ処理、遅延および／または拡大・縮小された共通の標的の信号ｓの重ね合わせ、および個々のノイズ／干渉信号ｎ1およびｎ2として考慮され、
ｓ1＝ｆ1（ｓ）＋ｎ1
および、
ｓ2＝ｆ2（ｓ）＋ｎ2
ここで、ｆ1（ｘ）およびｆ2（ｘ）は、２つの信号のための個々のフィルタリング、遅延および／またはスケーリング機能である。このように、課題は、ｓ1＝ｆ1（ｓ）＋ｎ1およびｓ2＝ｆ2（ｓ）＋ｎ2からｓを推定することである。曖昧さを回避するために、ｆ2（ｘ）は、一般に、損失のない恒等式に設定されうる。
【００６４】
異なる方法で、「共通部分の要素」は、実施されうる。
【００６５】
実施の形態によれば、それらは、音響エコーキャンセレーションのための共通の部分であるが、２つの信号の間の共通の部分は、たとえば、古典的な適応ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ：最小２乗平均）であるフィルタを使用して計算される。
【００６６】
2014502108.tif 000007
【００６７】
2014502108.tif 000008
【００６８】
2014502108.tif 000009
【００６９】
2014502108.tif 000010
【００７０】
他の実施の形態において、２つの信号の間の共通部分は、たとえば、非特許文献８（Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｆ．  Ｂａｕｍｇａｒｔｅ，  “Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｃｕｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  −  Ｐａｒｔ  ＩＩ：  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｐｒｏｃ．，  ｖｏｌ．  １１，  ｎｏ．  ６，  Ｎｏｖ．  ２００３）において記載されるコヒーレンス測定基準を参照し、２つの信号の間のコヒーレンス測定基準に基づいて抽出される。
【００７１】
また、非特許文献９および非特許文献１１において記載されるコヒーレンス測定基準も参照されたい。
【００７２】
２つの信号のコヒーレント部分は、時間領域において表される信号から抽出されうる、しかしながら、好ましくは、たとえば、時間／周波数領域である、スペクトル領域において表される信号から、抽出されうる。
【００７３】
図６は、実施の形態にかかる信号生成器を例示する。信号生成器は、解析フィルタバンク６１０を含む。解析フィルタバンク６１０は、第１のビームフォーマ音声信号ｓ1（ｔ）および第２のビームフォーマ音声信号ｓ2（ｔ）を受信する。第１および第２のビームフォーマ音声信号ｓ1（ｔ），ｓ2（ｔ）は、時間領域において表される。；ｔは、それぞれのビームフォーマ音声信号の時間サンプルの数を特定する。解析フィルタバンク６１０は、第１のＳ1（ｋ，ｎ）および第２のＳ2（ｋ，ｎ）のスペクトル領域のビームフォーマ音声信号を得るために、たとえば、時間−周波数領域である時間領域からスペクトル領域へ第１および第２のビームフォーマ音声信号ｓ1（ｔ），ｓ2（ｔ）を変換するために適応される。Ｓ1（ｋ，ｎ）およびＳ2（ｋ，ｎ）において、ｋは、周波数インデックスを特定し、そして、ｎは、それぞれのビームフォーマ音声信号の時間インデックスを特定する。解析フィルタバンクは、短時間フーリエ変換（Ｓｈｏｒｔ−Ｔｉｍｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｄｆｏｒｍ：ＳＴＦＴ）解析フィルタバンク、ポリフェーズ（ｐｏｌｙｐｈａｓｅ）フィルタバンク、直交ミラーフィルター（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＱＭＦ）フィルタバンク、また、離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＦＴ）のようなフィルタバンク、離散コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＣＴ）および修正離散コサイン変換（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＭＤＣＴ）のような任意の種類の解析フィルタバンクでありうる。スペクトル領域の第１および第２のビームフォーマ音声信号Ｓ1およびＳ2を得ることによって、ビームフォーマ音声信号Ｓ1およびＳ2の特性は、各時間フレームおよびいくつかの周波数帯域毎に解析されうる。
【００７４】
さらに、信号生成器は、スペクトル領域における音声出力信号を生成するためにインターセクション計算機６２０を含む。
【００７５】
さらにまた、信号生成器は、スペクトル領域から時間領域に生成された音声出力信号を変換するための合成フィルタバンク６３０を含む。たとえば、合成フィルタバンク６３０は、短時間フーリエ変換（Ｓｈｏｒｔ−Ｔｉｍｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｄｆｏｒｍ：ＳＴＦＴ）解析フィルタバンク、ポリフェーズ（ｐｏｌｙｐｈａｓｅ）フィルタバンク、直交ミラーフィルター（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＱＭＦ）フィルタバンク、また、離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＦＴ）のようなフィルタバンク、離散コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＣＴ）および修正離散コサイン変換（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＭＤＣＴ）を含みうる。
【００７６】
以下に、たとえば、コヒーレンスを抽出することによって、音声出力信号を計算する考えられる方法が説明される。図６のインターセクション計算機６２０は、１つ以上の方法により、スペクトル領域において音声出力信号を計算するために適応されうる。
【００７７】
抽出された場合、コヒーレンスは、スケーリングおよび位相ずれ操作を補償するとともに、共通の部分のコヒーレントコンテンツの基準である。たとえば、非特許文献９（Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ，  “Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ：  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｃｕｅｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｐｒｏｃ．，  ｖｏｌ．  １４，  ｎｏ．  １，  Ｊａｎ  ２００６）および非特許文献１１（Ｊ．  Ｈｅｒｒｅ，  Ｋ．  Ｋｊｏｅｒｌｉｎｇ，  Ｊ．  Ｂｒｅｅｂａａｒｔ，  Ｃ．  Ｆａｌｌｅｒ，  Ｓ．  Ｄｉｓｃｈ，  Ｈ．  Ｐｕｒｎｈａｇｅｎ，  Ｊ．  Ｋｏｐｐｅｎｓ，  Ｊ．  Ｈｉｌｐｅｒｔ，  Ｊ．  Ｒｏｅｄｅｎ．  Ｗ．  Ｏｏｍｅｎ，  Ｋ．  Ｌｉｎｚｍｅｉｅｒ，  Ｋ．  Ｓ．  Ｃｈｏｎｇ：  “ＭＰＥＧ  Ｓｕｒｒｏｕｎｄ  ？  Ｔｈｅ  ＩＳＯ／ＭＰＥＧ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＥＳ，  Ｖｏｌ．  ５６，  Ｎｏ．  １１，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２００８，  ｐｐ．  ９３２−９５５）を参照されたい。
【００７８】
第１および第２のビームフォーマ音声信号のコヒーレント信号部分の推定を生成するための１つの可能性は、相互因子（ｃｒｏｓｓ−ｆａｃｔｏｒ）を２つの信号のうちの１つに適用することである。相互因子は、時間平均でありうる。ここで、それは、フィルタバンクのウインドウ・サイズよりも実質的には小さいように、第１および第２のビームフォーマ音声信号の間の相対的な遅延が制限される。
【００７９】
以下に、共通部分の信号を抽出すること、およびコヒーレンスの基準の明確な計算に基づく相関をベースにしたアプローチを使用することによるスペクトル領域における音声出力信号を計算することの実施の形態が詳細に説明される。
【００８０】
信号Ｓ1（ｋ，ｎ）およびＳ2（ｋ，ｎ）は、ビームフォーマ音声信号のスペクトル領域表現を意味し、ここで、ｋは、周波数インデックスであり、ｎは、時間インデックスである。特有の周波数インデックスｋおよび特有の時間インデックスｎによって特定される各特有の時間−周波数タイル（ｋ，ｎ）に対して、係数は、信号Ｓ1（ｋ，ｎ）およびＳ2（ｋ，ｎ）のそれぞれのために存在する。２つのスペクトル領域ビームフォーマ音声信号Ｓ1（ｋ，ｎ），Ｓ2（ｋ，ｎ）から、共通部分の要素エネルギーが計算される。この共通部分の要素エネルギーは、Ｓ1（ｋ，ｎ）およびＳ2（ｋ，ｎ）の相互スペクトル密度（ＣＳＤ）Ｃ12（ｋ，ｎ）の大きさを、たとえば、決定することによって、計算されうる：
Ｃ12（ｋ，ｎ）＝｜Ｅ｛Ｓ1（ｋ，ｎ）・Ｓ*2（ｋ，ｎ）｝｜
【００８１】
ここで、上付き添え字＊は、複素数の共役を意味し、Ｅ｛｝は、数学的期待値を表す。実行する上で、予想演算子は、使用されるフィルタバンクの時間／周波数分解能に依存して、たとえば、数式の項であるＳ1（ｋ，ｎ）・Ｓ*2（ｋ，ｎ）の時間的または周波数の平滑化によって、置き換えられる。
【００８２】
第１のビームフォーマ音声信号Ｓ1（ｋ，ｎ）のパワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ：ＰＳＤ）Ｐ1（ｋ，ｎ）および第２のビームフォーマ音声信号Ｓ2（ｋ，ｎ）のパワースペクトル密度Ｐ2（ｋ，ｎ）は、以下に記載の式によって計算されうる。
Ｐ1（ｋ，ｎ）＝Ｅ｛｜Ｓ1（ｋ，ｎ）｜2｝
Ｐ2（ｋ，ｎ）＝Ｅ｛｜Ｓ2（ｋ，ｎ）｜2｝
【００８３】
以下に、２つのビームフォーマ音声信号から音響の共通部分Ｙ（ｋ，ｎ）の計算の実用的な実装のための実施の形態が示される。
【００８４】
出力信号を得るための第１の方法は、第１のビームフォーマ音声信号Ｓ1（ｋ，ｎ）を修正することに基づく：
2014502108.tif 000011
【００８５】
同様に、別の出力信号は、第２のビームフォーマ音声信号Ｓ2（ｋ，ｎ）から導出されうる：
2014502108.tif 000012
【００８６】
出力信号を決定するために、ゲイン関数Ｇ1（ｋ，ｎ）およびＧ2（ｋ，ｎ）の最大値を特定の閾値、たとえば、１まで、制限するために有用でありうる。
【００８７】
図７は、実施の形態にかかる相互スペクトル密度およびパワースペクトル密度に基づく音声出力信号の生成を例示しているフローチャートである。
【００８８】
ステップ７１０において、第１および第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度Ｃ12（ｋ，ｎ）が計算される。たとえば、上記の式Ｃ12（ｋ，ｎ）＝｜Ｅ｛Ｓ1（ｋ，ｎ）・Ｓ*2（ｋ，ｎ）｝｜が適用されうる。
【００８９】
ステップ７２０において、第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度Ｐ1（ｋ，ｎ）が計算される。また、第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度が、さらに、使用されうる。
【００９０】
その後、ステップ７３０において、ゲイン関数Ｇ1（ｋ，ｎ）は、ステップ７１０において計算された相互スペクトル密度およびステップ７２０において計算されたパワースペクトル密度７２０に基づいて計算される。
【００９１】
最後に、ステップ７４０において、第１のビームフォーマ音声信号Ｓ1（ｋ，ｎ）が所望の音声出力信号Ｙ1（ｋ，ｎ）を得るために修正される。第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度が、ステップ７２０において計算されている場合、第２のビームフォーマ音声信号Ｓ2（ｋ，ｎ）が所望の音声出力信号を得るために修正される。
【００９２】
両方の実施が、２つのビームに関して作動中の音のソースの位置に応じて小さくなることができる共通の特徴における単一のエネルギーを有するので、音響の共通部分に対応する音のエネルギーの間の比率およびビーム成形器により取り上げられる全体または平均音エネルギーを表すゲインを使用することが好ましい。出力信号は、以下に記載の式である、
2014502108.tif 000013
または、
2014502108.tif 000014
を適用することによって、得られうる。
【００９３】
上記の両方の例において、ゲイン関数は、音響の共通部分の信号要素を含まないビームフォーマ音声信号における記録された音の場合において、小さい値をとる。他方、ビームフォーマ音声信号が所望の音響の共通部分に対応する場合、１に近いゲイン値が得られる。
【００９４】
さらに、要素のみが音響の共通部分（使用されるビーム成形器の限られた指向性にも関わらず）に対応する音声出力信号に現れることを確認するために、それぞれ、Ｙ1およびＹ2（またはＹ3およびＹ4）の（エネルギーによって）より小さい信号として、最終的な出力信号を計算することは、望ましい。実施の形態において、２つの信号Ｙ1，Ｙ2の信号Ｙ1またはＹ2は、より小さい平均エネルギーを有するより小さい信号として考慮される。他の実施の形態において、信号Ｙ3またはＹ4は、より小さい平均エネルギーを有する両方の信号Ｙ3，Ｙ4のより小さい信号として考慮される。
【００９５】
また、音声出力信号を計算する他の方法は、前述の実施の形態に関して記載されるものと異なり、それらを、記載されたゲイン関数の１つを使用して、その後重み付けされた単一の信号に結合することによって、（それらのパワーを使用するのみとは対照的に）第１および第２のビームフォーマ音声信号Ｓ1およびＳ2の両方を利用する。たとえば、第１および第２のビームフォーマ音声信号Ｓ1およびＳ2は、加えられ、そして、合計信号を結果として得ることは、その後、上述のゲイン関数のうちの１つを用いて重み付けされうる。
【００９６】
2014502108.tif 000015
【００９７】
他の実施の形態において、２つの信号の間の共通の部分は、たとえば、結合信号（たとえば、合計信号）の振幅スペクトルを処理することによって抽出される。その結果、それは、両方の（規格化された）ビームフォーマ信号の共通部分（たとえば最小の）のＰＳＤ（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ：パワースペクトル密度）を有する。前述のように、入力信号は、時間／周波数の選択的な方法において解析され、そして、理想的な仮定は、２つのノイズ信号がまだらでばらばら、すなわち、同じ時間／周波数タイルが現れないとされる。この場合、単純な解決策は、若干の適切な繰り込み／アラインメント手続の後、信号のうちの１つのパワースペクトル密度（ＰＳＤ）の値を他の信号に制限することである。それが、フィルタバンクのウィンドウ・サイズより実質的に小さいように、２つの信号の間の相対的な遅延が制限されると仮定されうる。
【００９８】
若干の態様が、装置に関連して記載されているが、これらの形態は対応する方法の記載も表すことは明らかである。ここで、１ブロックまたはデバイスは、方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。類似して、方法ステップに関連して記載されている形態は、対応するブロックまたは項目または対応する装置の特徴の説明を表す。
【００９９】
上記の実施の形態によって生成された信号は、デジタル記憶媒体に保存され、または、たとえば、インターネットのような無線通信媒体または有線通信媒体のような通信媒体において通信されうる。
【０１００】
特定の実現要求に応じて、本発明の実施の形態は、ハードウェアにおいて、または、ソフトウェアにおいて、実行されうる。その実現態様は、それぞれの方法が実行されるように、プログラミング可能なコンピュータシステムと協働するか（または、協働することができる）、そこに格納された電子的に読み込み可能な制御信号を有するデジタル記憶媒体、たとえば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはＦＬＡＳＨメモリを使用して実行されうる。
【０１０１】
いくつかの本発明にかかる実施の形態は、本願明細書において記載された方法のうちの１つが実行されるように、プログラミング可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み込み可能な制御信号を含むデータキャリアを含む。
【０１０２】
通常、本発明の実施の形態は、プログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム製品として実施され、コンピュータ・プログラム製品がコンピュータ上で実行する場合、プログラム・コードは、方法のうちの１つを実行するために作動される。プログラム・コードは、機械可読キャリアに、たとえば、格納されうる。
【０１０３】
他の実施の形態は、機械可読キャリアに格納され、本願明細書において記載される方法のうちの１つを実行するためのコンピュータ・プログラムを含む。
【０１０４】
換言すれば、したがって、コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行する場合、本発明の方法の実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの１つを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムである。
【０１０５】
したがって、本発明の方法の更なる実施の形態は、その上に記録され、本願明細書において記載される方法のうちの１つを実行するためのコンピュータ・プログラムを含むデータキャリア（または、デジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体）である。
【０１０６】
したがって、本発明の方法の更なる実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの１つを実行するためのコンピュータ・プログラムを表しているデータストリームまたは一連の信号である。たとえば、データストリームまたは一連の信号は、データ通信接続、たとえば、インターネットを介して転送されるように構成されうる。
【０１０７】
更なる実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの１つを実行するために構成され、または適応される処理手段、たとえば、コンピュータ、またはプログラミング可能な論理回路を含む。
【０１０８】
更なる実施の形態は、その上にインストールされ、本願明細書において記載される方法のうちの１つを実行するためのコンピュータ・プログラムを有するコンピュータを含む。
【０１０９】
いくつかの実施の形態において、プログラミング可能な論理回路（たとえば、現場でプログラム可能なゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ））が、本願明細書において記載されるいくつかまたは全ての機能を実行するために使用されうる。いくつかの実施の形態において、現場でプログラム可能なゲートアレイは、本願明細書において記載される方法の１つを実行するために、マイクロプロセッサと協働しうる。一般に、方法は、いくつかのハードウェア装置によって、好ましくは実行される。
【０１１０】
上述した実施の形態は、本発明の原理の例を表すだけである。本願明細書において記載される装置の修正および変更は、他の当業者にとって明らかであるものと理解される。したがって、間近に迫った特許請求の範囲だけによってのみ制限され、ならびに、本願発明の記述および説明によって表された明細書の詳細な記載によっては、制限されない。
【図１】
2014502108.tif 000024
【図２】
2014502108.tif 000025
【図３ａ】
2014502108.tif 000026
【図３ｂ】
2014502108.tif 000027
【図４ａ】
2014502108.tif 000028
【図４ｂ】
2014502108.tif 000029
【図４ｃ】
2014502108.tif 000030
【図５】
2014502108.tif 000031
【図６】
2014502108.tif 000032
【図７】
2014502108.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的の位置から音声情報を得るための装置であって、前記装置は、
記録環境において配置され、第１の記録特性を有する第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）と、
前記記録環境において配置され、第２の記録特性を有する第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）と、
信号生成器（１３０；２３０）と、
を含み、
ここで、前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）が、前記第１の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）は、第１のビームフォーマ音声信号を記録するために構成され、
前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）が、前記第２の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）は、第２のビームフォーマ音声信号を記録するために構成され、
前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）および前記標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）および前記標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、互いに平行とならないように、前記第１のビーム成形器（１１０；２１０；４１０）および前記第２のビーム成形器（１２０；２２０；４２０）は配置され、
前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記第１のビームフォーマ音声信号および前記第２のビームフォーマ音声信号に基づく音声出力信号を生成するために構成され、その結果、前記音声出力信号は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号における前記標的の位置からの前記音声情報に比べて、前記標的の位置からの音声信号をより相対的に含み、
前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記第１および第２のビームフォーマ音声信号に基づいて、スペクトル領域における前記音声出力信号を生成するためのインターセクション計算機（６２０）を含み、
前記インターセクション計算機（６２０）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度を計算することによって、および前記第１または前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度を計算することによって前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成される、装置。
【請求項２】
前記第１の仮想直線と前記第２の仮想直線とが、交差する角度をともなって、前記標的の位置において交差するように配置され、前記交差する角度は、３０度および１５０度の間である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の仮想直線と前記第２の仮想直線とが、前記標的の位置において交差するように配置され、前記交差する角度は、約９０度である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、複数のフィルタ係数を有する適応フィルタ（５１０）を含み、ここで、前記適応フィルタ（５１０）は、前記第１のビームフォーマ音声信号を受信するために配置され、前記適応フィルタ（５１０）は、音声出力信号として、フィルタされた第１のビームフォーマ音声信号を得るために、前記フィルタ係数に依存する前記第１のビームフォーマ音声信号を修正するために適応され、そして、前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記フィルタされた第１のビームフォーマ音声信号および前記第２のビームフォーマ音声信号に依存する前記適応フィルタ（５１０）の前記フィルタ係数を調整するように構成される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、前記フィルタされた第１の音声信号と前記第２のビームフォーマ音声信号との差が最小化するように、前記フィルタ係数を調整するように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
さらに、前記信号生成器（１３０；２３０）は、
時間領域からスペクトル領域に前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号を変換するための解析フィルタバンク（６１０）と、
スペクトル領域から時間領域に前記音声出力信号を変換するための合成フィルタバンク（６３０）と、
を含み、
ここで、前記インターセクション計算機（６２０）は、前記スペクトル領域で表わされる前記第１のビームフォーマ音声信号および前記スペクトル領域で表わされる前記第２のビームフォーマ音声信号に基づいて前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成され、前記計算は、いくつかの周波数帯域において、独立して実行される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式を使用することによって前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000034
ここで、Ｙ1（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、または、
以下の式を使用することによって前記スペクトル領域において前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000035
ここで、Ｙ2（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度である、請求項１ないし請求項３のいずれか、または請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式を使用することによって前記スペクトル領域における前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000036
ここで、Ｙ3（ｋ，ｎ）は、スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ1は、前記第１のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、または、
以下の式を使用することによって前記スペクトル領域における前記音声出力信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000037
ここで、Ｙ4（ｋ，ｎ）は、前記スペクトル領域における前記音声出力信号であり、Ｓ2は、前記第２のビームフォーマ音声信号であり、Ｃ12（ｋ，ｎ）は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度であり、Ｐ1（ｋ，ｎ）は、前記第１のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度であり、Ｐ2（ｋ，ｎ）は、前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度である、請求項１ないし請求項３のいずれか、または請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式によって第１の中間信号を計算するように適応され、
2014502108.tif 000038
そして、以下の式によって第２の中間信号を計算するように適応され、
2014502108.tif 000039
ここで、前記インターセクション計算機（６２０）は、前記音声出力信号として、前記第１および前記第２の中間信号でより小さいものを選択するように適応され、または、
前記インターセクション計算機（６２０）は、以下の式によって第３の中間信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000040
そして、以下の式によって第４の中間信号を計算するように構成され、
2014502108.tif 000041
前記インターセクション計算機（６２０）は、前記音声出力信号として、前記第３および前記第４の中間信号でより小さいものを選択するように適応される、請求項７または請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、結合信号を得るために前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号を結合することによって、およびゲイン係数によって前記結合信号を重み付けすることによって、前記音声出力信号を生成するように適応される、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記信号生成器（１３０；２３０）は、結合信号の前記パワースペクトル密度が、考慮された時間周波数タイルごとに前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の前記パワースペクトル密度値の最小値に等しくなるように、前記結合信号を生成することによって前記音声出力信号を生成するように適応される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
標的の位置から音声情報を計算するための方法であって、前記方法は、
第１のビーム成形器が、第１の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、記録環境において配置され、前記第１の記録特性を有する前記第１のビーム成形器によって第１のビームフォーマ音声信号を記録するステップと、
第２のビーム成形器が、第２の記録特性に関して前記標的の位置の方向に向けられた場合、前記記録環境において配置され、前記第２の記録特性を有する前記第２のビーム成形器によって第２のビームフォーマ音声信号を記録するステップと、
前記第１のビームフォーマ音声信号および前記第２のビームフォーマ音声信号に基づく音声出力信号を生成するステップであって、前記音声出力信号は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号における前記標的の位置からの前記音声情報に比べて、前記標的の位置からの音声信号をより相対的に含み、音声出力信号を生成するステップと、
を含み、
ここで、前記第１のビーム成形器および前記標的の位置を通るように定義される第１の仮想直線と前記第２のビーム成形器および前記標的の位置を通るように定義される第２の仮想直線とが、互いに平行とならないように、前記第１のビーム成形器および前記第２のビーム成形器は配置され、
前記音声出力信号は、前記第１および第２のビームフォーマ音声信号を計算することによって、前記スペクトル領域において生成され、
前記音声出力信号は、前記第１および前記第２のビームフォーマ音声信号の相互スペクトル密度を計算することによって、および前記第１または前記第２のビームフォーマ音声信号のパワースペクトル密度を計算することによって前記スペクトル領域において計算される、方法。
【請求項１３】
コンピュータに、請求項１２に記載の方法を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
【国際調査報告】
2014502108.tif 000042
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