(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのメインマイクと少なくとも一つの補助マイクとからなる送話端と、少なくとも一つのスピーカからなる受話端とを含むハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法であって、
前記送話端の初期の第一の採集角度内で音声特徴信号のスキャンを行うステップと、
前記第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、仮想アレイエレメント位置決め及び音声特徴信号検出によって、前記第一の採集角度内で前記第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するステップと、
前記送話端を、当該第二の採集角度によって確定された方向に較正するステップと、
前記受話端における一つのスピーカの仮想スピーカを設けて、当該スピーカとその仮想スピーカとの接続線が前記γ１方向を指向するようにするとともに、第三の採集角度であって、それに含まれた領域範囲が、前記第二の採集角度によって確定された方向を含む第三の採集角度を定義し、前記送話端を補正する時に確定した前記音声特徴信号の方向を利用して前記受話端に対して較正を行うステップと、
を含むことを特徴とするハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法。
【請求項２】
前記第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、前記第一の採集角度内に前記第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するステップは、
前記送話端の初期の前記第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号があるとスキャンされた後、γ１方向に沿って、前記メインマイクを通って逆延長線を引くとともに、前記メインマイクを円心として、前記メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を半径とする円を描いて、前記円弧と前記逆延長線とが交わった位置を前記メインマイクの仮想マイクロホンと確定することと、
前記メインマイクと前記メインマイクの仮想マイクロホンとを新しい音声アレイとするとともに、前記第一の採集角度より小さい角度β１を定義し、前記角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断し、もし音声特徴信号がある場合、前記角度β１を前記第二の採集角度と確認することと、
もし音声特徴信号がない場合、前記メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を対称軸として、角度β１の前記対称軸に関してのミラー角度β２を定義し、前記角度β２を前記第二の採集角度と確認することと、
を含み、
前記角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断することは、
γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行い、前記エネルギー検出値が第一の所定閾値より大きい場合、前記γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うことと、
前記γ１方向の音声特徴信号のゼロ交差率が第二の所定閾値に達した場合、前記角度β１内に音声特徴信号があると確認することと、
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γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行うことは、
下式によって包絡エネルギー検出を行うことを含み、
0006596049.tif 000014
ここで、powerが前記音声特徴信号のエネルギー値、前記パラメータalphaが重み付け係数であり、前記パラメータＮが番号であり、包絡エネルギー検出ごとに必要なサンプリングポイント数を表し、前記x(n)が或る時点における音声特徴信号の振幅値であり、
前記γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うのは、下式によってゼロ交差検出を行うことを含み、
0006596049.tif 000015
ここで、Ｚ_rateが音声特徴信号のゼロ交差率であり、ｎが離散時系列における一つの値であり、sgn[x]が下式を満たす、  
0006596049.tif 000016
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
一つのメインマイクと少なくとも一つの補助マイクとからなる送話端と、少なくとも一つのスピーカからなる受話端とを含むハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置であって、
送話端の初期の第一の採集角度内で音声特徴信号のスキャンを行い、前記第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、仮想アレイエレメント位置決め及び音声特徴信号検出によって、前記第一の採集角度内で前記第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するための音声特徴確定手段と、
前記送話端を、当該第二の採集角度によって確定された方向に較正するための方向較正手段と、
前記受話端における一つのスピーカの仮想スピーカを設けて、当該スピーカとその仮想スピーカとの接続線が前記γ１方向を指向するようにするとともに、第三の採取角度であって、それに含まれた領域範囲が、前記第二の採取角度によって確定された方向を含む第三の採取角度を定義し、前記送話端を較正する時に確定した前記音声特徴信号の方向を利用して前記受話端に対して較正を行うための受話端位置決め手段と、
を含むことを特徴とするハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置。
【請求項５】
前記音声特徴確定手段は、
前記送話端の初期の前記第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号があるとスキャンされた後、γ１方向に沿って、前記メインマイクを通って逆延長線を引くとともに、前記メインマイクを円心として、前記メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を半径とする円を描いて、前記円弧と前記逆延長線とが交わった位置を前記メインマイクの仮想マイクロホンと確定するための仮想マイクロホン作成手段と、
前記メインマイクと前記メインマイクの仮想マイクロホンとを新しい音声アレイとするとともに、前記第一の採集角度より小さい角度β１を定義し、前記角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断し、もし音声特徴信号がある場合、前記角度β１を前記第二の採集角度と確認し、もし音声特徴信号がない場合、前記メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を対称軸として、角度β１の前記対称軸に関してのミラー角度β２を定義し、前記角度β２を前記第二の採集角度と確認するための角度確認手段と、
を含み、
前記角度確認手段は、更に、
γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行い、前記エネルギー検出値が第一の所定閾値より大きい場合、前記γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行い、
前記γ１方向の音声特徴信号のゼロ交差率が第二の所定閾値に達した場合、前記角度β１内に音声特徴信号があると確認するために用いられ、
前記角度確認手段は、包絡検出手段とゼロ交差検出手段とを含み、
包絡検出手段は、下式によってγ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行うために用いられ、  
0006596049.tif 000017
ここで、powerが音声特徴信号のエネルギー値であり、前記パラメータalphaが重み付け係数であり、前記パラメータＮが番号であり、包絡エネルギー検出ごとに必要なサンプリングポイント数を表し、前記x(n)が或る時点における音声特徴信号の振幅値であり、
ゼロ交差検出手段は、下式によって前記γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うために用いられ、
0006596049.tif 000018
ここで、Ｚ_rateが音声特徴信号のゼロ交差率であり、ｎが離散時系列における一つの値であり、sgn[x]が下式を満たす、
0006596049.tif 000019
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
一つのメインマイク及び少なくとも一つの補助マイクからなる送話端と、少なくとも一つのスピーカからなる受話端と、請求項４又は５に記載の装置と、を含むことを特徴とするハンズフリー通話機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンズフリー通話機器分野に関し、具体的に、ハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法、装置及びハンズフリー通話機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術におけるハンズフリー通話機器、例えばスマート腕時計、スマートブレスレット等のスマート腕部装着型機器は、ハンズフリー通話モードの時に、スマート腕時計とユーザの口との相対的な位置の不確定性のため、通常、比較的に大きな音声保護角度を用いることになり、音声のピックアップと同時に、環境雑音も多く採集するようになる。その結果、送話の信号対雑音比に影響してしまい、同時に、スマート腕時計等のハンズフリー通話機器のスピーカから発した音は、通話人自身が聞こえるだけではなく、その付近にいる他の人も聞こえるため、比較的プライベートな情報が漏れやすくなる。要するに、送話端及び受話端の上記欠陥によって、従来技術においてハンズフリー通話機器の通話品質が高くない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ハンズフリー通話機器の通話時に、環境雑音が多く採集され、送話の信号対雑音比が低いという問題を解決するために、ハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法、装置及びハンズフリー通話機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの局面によれば、一つのメインマイクと少なくとも一つの補助マイクとからなる送話端を含むハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法が提供されており、
当該方法は、
送話端の初期の第一の採集角度内でスキャンを行うステップと、
第一の採集角度内で音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、第一の採集角度内で第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するステップと、
送話端を、当該第二の採集角度によって確定された方向に較正するステップと、を含む。
【０００５】
ここで、第一の採集角度内で音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、第一の採集角度内に初期採集角度より小さい第二の採集角度を確定することは、
送話端の初期の第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号があるとスキャンされた後、γ１方向に沿って、メインマイクを通って逆延長線を引くとともに、メインマイクを円心として、メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を半径とする円を描いて、円弧と逆延長線とが交わった位置をメインマイクの仮想マイクロホンと確定することと、
メインマイクとメインマイクの仮想マイクロホンとを新しい音声アレイとするとともに、第一の採集角度より小さい角度β１を定義し、角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断し、もし音声特徴信号がある場合、角度β１を第二の採集角度と確認することと、
もし音声特徴信号がない場合、メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を対称軸として、角度β１の対称軸に関してのミラー角度β２を定義し、角度β２を第二の採集角度と確認することと、を含む。
【０００６】
ここで、角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断することは、
γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行い、エネルギー検出値が第一の所定閾値より大きい場合、γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うことと、
γ１方向の音声特徴信号のゼロ交差率が第二の所定閾値に達した場合、角度β１内に音声特徴信号があると確認することと、を含む。
【０００７】
ここで、γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行うことは、
下式によって包絡エネルギー検出を行うことを含む。
0006596049.tif 000002
ここで、powerが音声特徴信号のエネルギー値であり、パラメータalphaが重み付け係数であり、パラメータＮが番号であり、包絡エネルギー検出ごとに必要なサンプリングポイント数を表し、前記x(n)が或る時点における音声特徴信号の振幅値である。
γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うことは、下式によってゼロ交差検出を行うことを含む。
0006596049.tif 000003
ここで、Ｚ_rateが音声特徴信号のゼロ交差率であり、ｎが離散時系列における一つの値であり、sgn[x]が下式を満たす。
0006596049.tif 000004
【０００８】
ここで、ハンズフリー通話機器は、少なくとも一つのスピーカからなる受話端を更に含み、
当該方法は、
受話端における一つのスピーカの仮想スピーカを設けて、当該スピーカとその仮想スピーカとの接続線がγ１方向を指向するようにするとともに、第二の採集角度によって確定された方向を指向する第三の採集角度を定義するステップを更に含む。
【０００９】
本発明のもう一つの局面によれば、ハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置が提供されており、
当該装置は、
送話端の初期の第一の採集角度内でスキャンを行い、第一の採集角度内で音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、第一の採集角度内で第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するための音声特徴確定手段と、
送話端を、当該第二の採集角度によって確定された方向に較正するための方向較正手段と、を含む。
【００１０】
当該装置は、送話端の初期の第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号があるとスキャンされた後、γ１方向に沿って、メインマイクを通って逆延長線を引くとともに、メインマイクを円心として、メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を半径とする円を描いて、円弧と逆延長線とが交わった位置をメインマイクの仮想マイクロホンと確定するための仮想マイクロホン作成手段と、
メインマイクとメインマイクの仮想マイクロホンとを新しい音声アレイとするとともに、第一の採集角度より小さい角度β１を定義し、角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断し、もし音声特徴信号がある場合、角度β１を第二の採集角度と確認し、もし音声特徴信号がない場合、メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を対称軸として、角度β１の対称軸に関してのミラー角度β２を定義し、角度β２を第二の採集角度と確認するための角度確認手段と、を更に含む。
【００１１】
ここで、角度確認手段は、更に、
γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行い、エネルギー検出値が第一の所定閾値より大きい場合、γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行い、
γ１方向の音声特徴信号のゼロ交差率が第二の所定閾値に達した場合、角度β１内に音声特徴信号があると確認するために用いられる。
【００１２】
ここで、角度確認手段は、包絡検出手段とゼロ交差検出手段とを含み、
包絡検出手段は、下式によってγ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行うために用いられる。
0006596049.tif 000005
ここで、powerが音声特徴信号のエネルギー値であり、パラメータalphaが重み付け係数であり、Ｎが番号であり、包絡エネルギー検出ごとに必要なサンプリングポイント数を表し、前記x(n)が或る時点における音声特徴信号の振幅値である。
ゼロ交差検出手段は、下式によってγ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うために用いられる。
0006596049.tif 000006
ここで、Ｚ_rateが音声特徴信号のゼロ交差率であり、ｎが離散時系列における一つの値であり、sgn[x]が下式を満たす。
0006596049.tif 000007
【００１３】
当該装置は、受話端における一つのスピーカの仮想スピーカを設けて、当該スピーカとその仮想スピーカとの接続線がγ１方向を指向するようにするとともに、第三の採集角度であって、それに含まれた領域範囲が、前記第二の採集角度によって確定された方向を含む第三の採集角度を定義するための受話端位置決め手段を更に含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のようなハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法及び装置は、送話端に対して音声較正及び位置決めを行って、送話端の音声ピックアップ角度を相対的に精確な範囲内に絞ることにより、送話端にピックアップされた音声信号に多くの環境雑音が含まれ、音声の信号対雑音比に影響してしまうことが回避され、ハンズフリー通話機器の通話品質が高くないという問題が解決され、ハンズフリー通話機器の通話品質が向上する。
【００１５】
本願のその他の特徴及び利点は、以下の明細書で説明され、その一部は明細書から自明になり、又は、本願を実施することにより理解に至る。本願の目的及びその他の利点は、明細書、特許請求の範囲及び図面に特定した構造により実現及び獲得可能である。
【００１６】
図面は、本発明に対する更なる理解を提供すると同時に、明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例とともに本発明を解釈するために用いられ、本発明に対する制限にならない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一つの実施例によるハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一つの実施例によるハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法の原理模式図である。
【図３ａ】本発明の一つの実施例による送話端を較正する模式図である。
【図３ｂ】本発明の一つの実施例による送話端を較正する模式図である。
【図４】本発明の一つの実施例による音声特徴信号を確定するフローチャートである。
【図５】本発明の一つの実施例による受話端を較正する模式図である。
【図６】本発明の一つの実施例によるハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の核となる思想は、マイクロホンアレイ音源位置決め技術により音声源の方向をリアルタイムに追跡するとともに、初期音声保護角度より小さい音声保護角度を確定して音声ピックアップを行うことで、周囲環境雑音の干渉を大幅に低減し、送話の信号対雑音比を向上させる目的を達成することができ、同時に、音声源の方位情報を利用してスピーカアレイに対して方向補償を行うことで、その発した音がちょうど音声源を指向するようになり、受話のプライバシーが向上する。
【００１９】
図１は、本発明の一つの実施例による、一つのメインマイクと少なくとも一つの補助マイクとからなる送話端を含むハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法のフローチャートである。
【００２０】
図１を参照して、当該方法は、
送話端の初期の第一の採集角度内でスキャンを行うステップＳ１１０と、
第一の採集角度内で音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、第一の採集角度内で第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するステップＳ１２０と、
送話端を、当該第二の採集角度によって確定された方向に較正するステップＳ１３０と、
を含む。
【００２１】
上記ステップによって、送話端の音声保護角度を比較的に小さな角度内に絞るとともに、改めて確定した比較的に小さな角度内で音声ピックアップを行うため、環境雑音の音声信号への干渉が回避され、送話の信号対雑音比が向上し、更に、ハンズフリー通話機器の通話品質が向上する。
【００２２】
図２は、本発明の一つの実施例によるハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる方法の原理模式図である。
図２を参照して、当該ハンズフリー通話機器１は、送話端と受話端とを含み、
送話端がメインマイクＭＩＣ−ａと補助マイクＭＩＣ−ｂとを含み、受話端がメインスピーカＳＰＫ−ａと補助スピーカＳＰＫ−ｂとを含み、
角度αが送話端の初期のスキャン角度であり、通常、通信する際、送話端が信号を採集し、まずは比較的に大きな採集角度αに従ってスキャンを行い、角度α内で音声特徴信号がスキャンされた後、採集角度を角度βに絞り、このように、送話端音声位置決めという目的を実現する。送話端音声位置決めのプロセスとしては、送話端が初期のスキャン角度α内で音声特徴信号のスキャンを行い、β角度内に音声特徴信号があると確定した場合、送話端を、当該角度によって確定された方向に位置決めし、当該角度によって確定された方向が即ちユーザの発話した位置又は方位となる（図２に示すように、角度βの開いた範囲がちょうど人の頭の位置をカバーしており、角度αと比べて、人の頭に対する位置決めがより正確となる）。本発明による方法の役割は、初期のスキャン角度を比較的に小さな第二の採集角度βに絞ることで、音声保護角度が比較的に小さくなり、ユーザの発話した位置をより正確に位置決めし、音声信号における環境雑音を低減し、音声品質を向上させることができる。
【００２３】
図３ａは、本発明の一つの実施例による送話端を較正する模式図である。図３ａを参照して、符号１がハンズフリー通話機器を、２が補助スピーカを、３が補助マイクを、４がメインマイクの仮想マイクロホンをそれぞれ表す。
【００２４】
本発明によるハンズフリー通話機器を向上させる具体的な実現方式は、下記の通りである。
【００２５】
図３ａを参照して、通信する際、送話端がまず比較的に大きな第一の採集角度αで音声スキャンを行い、第一の採集角度α内でγ１方向に音声特徴信号があるとスキャンされた後、メインマイクＭＩＣ−ａのγ１方向を通る逆延長線に、仮想マイクロホンであって、メインマイクＭＩＣ−ａを円心として、メインマイクＭＩＣ−ａと補助ＭＩＣ−ｂとの接続線を半径とする円弧に位置する仮想マイクロホンＭＩＣ−ｃを設け、そして、メインマイクＭＩＣ−ａ及び仮想マイクロホンＭＩＣ−ｃによって新しいアレイを構成し、新しいアレイの指向角を非常に小さい第二の採集角度β１と定義し、角度β１がγ１方向における比較的に小さい範囲を指向し、β１の値が、異なる適用場面に応じて具体的に選択される。
【００２６】
補助アレイエレメントがないため、二つのドットアレイエレメント（ＭＩＣ−ａ及びＭＩＣ−ｃ）からなるアレイによって、音声方向がメインマイクＭＩＣ−ａと補助ＭＩＣ−ｂとの接続線の左側（γ１）から来ているか、それとも右側（γ２）から来ているかを区分するのは困難である。本発明による方法の核となる内容の一つは、仮想マイクロホンＭＩＣ−ｃによって判断を行うことであり、判断する方法として、まず、図３ａにおけるγ１方向に仮想マイクロホンＭＩＣ−ｃを設けて指向角β１を形成し、β１指向角内における音声特徴信号をリアルタイムに判断し、音声特徴信号が見つかった場合、指向角β１を送話端の第二の採集角度と確定し、送話端を、当該第二の採集角度（β１）によって確定された方向に較正する。音声特徴信号が見つからなかった場合、直ちにメインマイクＭＩＣ−ａと補助ＭＩＣ−ｂとの接続線のミラー反対側に改めて仮想マイクロホンＭＩＣ−ｃを設けて音声の方向を判断する。
【００２７】
図３ｂは、本発明の一つの実施例による送話端を較正する模式図である。図３ｂを参照して、符号１がハンズフリー通話機器を、２が補助スピーカを、３が補助マイクを、４がメインマイクの仮想マイクロホンをそれぞれ表す。
【００２８】
図３ａに記載のβ１の指向角度内に音声特徴信号が見つからなかった場合、図３ｂに記載のメインマイクＭＩＣ−ａと補助マイクＭＩＣ−ｂとの接続線のもう一方の側にβ１の対称角β２を設け、β２の角度内に音声特徴信号があると確定すると、送話端をβ２によって確定された方向に較正する。上記ステップを通じて、送話端の位置決め及び較正が完成され、音声ピックアップの指向性が向上する。
【００２９】
以下、音声特徴信号の判断を結合して、送話端の位置決めを具体的に説明する。
【００３０】
図４は、本発明の一つの実施例による音声特徴信号を確定するフローチャートであり、図４を参照して、角度β１内に音声特徴信号があるか否かを具体的にリアルタイムに判断することは、
１、信号を採集し、当該採集された信号が即ちスキャンされたγ１方向の音声特徴信号となることと、
２、当該音声特徴信号に対して包絡検出を行うとともに、エネルギー値が第一の所定閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合、当該音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行い、大きくない場合、戻って音声特徴信号の方向及び音声特徴信号を改めて確定することと、
３、当該音声特徴信号のゼロ交差率を判断し、当該ゼロ交差率が第二の所定閾値より大きい場合、当該採集角度β１内に音声特徴信号があると確定し、当該指向角β１を比較的に小さな第二の採集角度として、更に、当該第二の採集角度によって送話端を較正することと、を含む。
【００３１】
本実施例において、γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行うことは、下式によって包絡エネルギー検出を行うことを含み。
0006596049.tif 000008
ここで、powerが音声特徴信号のエネルギー値であり、パラメータalphaが重み付け係数であり、パラメータＮが番号であり、包絡エネルギー検出ごとに必要なサンプリングポイント数を表し、前記x(n)が或る時点における音声特徴信号の振幅値である。また、alphaとＮとの二つのパラメータを調節することにより検出感度を制御し、包絡エネルギー検出の安定性を保証し、いったん包絡エネルギーpowerが第一の所定閾値（実際の状況に応じて設定されるもの）より大きいと検出されると、ゼロ交差率検出ステップに入る。
【００３２】
γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うことは、下式によってゼロ交差検出を行うことを含み。
0006596049.tif 000009
ここで、Ｚ_rateが音声特徴信号のゼロ交差率であり、ｎが離散時系列における一つの値であり、sgn[x]が下式を満たす。
0006596049.tif 000010
ゼロ交差率Ｚ_rateが第二の所定閾値より大きい場合、β１角度内における採集信号に音声特徴信号があると見なされ、音声動作だと判定される。
【００３３】
β１角度内に音声特徴信号があると判断した後、送話端を、角度β１によって確定された範囲に位置決めして較正する。もしβ１角度内に音声特徴信号がない（γ１が音声源方向ではない）場合、ＭＩＣ−ａとＭＩＣ−ｂとの接続線に関してβ１と対称する角度β２内に音声特徴信号があるか否かを判断し、このときも、包絡エネルギー検出及びゼロ交差検出によってβ２内における音声特徴信号を更に検証してもよい。
【００３４】
以上より、仮想アレイエレメント位置決め及び音声特徴信号検出によって、送話端の正確な位置決めが実現される。
【００３５】
図５は、本発明の一つの実施例による受話端を較正する模式図である。符号１がハンズフリー通話機器を、２が補助スピーカを、３がメインマイクをそれぞれ表す。
【００３６】
送話端の位置決めの完了後、音声源の方位情報を利用して、スピーカアレイに対して方向補償を行うことで、スピーカアレイの発した音がちょうど音声源を指向するようにして、即ち、スピーカアレイの発声方向を、送話端が位置決めされたユーザの発話した位置、即ち、第二の採集角度によって確定された方向に、できる限り調整することで、受話のプライバシーを向上させる。具体的には、仮想アレイエレメント技術を適用してスピーカＳＰＫ−ｂに対して仮想化を行い、仮想スピーカＳＰＫ−ｃとスピーカＳＰＫ−ａとの接続線が音声方向を指向するようにし、そして、指向角度を設けて、当該第三の採集角度のカバレッジ領域（即ち、第三の採集角度に含まれた音響伝播の領域範囲）が第二の採集角度によって確定された音声方向を覆うようにすればよく（図５に示すように、ＳＰＫ−ａ下方の角度の開いた範囲が人の頭の位置をカバーする）、好ましくは、当該第三の採集角度が、前記第二の採集角度によって確定された音声方向を直接に指向する。
【００３７】
図５を参照して、当該ハンズフリー通話機器は、少なくとも一つのスピーカからなる受話端を更に含み、第二の採集角度及び方向を確定して送話端の較正を完成した後、当該方法は、ハンズフリー機器の受話端に対して較正を行い、受話端における一つのスピーカの仮想スピーカを設けて、当該スピーカとその仮想スピーカとの接続線がγ１方向を指向するようにするとともに、第二の採集角度によって確定された方向を指向する第三の採集角度を定義するステップを更に含み、第三の採集角度が、実際に、音を再生する角度範囲であり、当該角度範囲には、第二の採集角度及び方向が含くまれることにより、スピーカができるだけ正確に音声源の方位に向かって再生し、音声再生範囲が絞られ、受話のプライバシーが向上する。
【００３８】
ハンズフリー通話機器の使用中に、マイクロホンとスピーカとの間の距離が近いため、送話端を較正する時に確定した音声特徴信号の方向を利用して受話端に対して較正を行うことができる。
【００３９】
図５を参照して、メインスピーカＳＰＫ−ａ及びγ１方向を通る逆延長線に、補助スピーカＳＰＫ−ｂの仮想スピーカＳＰＫ−ｃであって、メインスピーカＳＰＫ−ａを円心として、メインスピーカＳＰＫ−ａと補助スピーカＳＰＫ−ｂとの接続線を半径とする円弧に位置する仮想スピーカＳＰＫ−ｃを設け、メインスピーカＳＰＫ−ａ及び仮想スピーカＳＰＫ−ｃによって新しいアレイを構成し、新しいアレイの指向角を第三の採集角度と定義する。当該第三の採集角度が、送話端を較正する時に確定した第二の採集角度によって確定された方向を指向するようにして、受話端の位置決め及び較正を完成する。
【００４０】
理解できるように、図３ａ、３ｂ及び図５に示した角度は、送話端及び受話端を位置決めする際の角度範囲を模式的に説明するためのものであり、図面に示した角度が実際の角度の大きさではない。本発明の実施例は、送話端に対して位置決め及び較正を行うことでハンズフリー音声信号の信号対雑音比を向上させ、受話端を位置決めすることで受話のプライバシーを向上させる。
【００４１】
以上をまとめると、本発明のようなハンズフリー機器の通話品質を向上させる方法は、送話端の較正及び受話端の較正を行うことで、周囲環境雑音の干渉を低減し、送話の信号対雑音比を向上させ、ハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる目的を達成している。そして、スピーカアレイに対して方向補償を行うことで、その発した音がちょうど音声を指向するようにして、受話のプライバシーを向上させ、ユーザエクスペリエンスを向上させている。本方法は、スマート腕時計等のハンズフリー通話機能を有するスマート機器に適用可能であり、スマート機器の通話性能を大いに向上させることができる。
【００４２】
本発明のもう一つの局面によれば、ハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置が提供されており、図６は、本発明の一つの実施例によるハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置のブロック図である。
当該装置６００は、
送話端の初期の第一の採集角度内でスキャンを行い、第一の採集角度内で音声特徴信号がスキャンされた後、当該音声特徴信号の方向に従って、第一の採集角度内で第一の採集角度より小さい第二の採集角度を確定するための音声特徴確定手段６０１と、
送話端を、当該第二の採集角度によって確定された方向に較正するための方向較正手段６０２と、を含む。
【００４３】
当該装置は、
送話端の初期の第一の採集角度内でγ１方向に音声特徴信号があるとスキャンされた後、γ１方向に沿って、メインマイクを通って逆延長線を引くとともに、メインマイクを円心として、メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を半径とする円を描いて、円弧と逆延長線とが交わった位置をメインマイクの仮想マイクロホンと確定するための仮想マイクロホン作成手段と、
メインマイクとメインマイクの仮想マイクロホンとを新しい音声アレイとするとともに、第一の採集角度より小さい角度β１を定義し、角度β１内に音声特徴信号があるか否かをリアルタイムに判断し、もし音声特徴信号がある場合、角度β１を第二の採集角度と確認し、もし音声特徴信号がない場合、メインマイクといずれか一つの補助マイクとの接続線を対称軸として、角度β１の対称軸に関してのミラー角度β２を定義し、角度β２を第二の採集角度と確認するための角度確認手段と、を更に含む。
【００４４】
ここで、角度確認手段は、更に、
γ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行い、エネルギー検出値が第一の所定閾値より大きい場合、γ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行い、
γ１方向の音声特徴信号のゼロ交差率が第二の所定閾値に達した場合、角度β１内に音声特徴信号があると確認するために用いられる。
【００４５】
角度確認手段は、包絡検出手段とゼロ交差検出手段とを含み、
包絡検出手段は、下式によってγ１方向の音声特徴信号に対して包絡エネルギー検出を行うために用いられる。
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ここで、powerが音声特徴信号のエネルギー値であり、パラメータalphaが重み付け係数であり、Ｎが番号であり、包絡エネルギー検出ごとに必要なサンプリングポイント数を表し、前記x(n)が或る時点における音声特徴信号の振幅値である。
ゼロ交差検出手段は、下式によってγ１方向の音声特徴信号に対してゼロ交差率検出を行うために用いられる。
0006596049.tif 000012
ここで、Ｚ_rateが音声特徴信号のゼロ交差率であり、ｎが離散時系列における一つの値であり、sgn[x]が下式を満たす。
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【００４６】
当該装置は、受話端における一つのスピーカの仮想スピーカを設けて、当該スピーカとその仮想スピーカとの接続線がγ１方向を指向するようにするとともに、第三の採集角度であって、それに含まれた領域範囲が、前記第二の採集角度によって確定された方向を含む第三の採集角度を定義するための受話端位置決め手段を更に含む。
【００４７】
本発明のもう一つの局面によれば、一つのメインマイク及び少なくとも一つの補助マイクからなる送話端と、少なくとも一つのスピーカからなる受話端と、上記のハンズフリー通話機器の通話品質を向上させる装置と、を含むハンズフリー通話機器が提供されている。
【００４８】
説明すべきなのは、本発明のハンズフリー通話機器は、送話端及び受話端を有するため、上記のハンズフリー通話品質を向上させる方法に従って、その受話端及び送話端で改善を行うことができるが、一部の適用場面では、ハンズフリー通話機器が送話端又は受話端のみを有し、このとき、本発明の具体的な実施例における受話端でハンズフリー通話品質を向上させる方法に従って、受話端を改善するか、もしくは、送話端でハンズフリー通話品質を向上させる方法に従って、送話端を改善することが可能である。即ち、本発明の受話端及び送話端のハンズフリー通話品質を向上させる方法は、単独で別々に実施してもよく、ここではその説明を繰り返さない。
【００４９】
上述したのは、あくまでも本発明の好ましい実施例であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神及び原則内になされた如何なる補正、同等置換、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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