(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ・コンテンツから源を分離する方法であって、前記オーディオ・コンテンツは複数のチャネルに基づくマルチチャネル・フォーマットのものであり、当該方法は：
前記複数のチャネルを使って各周波数帯域について前記オーディオ・コンテンツに対する主成分解析（PCA）を実行して、複数の成分を生成する段階であって、前記複数の成分の各成分はフル周波数帯域における複数の時間周波数タイルを含む、段階と；
前記複数の成分から前記時間周波数タイルのうち少なくとも一つをもつ少なくとも一つの優勢源を生成する段階と；
前記優勢源に基づいて空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツから源を分離する段階とを含み、
少なくとも一つの優勢源を生成することは：
複数の固有ベクトルを少なくとも一つのグループにクラスタリングする段階であって、各グループは複数の時間周波数タイルを含み、前記複数の固有ベクトルは前記複数のPCA成分から生成される、段階と；
時間を追って前記グループを追跡することによって前記優勢源を生成する段階とを含む、
方法。
【請求項２】
前記固有ベクトルを少なくとも一つのグループにクラスタリングすることが：
前記成分のすべてにおいてあらかじめ定義されたクラスタリング閾値以内の、初期値に対する差をもつ固有ベクトルを前記グループにクラスタリングすることを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記固有ベクトルを少なくとも一つのグループにクラスタリングすることが：
前記初期値と、前記複数の時間周波数タイルの直接性および前記複数の時間周波数タイルのエネルギー・レベルのうちの少なくとも一方とに基づいて、前記グループについての重心を推定することを含む、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
時間を追って前記グループを追跡することによって前記優勢源を生成することが：
現在の時間フレームについての初期値として、前の時間フレームについての推定された重心を割り当てること；または
現在の時間フレームについての初期値として、前の諸時間フレームにおいて推定された移動平均重心を割り当てること、
のうち少なくとも一方を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツから源を分離することが：
前記優勢源についての固有値の重心を推定し；
それらの重心に基づいて前記複数の成分のそれぞれの中の時間周波数タイルの空間的パラメータを推定し；
それらの重心に基づいて前記複数の成分のそれぞれの中の時間周波数タイルのスペクトル・パラメータを推定することを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツから源を分離することがさらに：
前記スペクトル・パラメータに基づいてガウシアン混合モデル・パラメータを計算し；
前記ガウシアン混合モデル・パラメータ、前記空間的パラメータおよび前記スペクトル・パラメータに基づいて各時間フレームにおける各源について最も確からしい状態を推定することを含む、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツから源を分離することがさらに：
混合パラメータおよびスペクトラム・パラメータについて初期化プロセスを実行し；
EM逐次反復プロセスによって前記スペクトラム・パラメータおよび前記混合パラメータを更新することを含む、
請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記初期化プロセスを実行することが：
前記空間的パラメータに基づいて混合パラメータを初期化すること；または
前記スペクトル・パラメータに基づいてスペクトラム・パラメータを計算すること
のうちの少なくとも一方を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
当該方法がさらに：
前記優勢源についての前記スペクトル・パラメータおよび前記空間的パラメータに基づいて前記オーディオ・コンテンツの源を再構成する段階と；
再構成された源をグラフィカル・ユーザー・インターフェースを通じて表現する段階とを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
オーディオ・コンテンツから源を分離するシステムであって、前記オーディオ・コンテンツは複数のチャネルに基づくマルチチャネル・フォーマットのものであり、当該システムは：
前記複数のチャネルを使って各周波数帯域について前記オーディオ・コンテンツに対する主成分解析（PCA）を実行して、複数の成分を生成するよう構成された成分解析ユニットであって、前記複数の成分の各成分はフル周波数帯域における複数の時間周波数タイルを含む、成分解析ユニットと；
前記複数の成分から前記時間周波数タイルのうち少なくとも一つをもつ少なくとも一つの優勢源を生成するよう構成された源生成ユニットと；
前記優勢源に基づいて空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツから源を分離するよう構成された源分離ユニットとを有しており、
前記源生成ユニットは：
複数の固有ベクトルを少なくとも一つのグループにクラスタリングするよう構成されたクラスタリング・ユニットであって、各グループは複数の時間周波数タイルを含み、前記複数の固有ベクトルは前記複数のPCA成分から生成される、クラスタリング・ユニットと；
時間を追って前記グループを追跡することによって前記優勢源を生成するよう構成された追跡ユニットとを有する、
システム。
【請求項１１】
前記クラスタリング・ユニットが、前記成分のすべてにおいてあらかじめ定義されたクラスタリング閾値以内の、初期値に対する差をもつ固有ベクトルを前記グループにクラスタリングするよう構成されている、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記クラスタリング・ユニットがさらに：
前記初期値と、前記複数の時間周波数タイルの直接性および前記複数の時間周波数タイルのエネルギー・レベルのうちの少なくとも一方とに基づいて、各クラスターについての重心を推定するよう構成されている、
請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記追跡ユニットが：
現在の時間フレームについての初期値として、前の時間フレームについての推定された重心を割り当てるよう構成された前の重心割り当てユニット；または
現在の時間フレームについての初期値として、前の諸時間フレームにおいて推定された移動平均重心を割り当てるよう構成された移動平均重心割り当てユニット
の少なくとも一方を有する、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記源分離ユニットが：
前記優勢源についての固有値の重心を推定するよう構成された重心推定ユニットと；
それらの重心に基づいて前記複数の成分のそれぞれの中の時間周波数タイルの空間的パラメータを推定するよう構成された空間的源分離ユニットと；
それらの重心に基づいて前記複数の成分のそれぞれの中の時間周波数タイルのスペクトル・パラメータを推定するよう構成されたスペクトル源分離ユニットとを有する、
請求項１０記載のシステム。
【請求項１５】
前記源分離ユニットがさらに：
前記スペクトル・パラメータに基づいてガウシアン混合モデル・パラメータを計算するよう構成されたガウシアン混合モデル・パラメータ計算ユニットと；
前記ガウシアン混合モデル・パラメータ、前記空間的パラメータおよび前記スペクトル・パラメータに基づいて各時間フレームにおける各源について最も確からしい状態を推定するよう構成された状態推定ユニットとを有する、
請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記源分離ユニットがさらに：
混合パラメータおよびスペクトラム・パラメータについて初期化プロセスを実行するよう構成された初期化ユニットと；
EM逐次反復プロセスによって前記スペクトラム・パラメータおよび前記混合パラメータを更新するよう構成されたパラメータ更新ユニットとを有する、
請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記初期化ユニットが：
前記空間的パラメータに基づいて混合パラメータを初期化するよう構成されたパラメータ初期化ユニット；または
前記スペクトル・パラメータに基づいてスペクトラム・パラメータを計算するよう構成されたスペクトラム・パラメータ計算ユニット
のうちの少なくとも一方を有する、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
当該システムがさらに：
前記優勢源についての前記スペクトル・パラメータおよび前記空間的パラメータに基づいて前記オーディオ・コンテンツの源を再構成するよう構成された源再構成ユニットと；
再構成された源をグラフィカル・ユーザー・インターフェースを通じて表現するよう構成された源表現ユニットとを有する、
請求項１０記載のシステム。
【請求項１９】
オーディオ・コンテンツから源を分離するためのコンピュータ・プログラム・プロダクトであって、当該コンピュータ・プログラム・プロダクトは非一時的なコンピュータ可読媒体上に有体に記憶されており、実行されたときに請求項１ないし９のうちいずれか一項記載の方法の段階を機械に実行させる機械実行可能命令を有する、コンピュータ・プログラム・プロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は2015年2月16日に出願された中国特許出願第201510085195.9号および2015年2月26日に出願された米国仮特許出願第62/121,125号の優先権を主張するものである。各出願の内容はここに参照によってその全体において組み込まれる。
【０００２】
技術
本稿に開示される実施形態は概括的にはオーディオ・コンテンツ処理に関し、より詳細には、マルチチャネル・フォーマットのオーディオ・コンテンツからの源を分離するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
伝統的に、マルチチャネル・フォーマット（たとえばステレオ、5.1、7.1など）のオーディオ・コンテンツは、スタジオにおいて異なるオーディオ信号を混合することによって作り出されるか、現実の環境において同時に音響信号を記録することによって生成される。混合されたオーディオ信号またはコンテンツは、いくつかの異なる源を含むことがある。源分離は、たとえばモノ信号および空間的情報、スペクトル情報などを含むメタデータによってオーディオ・コンテンツを再構成するために、それぞれの源の情報を識別するタスクである。
【０００４】
一つまたは複数のマイクロフォンを使って聴覚シーンを記録するとき、多様なその後のオーディオ処理タスクの間での使用に好適となりうるよう、音源に依存する情報が分離されることが好ましい。いくつかの例は、空間的オーディオ符号化、リミックス／再オーサリング、3D音分解および合成、多様な目的（たとえば自動発話認識）のための信号向上／ノイズ抑制を含みうる。したがって、源分離がうまくいくことで、改善された多用途性およびよりよい性能が達成できる。捕捉プロセスに関わった源の事前情報（たとえば、記録装置の属性、部屋の音響属性など）が利用可能でないときは、分離プロセスはブラインド源分離〔ブラインド音源分離〕（BSS:  blind  source  separation）と呼ぶことができる。
【０００５】
従来、ガウシアン混合モデル（GMM:  Gaussian  Mixture  Model）および非負行列因子分解（NMF:  Non-negative  Matrix  Factorization）のような源分離のためのいくつかの統計的モデルが、源分離を実現するために広く適用されてきた。しかしながら、これらのアルゴリズム（たとえばGMMまたはNMFモデル）は目的関数の停留点への収束するだけである。よって、これらのアルゴリズムは次の点でパラメータ初期化に敏感である：１）最終結果がパラメータ初期化に強く依存する；２）収束の速さがパラメータ初期化に依存して有意に変化する；３）これらのアルゴリズムは源信号の実際の数を識別することができず、よって通例、源の数、スペクトル・ベース（spectral  base）などといった事前情報を必要とする。従来システムでは、もとの源情報がオラクル初期化のために使われるが、そのような情報は通例利用可能ではないので、これはたいていの現実世界の応用については実際的ではない。さらに、いくつかの応用では、トレーニング・データが必要とされることがある。しかしながら、トレーニング・データから学習された源モデルは現実的な場合においてはいい性能を発揮しない傾向があるという事実のため、実際上は困難が生じる。これは、一般には、混合中の源の、モデルと実際の属性との間に不一致があるという事実に起因する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Simon  Arberet,  Alexey  Ozerov,  Remi  Gribonaval,  Frederic  Bimbot、“Blind  Spectral-GMM  Estimation  for  Underdetermined  Instantaneous  Audio  Source  Separation”、ICA,  2009。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑み、当技術分野においては、いかなる事前情報も知ることなしにオーディオ・コンテンツから源を分離するための解決策が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のおよび他の潜在的な問題に対処するために、本稿に開示される例示的実施形態は、オーディオ・コンテンツからの源を分離するための方法およびシステムを提案する。
【０００９】
ある側面では、本稿に開示される例示的実施形態は、オーディオ・コンテンツからの源を分離する方法であって、前記オーディオ・コンテンツは複数のチャネルに基づくマルチチャネル・フォーマットのものである、方法を提供する。本方法は、前記複数のチャネルの各チャネルについてのオーディオ・コンテンツに対して成分解析を実行して複数の成分を生成することを含む。前記複数の成分の各成分はフル周波数帯域における複数の時間周波数タイルを含む。前記複数の成分から前記時間周波数タイルのうち少なくとも一つをもつ少なくとも一つの優勢源を生成し、該優勢源に基づいて空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツからの源を分離する。これに関する実施形態はさらに、対応するコンピュータ・プログラム・プロダクトを含む。
【００１０】
もう一つの側面では、本稿に開示される例示的実施形態は、オーディオ・コンテンツからの源を分離するシステムであって、前記オーディオ・コンテンツは複数のチャネルに基づくマルチチャネル・フォーマットのものである、システムを提供する。本システムは、前記複数のチャネルの各チャネルについてのオーディオ・コンテンツに対して成分解析を実行して複数の成分を生成するよう構成された成分解析ユニットを含む。前記複数の成分の各成分はフル周波数帯域における複数の時間周波数タイルを含む。源生成ユニットが、前記複数の成分から前記時間周波数タイルのうち少なくとも一つをもつ少なくとも一つの優勢源を生成するよう構成され、源分離ユニットが、該優勢源に基づいて空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツからの源を分離するよう構成される。
【００１１】
以下の記述を通じて、本稿に開示される例示的実施形態によれば、オーディオ・コンテンツから一つまたはいくつかの優勢源が分離できることが理解されるであろう。オーディオ・コンテンツからの分離された源は、そのような分離が源またはオーディオ・コンテンツの事前情報を必要としない（たとえば、分離は純粋にブラインド源分離に基づく）ので、有利である。空間的情報のようなメタデータをもつ再構成された源は、トランスデューサの数（たとえばステレオ・システム、5.1、7.1システムなど）に関わりなく、任意の再生システムにおいて精確に再生できる。さらに、メタデータをもつ再構成された源は、後処理段において簡単に操作され、改善され、結果として、ほとんどあらゆる音響システム（ヘッドフォンでもよい）におけるオーディオ・コンテンツの表現が、正確であり、よって没入的であるよう適応されることができる。本稿に開示される例示的実施形態によって達成される他の利点は、以下の記述を通じて明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
付属の図面を参照しての以下の詳細な説明を通じて、本稿に開示される例示的実施形態の上記および他の目的、特徴および利点がより把握しやすくなるであろう。図面においては、本稿に開示されるいくつかの例示的実施形態が例において、限定しない仕方で示される。
【図１】ある例示的実施形態に基づく、オーディオ・コンテンツから源を分離するための方法のフローチャートである。
【図２】ある例示的実施形態に基づく、諸成分を横断しての時間周波数タイルのクラスタリングの例を示す図である。
【図３】もう一つの例示的実施形態に基づく、オーディオ・コンテンツから源を分離するための方法のフローチャートである。
【図４】ある例示的実施形態に基づく、空間における源を表現するためのグラフィカル・ユーザー・インターフェース（GUI）の図である。
【図５】ある例示的実施形態に基づく、オーディオ・コンテンツから源を分離するためのシステムを示す図である。
【図６】本稿に開示される例示的実施形態を実装するために好適な例示的コンピュータ・システムのブロック図である。  諸図面を通じて、同じまたは対応する参照符号は同じまたは対応する部分を指す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本稿に開示される例示的実施形態の原理についてここで図面に示されるさまざまな例示的実施形態を参照して述べる。これらの実施形態の描出は単に当業者が本稿に開示される例示的実施形態をよりよく理解し、さらに実装することができるようにするためのものであり、いかなる仕方であれ範囲を限定することは意図されていない。
【００１４】
本稿に開示される例示的実施形態は、入力されるオーディオ・コンテンツがマルチチャネル・フォーマット、たとえば5.1、7.1またはステレオ・フォーマットであることを想定する。換言すれば、オーディオ・コンテンツについて少なくとも二つのチャネルが提供される。マルチチャネル・オーディオ・コンテンツは処理されて、源の空間的情報のようなメタデータをもつ複数のモノ・オーディオ・コンテンツにされることができる。源の数、スペクトル情報などといった事前情報を必要とする、もとのオーディオ・コンテンツから源を分離する従来の仕方とは異なり、本稿に開示される例示的実施形態は、いかなる事前情報もなしに源分離を実現することを意図する。たとえば、ブラインド源分離（BSS:  blind  source  separation）である。空間的オーディオ捕捉の場合のブラインド源分離は、マルチチャネル混合信号を源信号に分解し、混合パラメータおよび源の空間位置についての情報を表現することからなる。
【００１５】
ブラインド源分離を達成するために、本稿に開示される例示的実施形態は、オーディオ・コンテンツから源を分離するための方法およびシステムを提案する。実施形態は下記で与えられる。
【００１６】
本稿に開示される例示的実施形態は、Iチャネル入力をもつオーディオ・コンテンツを含み、該オーディオ・コンテンツはxi(t)、i＝1,…,I、t＝1,…,Tと表わすことができる。オーディオは短時間フーリエ変換（STFT:  Short-time  Fourier  transform）領域で処理されることができ、
【数１】
0006668366.tif 000002
となる。ここで、f＝1,…,Fは周波数ビン・インデックスであり、n＝1,…,Nは時間フレーム・インデックスである。オーディオ・コンテンツの混合モデルは行列形式で次のように呈示できる。
【００１７】
【数２】
0006668366.tif 000003
ここで、
【数３】
0006668366.tif 000004
はJ個の源〔ソース〕のSTFTを表わすスペクトル・パラメータを表わし、
【数４】
0006668366.tif 000005
は周波数依存し時間変化することができる空間的パラメータを表わし、
【数５】
0006668366.tif 000006
は加法的ノイズを表わす。
【００１８】
式(1)は、オーディオ・コンテンツがスペクトル・パラメータおよび空間的パラメータのようなパラメータならびにいくらかのノイズによって記述できることを説明している。
【００１９】
まず図１を参照する。図１は、本発明の例示的実施形態に基づく、オーディオ・コンテンツから源を分離するための方法１００のフローチャートを示している。
【００２０】
本稿に開示されるある例示的実施形態では、段階S101において、オーディオ・コンテンツに対する成分解析が実行される。段階S101を実行するために利用されるいくつかの成分解析手法がありうることを注意しておくべきである。単に例として、そのような手法は、主成分解析（PCA:  principal  component  analysis）、独立成分解析（ICA:  independent  component  analysis）、Bフォーマット解析などを含みうるが、それに限定されない。
【００２１】
本稿に開示されるある例示的実施形態では、PCA手法が採用される。これについては下記で詳細に示す。主成分解析（PCA）は、新しい座標系の軸がデータの最高分散の方向を向くよう、もとの座標系が回転されることを可能にする。該軸または新しい変数は主成分と呼ばれ、分散によって順序付けられる：第一の成分はデータの最高分散の方向を表わし、第二の成分の方向は第一の方向に直交する、残りの分散のうち最高のものを表わす。これは、所望される量の分散をカバーする成分空間を一緒になって張る必要な数の成分を得るよう、自然に拡張できる。成分はもとの座標系に対する特定の方向を記述するため、各成分は、ある程度、もとの変数のそれぞれに依存する。すなわち、各成分はすべてのもとの変数の線形結合である。PCAは、可能性としては相関している変数のマルチチャネル・オーディオ・コンテンツまたは信号を、主成分としての線形に無相関な信号の値の集合に変換するために、直交変換を使う。
【００２２】
しかしながら、本稿に開示される例示的実施形態は、成分解析をどのように実行するかを制限することは意図されておらず、変数をよく区別する複数の成分を生成するために、上記に挙げたような他の多くの手法が使用されうることを注意しておくべきである。たとえば、信号を加法的な構成成分に分離するために、独立成分解析が使われることができる。これは構成成分が非ガウシアン信号であり、互いに統計的に独立であることを想定することによる。この想定のもとに、Cfnの逆（Gfn）を推定し、次いで独立成分をsfn＝GfnXfnによって得るためにICAを実行する複数の仕方がある。
【００２３】
典型的な成分解析のためには、入力オーディオ・コンテンツはI個のチャネルをもつ。そして最も主な成分は、F個のスペクトル・ビンまたは周波数ビンにわたって疎に分布している（たとえば各ビンに一つの源のみ存在）高々J個の上位の優勢な源を含むことが想定される。本稿に開示されるある例示的実施形態によれば、各チャネルにおける各時間周波数（TF）タイルのモデルは、周囲信号（ambient  signal）、前記J個の最も優勢な源および残りのそれほど優勢でない源のうちの一つ（または0個）の和として定義されてもよい。それらの源は、空間的に知覚される位置Cfnに従って重み付けされる。
【００２４】
図２は、例示的実施形態に基づく、諸成分を横断しての時間周波数タイルのクラスタリングの例を示している。図２の横軸は、離散的に示されている時間フレームを表わし、縦軸は周波数インデックスを表わす。一つのチャネルについての時間フレームのそれぞれについて、段階S101において成分解析を実行した後に生成されるいくつかの成分がある。たとえば、図２では、三つの成分を含む時間フレーム２１０（n−1）が示されており、各成分は、それぞれある周波数範囲を表わすいくつかのTFタイルを含んでいる。同様に、三つの成分を含む時間フレーム２２０（n）が時間フレーム２１０（n−1）の右に示されている。
【００２５】
図１に示されるフローチャートに戻ると、段階S102において、各成分において、前記TFタイルのいくつかを用いて複数の優勢源が生成される。段階S102を実行するためには若干数のステップが使われることができる。本稿に開示されるある例示的実施形態では、段階S102の第一のサブステップは、固有値および固有ベクトルを計算することを含んでいてもよい。
【００２６】
優勢源を生成するために、成分解析のために使われる固有ベクトルが必要とされることがある。上記のPCAモデルに基づいて、各周波数帯域f＝1,…,Fについて、入力オーディオ・コンテンツに関する共分散行列が、たとえばチャネル間の相関を計算することによって、計算される。結果として得られるI×Iの共分散行列は、適切な時定数を用いて平滑化されてもよい。次いで、固有値λ1,fn＞λ2,fn＞…＞λI,fnを得るために固有ベクトル分解が実行される。固有値が得られた後、固有ベクトルv1,fn、v2,fn、…、vI,fnが固有値分解に基づいて生成されることができる（本稿では、各固有ベクトルはI次元行ベクトルとして記される）。ここで、第一の固有ベクトルv1,fnが、最も優勢な源に関係する。
【００２７】
固有ベクトルは、対応する成分におけるTFタイルの空間的情報（たとえば方向）を示す。よって、十分に近い（たとえば、距離または角度の点であらかじめ定義された閾値の範囲内の）固有ベクトルをもつTFタイルどうしは、同じ源に属すると想定されてもよい。近い方向をもつそれらのTFタイルは、各源についてのスペクトル・ベースを構築するためにクラスタリングされてもよい。まず、固有ベクトルの回転不定性が、各固有ベクトルの最初の要素が正であること、たとえばvk(1)∈R+を課すことによって、除去される。次いで、クラスタリングおよびマージ・プロセスが適用できる。クラスタリング・プロセスはJ個のクラスターを推定してもよく、マージ・プロセスは互いに十分に近い（このことはクラスターの重心間の距離または角度によって測ることができ、所定の閾値より小さい差が「十分に近い」）クラスターどうしを一つのクラスターにマージすることができる。それにより、マージ・プロセス後のクラスター、特に優勢源の数が高々Jになる。さらに、各クラスターにおけるTFタイルは、それぞれの対応する源のスペクトル・ベースを構築するために使用できる。ある特定の実施形態では、各源の、より正確な空間的推定を与えるために、K平均クラスタリング方法が適用されてもよい。源構築の後、前記源の数が決定でき、これらの源が優勢源と見ることができる。
【００２８】
ここで、クラスタリング・プロセスの詳細な説明が、図２によって示される例を参照して、以下で与えられる。簡単のため、三つの成分と二つの（潜在的な）源のみが図２には示されている。たとえばPCA手法を使っての座標系の回転後、第一の成分v1,fnのTFタイルの固有ベクトルが解析され、二つのグループにクラスタリングされることができる。ここで、白のTFタイルは源１に属し、黒のTFタイルは源２に属する。第一の成分を推定するために、TFタイルの固有ベクトルから初期クラスター中心（たとえば基準方向）までの差（距離または角度）が得られる。ここで、初期クラスター中心は、回転された座標系においてあらかじめ定義された値を割り当てられることができる。次いで、K平均のような逐次反復的な洗練手法が適用されて、F個のTFタイルをJ個のクラスターに分割する。ここで、各観測は、最も近い平均をもつクラスターに属する。各グループについてのクラスター重心は、第一の成分を処理した後に得られる。
【００２９】
次いで、第一の成分について推定された重心を使って、第二の成分のクラスタリングが実行されることができる。同じ周波数ビン内の異なる成分が常に異なる源に属するといういくつかの制約条件が設定されることができる。これは、PCA手法では定義により互いに直交するので、余弦距離によって反映されることもできる。
【００３０】
さらに、周囲ノイズを軽減するために何らかのプロセスが適用されることができる。第一に、タイルが、ある閾値より高い差をもって、すべての重心から逸脱していれば、それは、図２で点線のブロックでマークしたようにそのタイルが周囲ノイズに属することがありうることを示し、そのタイルは除外されることができる。第二に、クラスタリングは、最も優勢な成分（たとえば上位2個または3個の成分）に対して、あるいは周囲音と直接音の分離後の重み付けされた優勢な成分に対してのみ実行されることができる。周囲音と直接音の分離を実行することによって、重み付け利得が、混合信号における方向比（directional  ratio）であるよう推定されることができる。このプロセスは、「オーディオ信号の分解」と題する中国特許出願第201410357288.8によって詳細に記述されている。同出願はここに参照によってその全体において組み込まれる。以下では、重み付け利得はgi,fnと記される。これは、直接信号に属し周囲信号に属さないi番目の成分のTFタイルの部分を表わす。
【００３１】
本稿に開示されるある例示的実施形態では、それぞれの優勢源を時間を追って追跡するために、図２に示されるように、先行する諸フレーム（たとえば図２における時間フレーム(n−1)）において推定された重心が、現在フレーム（たとえば図２における時間フレーム(n)）におけるTFタイルのクラスタリングのための初期重心として、計算されることができる。本稿に開示されるある例示的実施形態では、先行する諸フレームの移動平均が、現在フレームについての初期重心として、計算されることができる。
【００３２】
ある例示的実施形態では、それぞれの優勢源のための、より正確なクラスター重心推定を得るために、重み付けK平均クラスタリング方法が使われる。重心を推定するために、より高いエネルギーをもつTFタイルに、より大きな重みが割り当てられてもよい。一方、より高い部分（gk,fnによって反映される）が源に属するTFタイルに、より大きな重みが割り当てられてもよい。よって、重み付けK平均における重み付け利得gk,fnwk,fnは、下記のように、gk,fnと規格化された固有値との積であると決定されることができる。
【００３３】
【数６】
0006668366.tif 000007
優勢源が段階S102で生成された後、空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータが、段階S103における源分離のために、優勢源に基づいて推定される。
【００３４】
固有ベクトルの重心は、上記のクラスタリング・プロセスを実行するときに推定されることができる。各源jは、固有ベクトル{vk,fn}jまたは重み付けされた固有ベクトル{gk,fn・vk,fn}jをもつTFタイルのクラスターを割り当てられることができる。各クラスターは、全体的なタイル集合の非自明なパーティションである。したがって、各源のスペクトル・パラメータのSTFT〔チルダ付きのsj,fn〕は次のようにタイルの和として再構成されることができる
【数７】
0006668366.tif 000008
各源の空間的メタデータは、
【数８】
0006668366.tif 000009
と記される固有ベクトルの対応する重心を使って、推定できる。
【００３５】
【数９】
0006668366.tif 000010
のフロベニウス・ノルムを課し、
【数１０】
0006668366.tif 000011
をしかるべくスケーリングすることによって、再規格化が適用されてもよい。この再規格化段階は、トリビアルなスケール不定性を解消するために使用できる。結果として、空間的パラメータCは次のように推定できる。
【００３６】
【数１１】
0006668366.tif 000012
図３は、本発明のもう一つの例示的実施形態に基づく、オーディオ・コンテンツから源を分離するための方法のフローチャートを示している。段階S301ないしS303は、図１を参照して上記した段階S101ないしS103に対応してもよく、よって段階S301ないしS303について詳細な説明を繰り返すことはしない。ひとたび空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータが得られれば、源は分離されることができ、オーディオ・コンテンツは再構成されることができるが、これらのパラメータを洗練するために使われるいくつかの追加的な手法がある。
【００３７】
段階S304では、ブラインド源分離（BSS）のよりよい結果を実現するために、スペクトル・パラメータおよび空間的パラメータは、ガウシアン混合モデル（GMM）および非負行列因子分解（NMF）のようないくつかの統計的手法を用いて洗練されることができる。
【００３８】
GMM手法では、各源はまず、有限集合の特性スペクトル形状、たとえば局所的パワー・スペクトル密度（PSD:  power  spectral  densities）によって駆動されるランダム変数の実現として表現されることができる。各局所的PSDは、何らかの特定の音イベントを記述する。GMM定式化のもとでは、j番目のオーディオ源についてのモデルΛjは、κ個の局所的PSD  {σ2k,f}、k＝1,2,…,κに対応するκ個の状態から構成されていてもよい。モデル化は各源について実行されるので、簡単のため下記ではjインデックスは省略する。
【００３９】
ある例示的実施形態では、j番目の源のSTFTは、平均0および対角共分散行列Σk＝diag［{σ2k,f}f］をもつランダムなガウシアン複素ベクトルと見ることができる。GMMは非特許文献１に一般的に記述されている。同文献はここに参照によってその全体において組み込まれる。
【００４０】
GMMはΛ＝{uk,Σk}kとしてパラメータ化できる。ここで、uk≧0は、Σkuk＝1を満たす各ガウシアン密度の重みである。全部含めて、j番目の源のSTFTのGMM確率分布関数は次のように書ける。
【００４１】
【数１２】
0006668366.tif 000013
ここで、Pは確率分布関数（PDF:  probability  distribution  function）を表わし、N(s;μ,Σ)は平均ベクトルμおよび対角共分散行列Σをもつ複素ガウシアン・ランダム・ベクトルsのPDFを表わし、よって
【数１３】
0006668366.tif 000014
である。
【００４２】
各源jについてのGMMパラメータΛjは通例、トレーニング・データのセットを使って別個に学習される。この特定の実施形態では、式(3)における混合から推定された
【数１４】
0006668366.tif 000015
が使われる。GMMパラメータは、最尤（ML:  maximum  likelihood）基準を最適化することに基づいて学習される：
【数１５】
0006668366.tif 000016
ある例示的実施形態では、ML基準の最適化は、期待値‐最大化（EM:  expectation-maximization）アルゴリズムを用いて得ることができる。
【００４３】
したがって、源のスペクトルGMMは
【数１６】
0006668366.tif 000017
によって得ることができる。源分離は、適応ウィーナー・フィルタリングを用いて実行されることができる：
【数１７】
0006668366.tif 000018
ここで、Kは、すべての源状態kj∈{1,2,…,κ}の組み合わせとして、混合状態
【数１８】
0006668366.tif 000019
を表わし、γK,nはΣKγK,n＝1を満たすフレームnにおける状態確率を表わし、
【数１９】
0006668366.tif 000020
である。
【００４４】
したがって、ウィーナー・フィルタGK,fは次式によって与えられる。
【００４５】
【数２０】
0006668366.tif 000021
ここで、Aは混合行列であり、これは式(4)において導出されるCによって初期化される。
【００４６】
式(7)において、すべての源状態の組み合わせとして全K混合状態を計算することは、計算量o(κJ)である。計算量を源の数に線形なo(κ・J)まで減らすために、時刻nにおける各源の最も確からしい状態〔チルダ付きのkj〕は次式によって推定できる。
【００４７】
【数２１】
0006668366.tif 000022
ここで、式(3)によって計算される、チルダ付きのsj,fnはPCAベースの源推定を表わす。よって、混合状態は、すべての可能な状態の組み合わせではなく、一つの
【数２２】
0006668366.tif 000023
として単純化できる。
【００４８】
本稿に開示されるある例示的実施形態では、NMF手法において、NMFモデル{Wj,Hj}をもつ源jのパワー・スペクトログラムは、
【数２３】
0006668366.tif 000024
となるようモデル化されることができる。このNMFベースのモデルは、基本的には源を特徴的なスペクトル・シグネチャーをもつ基本成分の和とするので、ポリフォニーに好適であることができる。
【００４９】
期待値最大化（EM）アルゴリズムは、源パラメータ{Wj,Hj}および混合パラメータAfnを逐次反復的に推定するために適用されてもよい。通常の方法では、これらのパラメータはランダム・データで初期化され、そのアルゴリズムは非常に遅く、初期値によっては局所的な最大に収束してしまうことが報告されている。
【００５０】
ある例示的実施形態では、EM推定のためのパラメータは、以下の段階において、事前学習された源を用いて計算される。
【００５１】
−−−−−−−−−−−−−−
初期化段階：
１．各源のスペクトル・パラメータの式(3)における再構成されたSTFT
【数２４】
0006668366.tif 000025
に基づいて、源の共分散行列を計算する：
【数２５】
0006668366.tif 000026
２．＾付きのRSS,fnの対角要素によって源のパワー・スペクトログラムを決定する：
【数２６】
0006668366.tif 000027
３．NMFモデル
【数２７】
0006668366.tif 000028
に基づいて、各源jについてのNMFモデルの非負行列を初期化する：
【数２８】
0006668366.tif 000029
４．式(4)によるCによって混合行列Afnを初期化する。
５．Σi｜Aij,fn｜2＝1を課し、{Wj,Hj}をしかるべくスケーリングすることによって、混合およびスペクトラム・パラメータAfn、{Wj,Hj}を規格化する。この段階はトリビアルなスケール不定性を解消する。
６．次いで、逐次反復的なEM推定に進む。その一つの反復工程を下記に述べる。
【００５２】
期待値（一つの段階）：
１．源のパワースペクトラム
【数２９】
0006668366.tif 000030
を洗練する。
２．下記のように逆混合行列Gf,nを推定する。
【００５３】
【数３０】
0006668366.tif 000031
不足決定条件（J≧I）では式(16)が適用でき、過剰決定条件（J＜I）では式(17)が適用できることを注意しておく。推定される共分散行列
【数３１】
0006668366.tif 000032
はJ＜Iのときは可逆でないことがあるからである。
３．オーディオ源の共分散行列〔＾付きのRS,fn〕および相互共分散行列〔＾付きのRXS,fn〕を下記のように計算する。
【００５４】
【数３２】
0006668366.tif 000033
４．式(13)により源のパワースペクトラム〔＾付きのΣS,fn〕を更新する。
【００５５】
最大化（一つの段階）：
１．混合パラメータAfnを下記のように更新する：
【数３３】
0006668366.tif 000034
２．式(14)および(15)によりスペクトラム・パラメータを更新する。
３．Σi｜Aij,fn｜2＝1を課し、{Wj,Hj}をしかるべくスケーリングすることによって、パラメータAfn、{Wj,Hj}を再規格化する。この段階はトリビアルなスケール不定性を解消する。
−−−−−−−−−−−−−−。
【００５６】
混合パラメータおよびスペクトル・パラメータについてランダムに選択された値を割り当てる通常のEM逐次反復プロセスに比べ、本稿に開示される例示的実施形態は、混合パラメータおよびスペクトル・パラメータの少なくとも一方について、上記のように初期値を計算し、EM逐次反復プロセスによるこれらのパラメータの洗練の実行を、速さおよび正確さの点で助ける。本稿に開示される例示的実施形態は、統計的手法が、幅広いクラスのオーディオ・コンテンツ（たとえば楽音、映画サウンド効果など）についての代表的なトレーニング・データの乏しさの問題を回避できるようにする。それはまた、源モデルを、所与の混合における所与の諸源（たとえば、映画において採用される特殊サウンド効果または特定の楽器または諸楽器の組み合わせ）の特定の諸属性に特化することを許容する。本稿に開示される例示的実施形態は、対象データにおける特定の属性、たとえばマイクロフォンの型、部屋音響属性、チャネル歪みなどによって影響されることもない。さらに、より高速の収束速度が達成でき、計算量が制御されることができる。
【００５７】
上記のようなGMMおよびNMFのような手法によって空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータが洗練された後、図３に示される段階S305において、オーディオ・コンテンツの源が、空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータに基づいて、ウィーナー・フィルタリングにより再構成されることができる。再構成された（優勢）源
【数３４】
0006668366.tif 000035
は、Aに反映されているその対応する位置とともに、下記で述べるユーザーによって支援される源抽出のために利用される。
【００５８】
段階S306では、再構成された源がグラフィカル・ユーザー・インターフェース（GUI）を通じて表現されることができる。換言すれば、再構成された源
【数３５】
0006668366.tif 000036
およびその対応する位置（Aに反映されている）は、GUIによってユーザーに対して示されることができる。例示的なGUIは図４に示されることができる。ここで、ユーザーは、（優勢）源の空間位置を観察し、それをクリックすることによってその音を聞き、抽出されることが意図される一つまたは複数の目標源を選択し、開始および停止時刻をマークすることができる。たとえば、図４に示されるように、3D空間が複数のスピーカーの位置によって定義されてもよい。しかしながら、7.1.4サラウンド・システムのようないくつかのシステムは3D空間を構築できる一方、5.1サラウンド・システムのような他のいくつかのシステムは2D空間を構築できるだけであることを理解しておくべきである。後者の場合、オーディオ源は3D空間の底面においてGUIによって表示されてもよく、そのことは、高さに関しては情報が提供されないことを示す。
【００５９】
図４を参照するに、再構成された源４０１は別の再構成された源４０２の左に示されており、ユーザーは再構成された源４０１および４０２のいずれか一方をクリックして、オーディオ・コンテンツのさらなる処理のためにそれを聴くことができる。図４に示されるように、再構成された源４０１および４０２のそれぞれは、異なる暗さをもついくつかの円によって表わされる空間位置をもつようシミュレートされる。より暗い円はその源のより高い強度を表わしてもよく、そのことはその源の空間位置により近いと解釈されてもよい。他方、より明るい円はその源のより低い強度を表わしてもよく、そのことはその源の空間位置から遠いと解釈されてもよい。図４は、源分離のシミュレーションの例示的な瞬間を示しているだけであり、再構成された源の分布は時間とともに変わりうる。さらに、スペクトル情報は異なる色によって表示されてもよい。たとえば、より低い周波数の源が青い色調を割り当てられてもよく、一方、より高い周波数の源が赤い色調を割り当てられてもよい。
【００６０】
GUIを通じた源選択の結果的な出力は「意図される源スナップショット」と称されることができ、これは意図される源についての以下の情報の少なくとも一つを含む：１）スペクトル構造、２）空間位置および３）アクティブ化時間（源の開始および停止時刻）。結果として、情報を与えられての源分離の手法が、明示的な構造／位置／時間制約条件をもって適用されることができる。意図される源は、洗練プロセスの間に実施される。これは、収束性能および速さの点で、カオス的な初期化を使う標準的なNMF／GMM手法に比べて著しい進歩でありうる。
【００６１】
本稿に開示される例示的実施形態においてGUIが関わると、オンデマンドで特定の源を抽出することが許容される。つまり、推定される源およびその対応する位置がGUIを通じて呈示されることができ、それにより、さらなる分離および洗練反復工程が適用される前に、ユーザーは意図される源をその音および／または位置を通じて選択することができる。
【００６２】
上記の新たなBSSフレームワークでは、混合されたオーディオにおける潜在的な源は、本発明に示されるような成分解析を使って学習できる。潜在的な源についての情報が、各クラスターに基づいて推定されるので、空間的情報およびスペクトル情報が得られ、よってGMMおよびNMF手法のような統計的モデルのためにトレーニング・データや事前情報は必要ない。換言すれば、本発明は、どのパラメータも事前にトレーニングされる必要がなく、よってトレーニング・データが要求されないという意味で完全に盲目的な手法を利用するので、トレーニング・データを必要とする従来のBSS方法に対して有利である。
【００６３】
図５は、本発明のある例示的実施形態に基づく、オーディオ・コンテンツから源を分離するためのシステム５００を示している。図のように、システム５００は、前記複数のチャネルの各チャネルについてオーディオ・コンテンツに対して成分解析を実行して複数の成分を生成するよう構成された成分解析ユニット５０１を有する。前記複数の成分の各成分はフル周波数帯域における複数の時間周波数タイルを含む。成分解析ユニット５０１は、入力からマルチチャネル・フォーマットのオーディオ・コンテンツを受領する。システム５００はまた、前記複数の成分から前記時間周波数タイルのうち少なくとも一つをもつ少なくとも一つの優勢源を生成するよう構成された源生成ユニット５０２と、該優勢源に基づいて空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを推定することによって、前記オーディオ・コンテンツから源を分離するよう構成された源分離ユニットとも有する。
【００６４】
いくつかの例示的実施形態では、源生成ユニット５０２は、複数の方向を少なくとも一つのグループにクラスタリングするよう構成されたクラスタリング・ユニットであって、各グループは複数の時間周波数タイルを含み、前記複数の方向は前記複数の成分から生成される、クラスタリング・ユニットと；時間を追って前記グループを追跡することによって前記優勢源を生成するよう構成された追跡ユニットとを有していてもよい。本稿に開示される例示的実施形態では、クラスタリング・ユニットは、前記成分のすべてにおいてあらかじめ定義されたクラスタリング閾値以内の、初期値に対する差をもつ方向を前記グループにクラスタリングするよう構成されていてもよい。さらに、本稿に開示される例示的実施形態では、時間周波数タイル・クラスタリング・ユニットは、前記初期値と、前記複数の時間周波数タイルの直接性（directness）および前記複数の時間周波数タイルのエネルギー・レベルのうちの少なくとも一方とに基づいて、各クラスターについての重心を推定するよう構成された重心推定ユニットを有していてもよい。本稿に開示されるいくつかの例示的実施形態では、追跡ユニットは：現在の時間フレームについての初期値として、前の時間フレームについての推定された重心を割り当てるよう構成された前の重心割り当てユニット；または現在の時間フレームについての初期値として、前の諸時間フレームにおいて推定された移動平均重心を割り当てるよう構成された移動平均重心割り当てユニットの少なくとも一方を有していてもよい。
【００６５】
他のいくつかの例示的実施形態では、源分離ユニット５０３は、前記優勢源についての方向の重心を推定するよう構成された重心推定ユニットと；それらの重心に基づいて前記複数の成分のそれぞれの中の時間周波数タイルの空間的パラメータを推定するよう構成された空間的源分離ユニットと；それらの重心に基づいて前記複数の成分のそれぞれの中の時間周波数タイルのスペクトル・パラメータを推定するよう構成されたスペクトル源分離ユニットとを有していてもよい。本稿に開示されるいくつかの例示的実施形態では、源分離ユニット５０３は：前記スペクトル・パラメータに基づいてガウシアン混合モデル・パラメータを計算するよう構成されたガウシアン混合モデル・パラメータ計算ユニットと；前記ガウシアン混合モデル・パラメータ、前記空間的パラメータおよび前記スペクトル・パラメータに基づいて各時間フレームにおける各源について最も確からしい状態を推定するよう構成された状態推定ユニットとを有していてもよい。さらに、源分離ユニット５０３は：混合パラメータおよびスペクトラム・パラメータについて初期化プロセスを実行するよう構成された初期化ユニットと；EM逐次反復プロセスによって前記スペクトラム・パラメータおよび前記混合パラメータを更新するよう構成されたパラメータ更新ユニットとを有していてもよい。さらに、本稿に開示される例示的実施形態では、初期化ユニットは：前記空間的パラメータに基づいて混合パラメータを初期化するよう構成された混合パラメータ初期化ユニット；あるいは前記スペクトル・パラメータに基づいてスペクトラム・パラメータを計算するよう構成されたスペクトラム・パラメータ計算ユニットを有していてもよい。
【００６６】
いくつかの例示的実施形態では、本システムは、前記優勢源についての前記スペクトル・パラメータおよび前記空間的パラメータに基づいて前記オーディオ・コンテンツの源を再構成するよう構成された源再構成ユニットと；再構成された源をグラフィカル・ユーザー・インターフェースを通じて表現するよう構成された源表現ユニットとを有していてもよい。
【００６７】
明確のため、システム５００のいくつかの任意的なコンポーネントは図５には示していない。しかしながら、図１〜図４を参照して上記した事項はみなシステム５００に適用可能であることは理解されるはずである。さらに、システム５００のコンポーネントは、ハードウェア・モジュールまたはソフトウェア・ユニット・モジュールでありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、システム５００は、部分的にまたは完全に、たとえばコンピュータ可読媒体において具現されたコンピュータ・プログラム・プロダクトとして実装されるソフトウェアおよび／またはファームウェアとして実装されてもよい。代替的または追加的に、システム５００は部分的または完全に、たとえば集積回路（IC）、特定用途向け集積回路（ASIC）、システムオンチップ（SOC）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）などのようなハードウェアに基づいて実装されてもよい。本発明の範囲はこれに関して限定されない。
【００６８】
図６は、本稿に開示される例示的実施形態を実装するために好適な例示的なコンピュータ・システム６００のブロック図を示している。図のように、コンピュータ・システム６００は、読み出し専用メモリ（ROM）６０２に記憶されたプログラムまたは記憶ユニット６０８からランダム・アクセス・メモリ（RAM）６０３にロードされたプログラムに従ってさまざまなプロセスを実行することのできる中央処理ユニット（CPU）６０１を有する。RAM  ６０３では、CPU  ６０１がさまざまなプロセスを実行するときに必要とされるデータなども必要に応じて記憶される。CPU  ６０１、ROM  ６０２およびRAM  ６０３はバス６０４を介して互いに接続されている。入出力（I/O）インターフェース６０５もバス６０４に接続されている。
【００６９】
以下のコンポーネントがI/Oインターフェース６０５に接続される：キーボード、マウスなどを含む入力部６０６；陰極線管（CRT）、液晶ディスプレイ（LCD）などのようなディスプレイおよびスピーカーなどを含む出力部６０７；ハードディスクなどを含む記憶部６０８；およびLANカード、モデムなどのようなネットワーク・インターフェース・カードを含む通信部６０９である。通信部６０９は、インターネットのようなネットワークを介して通信プロセスを実行する。ドライブ６１０も必要に応じてI/Oインターフェース６０５に接続される。磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどのような着脱可能な媒体６１１が必要に応じてドライブ６１０にマウントされ、それにより必要に応じて、そこから読まれたコンピュータ・プログラムが記憶部６０８にインストールされる。
【００７０】
特に、本稿に開示される例示的実施形態によれば、図１〜図４を参照して上記したプロセスはコンピュータ・ソフトウェア・プログラムとして実装されてもよい。たとえば、本稿に開示される例示的実施形態は、方法１００および／または３００を実行するためのプログラム・コードを含む、機械可読媒体上に有体に具現されたコンピュータ・プログラムを含むコンピュータ・プログラム・プロダクトを含む。そのような実施形態では、コンピュータ・プログラムは、通信ユニット６０９を介してネットワークからダウンロードおよびマウントされ、および／または着脱可能な媒体６１１からインストールされてもよい。
【００７１】
一般に、本稿に開示されるさまざまな例示的実施形態はハードウェアまたは特殊目的回路、ソフトウェア、論理またはそれらの任意の組み合わせにおいて実装されうる。いくつかの側面はハードウェアにおいて実装され、一方で他の側面がコントローラ、マイクロプロセッサまたは他のコンピューティング装置によって実行されうるファームウェアまたはソフトウェアにおいて実装されてもよい。本稿に開示される例示的実施形態のさまざまな側面がブロック図、フローチャートとしてまたは他のいくつかの絵的表現を使って図示され、記述されているが、本稿に記載されるブロック、装置、システム、技法または方法は、限定しない例として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的回路または論理、汎用ハードウェアまたはコントローラまたは他のコンピューティング装置またはそれらの何らかの組み合わせにおいて実装されてもよいことは理解されるであろう。
【００７２】
さらに、フローチャートに示されるさまざまなブロックを方法ステップとしておよび／またはコンピュータ・プログラム・コードの動作から帰結する動作としておよび／または関連する機能（単数または複数）を実行するよう構築された複数の結合された論理回路要素として見ることができる。たとえば、本稿に開示される実施形態は、機械可読媒体上に有体に具現されたコンピュータ・プログラムを有するコンピュータ・プログラム・プロダクトを含み、該コンピュータ・プログラムは、上記で述べた諸方法を実行するよう構成されたプログラム・コードを含む。
【００７３】
本開示のコンテキストにおいて、機械可読媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスによってまたはそれとの関連で使うためのプログラムを含むまたは記憶することができるいかなる有体の媒体であってもよい。機械可読媒体は機械可読信号媒体または機械可読記憶媒体でありうる。機械可読媒体は、電子式、磁気式、光学式、電磁式、赤外線または半導体のシステム、装置またはデバイスまたは上記の任意の好適な組み合わせを含みうるが、それに限られなくてもよい。機械可読記憶媒体のより具体的な例は、一つまたは複数のワイヤを有する電気接続、ポータブルなコンピュータ・ディスケット、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、消去可能なプログラム可能型読み出し専用メモリ（EPROMまたはフラッシュ・メモリ）、光ファイバー、ポータブルなコンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（CD-ROM）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイスまたは上記の任意の好適な組み合わせを含む。
【００７４】
本発明の方法を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、一つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせにおいて書かれうる。これらのコンピュータ・プログラム・コードは、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてもよく、それにより該プログラム・コードは、該コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサによって実行されたとき、フローチャートおよび／またはブロック図において規定された機能／動作を実装させる。プログラム・コードは完全にコンピュータ上で、部分的にコンピュータ上で、スタンドアローンのソフトウェア・パッケージとして、部分的にはコンピュータ上で部分的にはリモート・コンピュータ上で、あるいは完全にリモート・コンピュータまたはサーバー上で実行されてもよく、一つまたは複数のリモート・コンピュータまたはサーバーの間で分散されてもよい。
【００７５】
さらに、動作は特定の順序で描かれているが、これは、そのような動作が示される特定の順序で、あるいは逐次順に実行されること、あるいは望ましい結果を達成するために示されているすべての動作が実行されることを要求するものと理解されるべきではない。ある種の状況では、マルチタスクおよび並列処理が有利であることがある。同様に、いくつかの個別的な実装詳細が上記の議論に含まれるものの、これらはいずれかの発明のまたは特許請求されうるものの範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ特定の発明の特定の実施形態に固有でありうる事項の記述と解釈されるべきである。別個の実施形態のコンテキストにおいて本明細書に記載されるある種の特徴が、単一の実施形態において組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態のコンテキストにおいて記述されているさまざまな特徴が、複数の実施形態において別個にまたは任意の好適なサブコンビネーションにおいて実装されることもできる。
【００７６】
付属の図面との関連で読まれるときの上記の記述に鑑み、本発明の上記の例示的実施形態へのさまざまな修正、適応が当業者に明白となることがありうる。任意の、あらゆる修正がそれでも、本発明の、限定しない、例示的な実施形態の範囲内にはいる。さらに、本稿に記載される他の例示的実施形態が、上記の記述および図面に呈示される教示の恩恵をもつ当業者には思いつくであろう。
【００７７】
このように、本稿に開示される例示的実施形態は、本稿に記載される形の任意のもので具現されうる。たとえば、以下の付番実施例（EEE:  enumerated  example  embodiment）は、本発明のいくつかの側面のいくつかの構造、特徴および機能を記述するものである。
〔ＥＥＥ１〕
複数のオーディオ・チャネル（少なくとも二つの異なるチャネル）で構成される混合信号から源を分離する方法であって：
・互いに弱く相関している／無相関の（あるいは弱く依存し合っている／独立な）一組の成分を取得する段階であって、該一組の成分は前記複数のオーディオ信号に基づいて生成される、段階と；
・前記成分の時間周波数タイルの部分集合をもつ一組の最も優勢な方向性の源を、前記成分のこれらのタイルの前記部分集合の空間的一貫性を活用することによって、構築する段階と；
・構築された最も優勢な方向性の源に基づいて源パラメータを推定する段階であって、前記源パラメータは、空間的パラメータ（混合行列）および源スペクトル・パラメータを含み、これらのパラメータは、目標混合における前記源の統計的振る舞いを特化し（specializing）、それにより少なくとも記録および符号化可変性（variability）を含む可変性を考慮に入れる、段階と；
・収束速度を加速するよう、何らかのカオス的な初期値のために逐次反復が局所的な最大に収束することを防ぐよう、および／または特定の収束目標を強制するよう、源分離逐次反復のための源モデルを初期化する段階とを含む、
方法。
〔ＥＥＥ２〕
前記一組の最も優勢な方向性の源を決定することが：
・前記一組の成分のTFタイルの空間的パラメータを推定し；
・前記空間的パラメータを用いて前記TFタイルをクラスタリングして、非常に近いクラスターどうしをマージし；
・時間を追って各クラスターを追跡し；
・前記空間的パラメータおよびスペクトル・パラメータを再規格化して、前記クラスターを用いて前記最も優勢な方向性の源を構築することを含む、
ＥＥＥ１記載の方法。
〔ＥＥＥ３〕
各成分におけるTFタイルの空間的パラメータを推定することが：
・前記複数のオーディオ信号の共分散行列の（PCAベースの方法のための）固有値分解を計算し、各PCA成分のTFタイルの固有ベクトルをその空間的パラメータとして割り当て、回転不定性を解消すること；
・各ICA成分の空間的パラメータとなる（ICAベースの方法のための）逆混合パラメータを推定し、回転不定性を解消すること、
のうちの少なくとも一方を含む、ＥＥＥ２記載の方法。
〔ＥＥＥ４〕
前記空間的パラメータを用いて前記TFタイルをクラスタリングすることが：
・最も優勢な成分について、TFタイルの距離をそれらの空間的パラメータを用いて計算し、タイルをクラスタリングし、クラスター重心を推定し；
・若干数の逐次反復工程にわたって：それほど優勢でない成分について、前に推定された重心を用いてタイルをクラスタリングすることを実行することを含み、異なる成分のTFタイルが常に異なるクラスターに属するという制約条件を加えることができる、
ＥＥＥ２記載の方法。
〔ＥＥＥ５〕
前記逐次反復工程が：
・いくつかの最も優勢な成分；
・直接音と周囲音の分離によって利得を適用された重み付けされた成分
のうちの少なくとも一方に対して実行される、ＥＥＥ４記載の方法。
〔ＥＥＥ６〕
前記空間的パラメータを用いて前記TFタイルをクラスタリングすることがさらに：
・重み付けK平均クラスタリング方法を使うことを含み、重み付け因子は、TFタイルのエネルギーと、直接音と周囲音の分離による方向性利得推定とによって、合同して決定される、
ＥＥＥ２記載の方法。
〔ＥＥＥ７〕
時間を追って各クラスターを追跡することは：
・現在のクラスタリングのための初期重心として、直前のフレームにおいて推定された重心を取ること；
・現在のクラスタリングのための初期重心として、前の諸フレームにおいて推定された重心の移動平均を取ること
のうちの少なくとも一方を含む、ＥＥＥ２記載の方法。
〔ＥＥＥ８〕
前記成分の時間周波数タイルの部分集合をもつ前記一組の最も優勢な方向性の源を構築する段階が：
・各源に、TFタイルの一つのクラスターを、それらの（重み付けされた）空間的パラメータとともに割り当てる段階であって、前記一つのクラスターは全タイルの非自明なパーティションである、段階と；
・前記源の空間的パラメータをその対応するクラスター重心となるよう推定する段階と；
・前記源スペクトラムを、その対応する空間的パラメータを前記複数のオーディオ信号の前記スペクトラムに適用することによって復元する段階とを含む、
ＥＥＥ１記載の方法。
〔ＥＥＥ９〕
構築された最も優勢な方向性の源に基づいて源パラメータを推定する段階が：
・復元された源スペクトラムを使って、最尤（ML）基準を最適化することに基づいてGMMパラメータを計算すること；
・可能なGMM状態の数を減らすことによって前記計算を加速するよう別のML基準を最適化することに基づいて、各時間フレームにおける各源の最も確からしい状態を推定すること、
の少なくとも一方を含む、
ＥＥＥ１記載の方法。
〔ＥＥＥ１０〕
構築された最も優勢な方向性の源に基づいて源パラメータを推定する段階が：
・期待値段階の最初の反復工程について、復元された源スペクトラムを使って共分散行列を計算することであって、それにより前記源のパワー・スペクトログラムは前記行列の対角要素を含む、こと；
・最大化段階の最初の反復工程について、NMFを使って前記源のパワー・スペクトログラムをモデル化し、各源の非負行列を初期化し、前記重み付けされた固有ベクトルを使って前記混合行列を初期化すること；
・スケール不定性を解消するために前記源パラメータを規格化すること；
・NMFベースのBSSのために次のEM反復工程を上記の初期化されたモデル・パラメータを用いて続けること、
のうちの少なくとも一つを含む、ＥＥＥ１記載の方法。
〔ＥＥＥ１１〕
特定の収束目標を強制するよう、源分離逐次反復のための源モデルを初期化する段階が：
・各源の再構成された音および位置（混合パラメータによって反映される）をグラフィカル・ユーザー・インターフェース（GUI）を通じて表現すること；
・ユーザーが一つまたは複数の目標源を選択するおよび／またはそのアクティブ化時間をマークした後に、意図される源スナップショットを前記GUIを通じて生成すること；
・前記意図された源スナップショットに基づいて、明示的な構造／位置／時間制約条件の少なくとも一つを用いて目標源をさらに洗練するために、情報を与えられての源分離逐次反復を適用すること
のうちの少なくとも一つを含む、ＥＥＥ１記載の方法。
【００７８】
本稿に開示される例示的実施形態は開示される特定の実施形態に限定されず、修正や他の実施形態が付属の請求項の範囲内に含まれることが意図されていることは理解されるであろう。本稿では個別的な用語が使われているが、それらは一般的で記述的な意味において使われているだけであり、限定のためではない。
【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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