【誤訳訂正書】
【提出日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を受け入れ、受け入れた音を信号処理装置へ入力される対応する電気音響信号に変換するための、少なくとも２つのマイクロフォンを備える補聴装置であって、
前記信号処理装置が、前記電気音響信号を少なくとも１つの適応性のあるヌル方向θを有する指向性パターンを有する結合信号に処理するように構成されており、
前記信号処理装置がさらに、前記少なくとも１つのヌル方向θがヌル方向の禁止範囲に入ることを阻止するように構成されており、
前記禁止範囲が前記電気音響信号のパラメータの関数であることを特徴とする補聴装置。
【請求項２】
前記禁止範囲が所定方向を含む請求項１記載の補聴装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音のパワーの推定値が、前記パラメータに含まれる請求項１又は２記載の補聴装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音の信号対雑音比の推定値が、前記パラメータに含まれる請求項１から３のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項５】
所望信号検出器をさらに備え、前記ヌル方向の禁止範囲の調整が、所望信号が存在しない期間の後の当該所望信号が検出された期間において徐々に行われる請求項１から４のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項６】
所望信号検出器をさらに備え、前記ヌル方向の禁止範囲の調整が、所望信号が存在する期間の後の当該所望信号が停止した期間において徐々に行われる請求項１から５のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項７】
所望信号検出器と到来方向検出器とをさらに備え、前記禁止範囲が、検出された所望信号の検出された到来方向を含む請求項１から６のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項８】
所望信号源が複数ある場合に、前記禁止範囲が、方位角０°に最も近い検出された所望信号源の検出された到来方向を含む請求項７記載の補聴装置。
【請求項９】
所望信号源が複数ある場合に、前記禁止範囲が、すべての所望信号源の検出された到来方向を含む請求項８記載の補聴装置。
【請求項１０】
前記所望信号検出器が音声検出器であり、前記所望信号が音声である請求項７から９のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１１】
前記信号処理装置がさらに、現在のヌル方向を調整された禁止範囲の外へ移動させるように構成されている請求項１から１０のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１２】
前記信号処理装置がさらに、少なくとも１つのヌル方向θを前記ヌル方向の禁止範囲の外へ移動させるように構成されている請求項１から１１のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１３】
前記信号処理装置が、前記マイクロフォンからの前記電気音響信号が周波数バンドＢｉの組に分割され、それぞれの周波数バンドＢｉにおいて、前記電気音響信号が個別に処理される、サブバンド処理をするように構成されており、
そのサブバンド処理が、
少なくとも１つのサブバンドにおいて、前記電気音響信号を、個別に適応されたヌル方向θｉを有する個別の指向性パターンを有する結合信号へと処理するステップと、
前記ヌル方向θｉが前記ヌル方向の禁止範囲に入ることを阻止するステップを備えており、
前記禁止範囲が前記電気音響信号のパラメータの関数である請求項１から１２のいずれか１つに記載の補聴装置。
【請求項１４】
前記信号処理装置が、適応ビームフォーマ、多チャンネル・ウィーナー・フィルタ、独立成分解析、およびブラインド信号源分離アルゴリズムからなるグループから選択された方向性信号処理を行うように構成されている請求項１から１３のいずれか１つに記載の補聴装置。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】適応性のある方向性信号処理を備えた補聴装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、補聴器、移植可能な補聴人工装具、ヘッドセット、携帯電話等のような方向性信号処理を行うように構成された信号処理装置を備えた補聴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音の音源と所望の音源とを区別する聴取者に関して、音源の方向についての情報を利用することはよく知られている。この明細書を通じて、方向性信号処理システムという用語は、音響環境の空間的特性を利用するように構成された信号処理システムを意味する。指向性のマイクロフォンも利用できるものではあるが、一般的には、方向性信号処理は、無指向性マイクロフォンの配列を利用するものである。
【０００３】
方向性信号処理システムは、配列されたマイクロフォンからの電気信号を結合して、その配列に対して様々な方向にある音源に対する感度の変化を有する信号とする。この明細書を通じて、方向の関数としての感度変化のプロットは、指向性のパターンを示す。一般的に、指向性のパターンは、マイクロフォンの信号が実質的にお互いに打ち消し合う、少なくとも一つの方向を有する。この明細書を通じて、そのような方向は、ヌル方向と表現される。指向性のパターンは、配列されたマイクロフォンの数に応じて、及び、信号の処理に応じて、幾つかのヌル方向を備えてもよい。
【０００４】
特定の関心のある方向にある音源からの音響の抑制を阻止する方向性信号処理システムが知られている。
【０００５】
例えば、米国特許第５，４７３，７０１号は、調整可能な指向性パターン、つまり調整可能なヌル方向を有するマイクロフォン列の信号対ノイズ比を高めることで、ある基準によってマイクロフォン列の出力信号レベルの減少を行う方法を開示している。この方法では、ヌル方向が空間の所定領域内に位置することを妨げられる制約のもとで、マイクロフォン列の出力信号レベルの減少が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、全ての方向からの音源を抑制することを可能とするシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記及び他の目的は、音を受け入れ、受け入れた音を信号処理装置へ入力される対応する電気音響信号に変換するための、少なくとも２つのマイクロフォンを備える補聴装置によって達成される。前記信号処理装置は、前記電気音響信号を少なくとも１つの適応性のあるヌル方向θを有する方向性パターンを有する結合信号に処理するように構成されている。前記信号処理装置はさらに、前記少なくとも１つの適応性のあるヌル方向θが、１つまたはそれ以上のヌル方向の禁止範囲に入るのを阻止するように構成されている。ここで、それぞれの禁止範囲は、前記電気音響信号のパラメータの関数である。
【０００８】
２つ以上の禁止範囲は、例えば、２つ以上の所望信号が様々な方向から到来する状況において起こり得る。
【０００９】
好ましくは、前記少なくとも２つのマイクロフォンは、無指向性マイクロフォンである。しかしながら、幾つかの実施形態では、前記少なくとも２つのマイクロフォンは、指向性マイクロフォンによって置き換えられる。
【００１０】
本発明の重要な利点は、所望の音源の抑制は回避され、不要な音源はいかなる任意の方向からのものでも抑制することができるということである。
【００１１】
前記補聴装置は、所望の音源を検出するための所望信号検出器、例えば、音声の存在を検出するための音声検出器をさらに備えている。ヌル方向の禁止範囲の調整は、例えば所望信号が音声の場合、音声が存在しない期間の後の、音声が検出された第１の期間において、徐々に行われてもよい。
【００１２】
更に、ヌル方向の禁止範囲の調整は、例えば所望信号が音声の場合、音声が存在する期間の後の、音声が停止した第２の期間において、徐々に行われてもよい。
【００１３】
前記禁止範囲は、方位角０°または他の好ましい方向といった、所定方向を含むものとすることができる。
【００１４】
前記少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音のパワーの推定値が、前記パラメータを構成してもよく、例えば、前側のマイクロフォンが受け入れた音のパワー平均値が前記パラメータを構成してもよい。あるいは、前記パラメータは、前記音のパワーの推定値の関数、例えば、音のパワー平均値であってもよい。
【００１５】
前記少なくとも２つのマイクロフォンの少なくとも１つによって受け入れられた音の信号対雑音比の推定値が、前記パラメータを構成してもよい。あるいは、前記パラメータは、前記信号対雑音比の推定値の関数であってもよい。
【００１６】
前記補聴装置は、例えば音声検出器といった所望信号検出器と、到来方向検出器をさらに備えており、前記禁止範囲が、検出された所望信号（例えば音声）の検出された到来方向を含むことで、前記所望信号の抑制が阻止されるように構成してもよい。
【００１７】
単一の禁止範囲を備える一実施形態では、所望信号源（例えば音声源）が複数ある場合に、前記禁止範囲が、方位角０°または他の好ましい方向に最も近い検出された所望信号源の検出された到来方向を含むようにしてもよい。
【００１８】
単一の禁止範囲を備える一実施形態では、所望信号源（例えば音声源）が複数ある場合に、前記禁止範囲が、すべての所望信号源の検出された到来方向を含むようにしてもよい。
【００１９】
複数の禁止範囲を備える一実施形態では、前記禁止範囲の一部または全部が、所望信号源の検出された方向それぞれを中心とするものであってもよい。
【００２０】
単一の禁止範囲について説明したように、対応する所望信号源の対応する方向を中心とする複数の禁止範囲の個々の禁止範囲の幅は、前記電気音響信号のパラメータ、例えば、パワー、信号対雑音比等の関数として制御されていてもよい。
【００２１】
現在のヌル方向が、ヌル方向の禁止範囲の調整の際に、前記禁止範囲の内側に存在していることがある。前記信号処理装置はさらに、そのようなヌル方向を調整された禁止範囲の外へ移動させるように構成されていてもよい。
【００２２】
前記信号処理装置は、前記マイクロフォンからの前記電気音響信号が周波数バンドＢｉの組に分割され、それぞれの周波数バンドＢｉにおいて、あるいは少なくとも一部の周波数バンドＢｉにおいて、前記電気音響信号が個別に処理される、サブバンド処理をするように構成されており、そのサブバンド処理が、前記電気音響信号を、個別に適応されたヌル方向θｉを有するを有する個別の指向性パターンを有する結合信号へと処理するステップと、前記ヌル方向θｉが前記ヌル方向の禁止範囲に入ることを阻止するステップを備えており、前記禁止範囲のそれぞれが前記電気音響信号のパラメータの関数であるように構成されていてもよい。
【００２３】
サブバンド処理によって、様々な周波数範囲で音を発する不要な音声源を個別に抑制することが可能となる。
【００２４】
前記信号処理装置は、適応ビームフォーマ、多チャンネル・ウィーナー・フィルタ、独立成分解析、及びブラインド信号源分離アルゴリズムからなるグループから選択された方向性信号処理を行うように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の上記及び他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、詳細な実施形態を説明することによって、当業者にとって更に明らかとなるであろう。
【図１】本発明のデジタル補聴器の簡略化されたブロック図を示す。
【図２】図１の補聴器の方向性信号処理を模式的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、代表的な実施形態を示す添付の図面を参照して以下に十分に説明されるものである。しかしながら、本発明は別の形態でも実現されうるものであり、以下に示す実施形態に限定して解釈されるべきではない。むしろ、この開示が十分で完璧であり当業者に対し本発明の範囲を十分に伝えるように、これらの実施形態は提供されている。全体を通じて、同一の参照番号は同一の要素を参照している。
【００２７】
図１は、本発明のデジタル補聴器の簡略化されたブロック図を示す。補聴器１は、１またはそれ以上の音声受信器２、例えば、２つのマイクロフォン２ａとテレコイル２ｂを備える。マイクロフォンのアナログ信号は、それぞれのマイクロフォンに対するアナログ−デジタル変換器４を含むアナログ−デジタル変換回路３に接続されている。
【００２８】
アナログ−デジタル変換器４からのデジタル信号出力は、共通データ線５に接続され、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）６に入力される。ＤＳＰは、ユーザーの必要に応じて聴力損失を補償するために、デジタル信号の必要な信号処理動作を実施するようにプログラムされている。本発明では、ＤＳＰはさらに、信号処理パラメータを自動的に調節するようにプログラムされている。
【００２９】
そして、出力信号は、デジタル−アナログ変換回路１２に供給される。デジタル−アナログ変換回路１２からのアナログ出力信号は、例えば小型スピーカのような音響変換器１３に供給される。
【００３０】
更に、ＤＳＰ６の外側において、補聴器は、例えばＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラム可能読出専用メモリ）として例示される記憶装置１４を含む。この外付けメモリ１４は、共通シリアルデータバス１７に接続されている。例えば、新しい補聴器が特定のユーザーにあてがわれ、その補聴器がそのユーザー用に正確に調整される場合や、あるいは、ユーザーが自分の補聴器を更新し、及びまたは、例えば聴覚士によってユーザーの実際の補聴損失に対して再調整される場合に、ＰＣ１６から入力されるプログラム、データ、パラメータ等をインターフェース１５を介して外付けメモリ１４に供給することができる。
【００３１】
ＤＳＰ６は、中央処理装置（ＣＰＵ）７と複数の内部記憶装置８−１１を含み、これらの記憶装置８−１１は、ＤＳＰ回路６において現に実行されている、データやプログラムを格納する。ＤＳＰ６は、プログラムＲＯＭ（読出専用メモリ）８、データＲＯＭ９、プログラムＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０、及びデータＲＡＭ１１を含む。プログラムＲＯＭ８とデータＲＯＭ９は、ＤＳＰ回路における永久的な要素を構成し、プログラムＲＡＭ１０とデータＲＡＭ１１は、変更または上書きされるプログラムとデータを含む。
【００３２】
典型的には、外付けＥＥＰＲＯＭ１４は、内部ＲＡＭよりは、かなり（例えば４から８倍）大きく、このことは、一定のデータとプログラムがＥＥＰＲＯＭに記憶されることができ、それらが所望の制御のために内部ＲＡＭに読み込まれることが可能であることを意味する。後に、これら特別のデータとプログラムは、普通の動作上のデータや作業プログラムで上書きされることができる。このように、外付けＥＥＰＲＯＭは、特別な場合、たとえば立ち上げプログラムにのみ利用される一連のプログラムを含むことができる。
【００３３】
図２は、本発明の補聴器の信号処理を模式的に図示している。図示された補聴器は、２つのマイクロフォン２０と２２をユーザーの耳に装着すべくハウジングの中に配置される。該ハウジングがユーザーの耳の動作箇所に設置された時には、一方のマイクロフォン、すなわち前側マイクロフォン２０は、他方のマイクロフォン、すなわち後側マイクロフォン２２の前方に位置する。前側マイクロフォン２０と後側マイクロフォン２２を通って伸びる水平方向の直線は、補聴器のユーザーの視線方向に対応する前側方位、即ち方位角(azimth)＝０°を定義する。
【００３４】
両耳用の補聴器からなる別の実施形態では、前側マイクロフォン２０と後側マイクロフォン２２は別々のハウジング、即ち、ユーザーの左耳の中に配置されたハウジングと右耳の中に配置されたハウジングの中に配置することができる。そして、方向性信号処理は、左か右のいずれかの補聴器ハウジングか、両方のハウジングか、または、信号処理回路を含む別のハウジングであってユーザーの身体のどこにでも装着可能なハウジングで行うことができる。電気信号は、電気的配線を介して、あるいはワイヤレスに、ハウジング間で通信することができる。左耳のハウジングの中のマイクロフォンと右耳のハウジングの中のマイクロフォンの間の距離が大きければ、それだけ大きな方向性のある方向性パターンが得られることになる。
【００３５】
前記マイクロフォン２０、２２は、受け入れた音響信号を、対応する電気音響信号に変換する。電気音響信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器（図示しない）によって、デジタル音響信号２４、２６に変換される。
【００３６】
それぞれのデジタル音響信号２４、２６は、減算回路２８、３０と、遅延ＤHを有する遅延回路３２、３４に入力される。それぞれの遅延回路３２、３４は、デジタル音響信号２４、２６を、音響信号が方位角０°の方向において前側マイクロフォン２０から後側マイクロフォン２２へ伝播するために要する時間の量だけ遅延させる。それぞれの減算回路２８、３０は、一方のマイクロフォン２０、２２からの遅延信号３６，３８を、他方のマイクロフォン２２，２０からの直接信号２６，２４から減算する。それぞれの減算信号４０、４２は、カージオイド（ハート形）と呼ばれる、固定の方向性パターン４４，４６を有する。上の分枝（ａ）のカージオイドパターン４４は、方位角１８０°、すなわちユーザーの後方向を指すヌル方向４８を有し、下の分枝（ｂ）のカージオイドパターン４６は、方位角０°、すなわちユーザーの前方向を指すヌル方向５０を有する。
【００３７】
下の分枝（ｂ）の減算信号４２は、伝達関数Ｈを持つ適応性フィルター５２によりフィルタリングされ、上の分枝（ａ）の減算信号４０は、適応性フィルター５２の群遅延に等しい遅延ＤHを有する遅延回路５４によって遅延される。その後、２つの信号５６，５８が減算されて、適応性のあるヌル方向θを有する方向性パターン６２を有する結合信号６０が形成される。図２には、このようにして得られる方向性パターン６２の例も示されている。得られる方向性パターン６２のハッチングされた領域は、ヌル方向の禁止範囲を表している。図示された例では、ヌル方向の禁止範囲は方位角０°に関して対称である。円弧状の矢印は、ヌル方向の禁止範囲が電気音響信号のパラメータの関数として変化することを示している。
【００３８】
図２の図示された実施例では、遅延回路３４と減算回路２８は省略できるものであり、その場合でも、適応性フィルター５２の動作における対応する変化により、図２の図示された実施例と同様の方向性パターン６２を有する出力６０を得ることができる。
【００３９】
更に、図２の図示された実施例では、遅延回路３２、３４と減算回路２８、３０の両方が省略できるものであり、その場合でも、適応性フィルター５２の動作における対応する変化により、図２の図示された実施例と同様の方向性パターン６２を有する出力６０を得ることができる。
【００４０】
図示された実施例では、フィルター５２は、結合信号６０の出力パワーを最小化するように、フィルター係数更新回路６４によって適応がなされる。フィルター５２は、Ｎタップを有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルターであってもよい。
【００４１】
適応性フィルター制御回路６６は、ヌル方向θが、電気音響信号のパラメータの関数であるヌル方向の禁止範囲に入ることを阻止する。
【００４２】
適応性フィルター制御回路６６は、ヌル方向θがヌル方向の禁止範囲の外側に留まるように、適応性フィルター５２のフィルター係数を制限する。
【００４３】
例えば、適応性フィルター５２が単一のタップを有していてもよい。この場合、適応性フィルター５２はゲインＧHを有する増幅器であり、適応性フィルター制御回路６６が、ゲインＧHが０≦ＧH≦Ｇlimitの範囲の内側に留まるように制限する。閾値Ｇlimitが、ヌル方向の禁止範囲を決定する。例えば、Ｇlimitが１の時、ヌル方向の禁止範囲は方位角−９０°から方位角＋９０°方位角までである。
【００４４】
適応性フィルター制御回路６６は、最も大きな音源がヌル方向の禁止範囲の内部に位置する場合に、フィルター係数をフリーズさせる、すなわち一時的にフィルター係数の更新を停止するものであってもよい。この手法では、補聴装置に入射する信号の到来方向（ＤＯＡ）の推定が必要となる。
【００４５】
ＤＯＡの推定は、Ｄだけ遅延した前側マイクロフォン信号２４のＭ点の自己相関値Ａを決定し、さらにＤだけ遅延した前側マイクロフォン信号２４と後側マイクロフォン信号２６のＭ点の相互相関値Ｂを決定することによって得られる：
【数１】
2009542057.tif 000001
【数２】
2009542057.tif 000002
【００４６】
β＝Ｂ／Ａを、音響環境での支配的な音響の到来方向の推定として用いることができる。β＝Ｂ／Ａ＝１の場合には、ＤＯＡは方位角０°である。βが０に向けて減少するに従って、ＤＯＡは方位角１８０°に向けて移動する。そして、
【数３】
2009542057.tif 000003
の時、適応処理は一時的に停止される。ここで、σは、例えばゼロ平均の白色雑音源のＤＯＡが方位角α°であり、ヌル方向の禁止範囲が方位角−α°から方位角α°まで広がって方位角０°を含む時に、β＝Ｂ／Ａ＝σとなるように決定される。
【００４７】
このようなＤＯＡ推定を用いる場合、ヌル方向の禁止範囲が周波数に依存することは注意すべきである。なぜなら、β＝Ｂ／Ａの値は、信号の到来方向にも信号の周波数にも依存するからである。それぞれの周波数バンドＢiにおける個別のビームフォーミングを用いるサブバンド処理を備えた本発明の実施例によれば、個々の閾値σiはそれぞれの周波数バンドＢiに対して定義される。
【００４８】
当業者であれば、周波数への依存の推定を含めて、ＤＯＡの推定を得るのに利用可能な多数の他の便利な手法を認識することができるであろう。
【００４９】
信号処理は、必ずしも、（１つ又は複数の）マイクロフォンを収容した装置と同一の装置で行われる必要はない。信号処理は、マイクロフォンを収容した複数であってもよい装置と、有線、無線又は他の接続経路を通じて接続された別の装置において実行することが出来る。
【００５０】
以下に、電気音響信号のパラメータの関数としてヌル方向の禁止範囲を決定する種々の例が示される。これらの例では、ヌル方向の禁止範囲が方位角−α°から方位角α°までで構成され、方位角０°がヌル方向の禁止範囲に含まれる。
【００５１】
本発明の一実施例では、ヌル方向の禁止範囲は、前側マイクロフォン２０からの電気信号２４の（例えば過去の１０秒間における）短期平均パワーＰFの関数として、次式で与えられる。
【数４】
2009542057.tif 000004
従って、信号パワーＰFが増加するとヌル方向の禁止範囲は狭くなり、ＰF＞Ｐmaxに対してはα＝０°（前側方向）であり、ＰF＜Ｐminに対してはα＝αmaxである。
【００５２】
αmax、ＰminおよびＰmaxの値は、補聴装置の製造時、あるいは対象とするユーザーへの補聴装置のフィッティングの際にセットすることが出来る。
【００５３】
一実施例では、Ｐmin＝４５ｄＢSPL及びＰmax＝１１０ｄＢSPLである。（１１０ｄＢSPLを超える）非常に大きな音については、いずれの方向からであっても抑制することで、有害な音（例えば、コンサートでスピーカにあまりに近づいた時）に対する保護をすることができる。αmax＝１８０°とすると、４５ｄＢSPLを下回る比較的静かな環境では、無指向性のパターンが得られる。
【００５４】
本発明の別の実施例では、ヌル方向の禁止範囲は、図２における点（ａ）での信号４０についての信号対雑音比ＳＮＲの関数として、次式で与えられる。
【数５】
2009542057.tif 000005
従って、信号対雑音比ＳＮＲが増加するとヌル方向の禁止範囲は狭くなり、ＳＮＲ＞ＳＮＲmaxに対してはα＝αmaxであり、ＳＮＲ＜ＳＮＲminに対してはα＝０°（前側方向）である。
【００５５】
αmax、ＳＮＲminおよびＳＮＲmaxの値は、補聴装置の製造時、あるいは対象とするユーザーへの補聴装置のフィッティングの際にセットすることが出来る。
【００５６】
ＳＮＲは音声検出器６８、例えば、音声の存在を検出し、音声が存在する時の信号の平均パワーＰXを算出する、変調音声確率推定器、あるいは、変調音声アクティビティ検出器を利用して推定することができる。音声が存在しない時の平均騒音パワーＰNは、最小統計量アプローチを使って推定される。ＳＮＲの推定は次式で与えられる。
【数６】
2009542057.tif 000006
【００５７】
本発明の一実施例では、ヌル方向の禁止範囲は音声の方向βの方位角の関数である。音声の存在は、信号２４を処理する音声検出器６８によって検出され、到来方向βは到来方向検出器７０によって推定され、ヌル方向の禁止範囲はβを含むように調節される。βは頭の動きや話者の動きによって変化するかもしれない。複数の音声源が存在する場合には、ヌル方向の禁止範囲は、方位角０°に最も近い音声源のＤＯＡを含むように、あるいは全ての検出された音声源のＤＯＡを含むように、調節される。
【００５８】
上記した種々の手法は組み合わせることができる。
【００５９】
例えば、本発明の一実施例では、ヌル方向の禁止範囲は、前側マイクロフォン２０からの電気信号２４の（例えば過去の１０秒間における）短期平均パワーＰFの関数として、次式で与えられる。
【数７】
2009542057.tif 000007
この（７）式は、上記した（４）式に類似するが、相違点は、式（４）ではαはαmaxと０°との間で変化するのに対して、式（７）ではαはαmaxとαsnrとの間で変化することである。ここで、
【数８】
2009542057.tif 000008
であり、
【数９】
2009542057.tif 000009
である。
ここで、ＳＮＲは、たとえば、上記で得られるように、過去１０秒間における図１の点（ａ）における推定された信号対雑音比である。
ＳＮＲshortは、たとえば、上記で得られるように、過去０．０５秒間における図１の点（ａ）における推定された信号対雑音比である。
ＳＮＲshortmaxは、過去１０秒間におけるＳＮＲshortの最大値である。
ＤＯＡmaxは、ＳＮＲshortmaxとなった０．０５秒ブロックにおけるＤＯＡの平均値である。
例えば、Ｐmax＝６０ｄＢSPL、Ｐmin＝４５ｄＢSPL、ＳＮＲmin＝５ｄＢ，ＳＮＲmax＝１５ｄＢ、ＳＮＲlow＝−１０ｄＢ、ＳＮＲlowthld＝−２０ｄＢ、及び、αmax＝１８０°である。
【００６０】
この実施例では、最も高いＳＮＲを有する音声源の方向の周りでは、ヌル方向の禁止範囲は可能な限り狭くなることに注目すべきである。全体のＳＮＲが閾値ＳＮＲminより大きいか、閾値ＳＮＲlowよりも小さい時には、ヌル方向の禁止範囲は増加する。ＳＮＲが閾値ＳＮＲmaxよりも大きい（例えば、騒音が無い）か、閾値ＳＮＲlowthldよりも小さい（例えば、音声が無い）か、全体の信号パワーＰFが閾値Ｐmaxよりも小さい場合には、ヌル方向の禁止範囲は無指向性のパターンへと飽和する。更に、信号パワーＰFが閾値Ｐminよりも小さい（例えば、周囲が静かな）場合にも、ヌル方向の禁止範囲は無指向性のパターンへと飽和する。
【００６１】
好ましくは、本発明では、ヌル方向の禁止範囲の頻繁かつ急激な変化が避けられるように、タイミングの制限も含まれている。
【００６２】
例えば、反響音を受け入れる場合のように、騒音源が短時間存在するのであれば、ヌル方向の禁止範囲が狭くなるのを防止してもよい。短時間の存在とは、例えば０．１秒より短い間存在することとして定義される。
【００６３】
ヌル方向の禁止範囲の調整は、音声が存在する期間の後、音声が停止した期間において、徐々に行われるようにすることができる。例えば、約３秒間の間に、αをαmaxまで徐々に増加してもよい。本明細書を通じて、音声が存在するあるいは存在しないとは、それぞれ、システムで音声が検出されるあるいは検出されないことを言う。
【００６４】
音声の停止は、例えば５秒の間、音声が検出されない状況として定義される。会話の停止は、例えば３０秒の間、音声が検出されない状況として定義される。音声の開始および会話の開始は、それぞれ、音声が停止した後、最初に音声が検出された状況、および会話が停止した後、最初に会話が検出された状況として定義される。
【００６５】
長期平均は、例えば２秒間における平均値として定義される。短期平均は、例えば５０ミリ秒間における平均値として定義される。
【００６６】
本発明の一実施例によれば、以下の処理に従って、ヌル方向の禁止範囲は、会話の開始の際に調節される。
【００６７】
音声が存在する期間の長期平均ＤＯＡ値の計算が行われる。代表的には、この計算には２秒間の音声の存在が必要になる。
【００６８】
音声が存在する期間の長期平均ＤＯＡ値が、音声が存在しない期間の長期平均ＤＯＡ値と大きく異ならない場合は、αは、例えば３秒間のリリースタイムで、αmaxまで増加する。（この状況は、例えば、騒音と音声が同一の方向から到来する時―この場合ビームフォーミングはあまり有益ではない−、あるいは、話者がホール半径の外側にあって、知覚騒音場が拡散している時、あるいは、ＳＮＲが低い時に生じる。）
【００６９】
音声が存在する期間の長期平均ＤＯＡ値が、音声が存在しない期間の長期平均ＤＯＡ値と大きく異なる場合は、以下の処理に従って、ヌル方向の禁止範囲は調節される。
【００７０】
音声が存在する期間の短期平均ＤＯＡ値が、例えば８０°を超えるか、その近傍に留まる場合は、αは、約３秒間でαmaxまで増加する。（この場合、聴取者は、明らかにその音声に対して頭を回転させるほどの関心がないか、あるいは、例えば自動車を運転中で頭を話者に向けることが出来ない。）
【００７１】
音声が存在する期間の短期平均ＤＯＡ値が、８０°よりもかなり小さくなると、ヌル方向の禁止範囲は、例えば過去２秒間における短期平均ＤＯＡ値の最小値を丁度含み、更に、頭の動きを考慮に入れて約２０°の安全余裕を含むように、調節される。これは、音声が停止するまで繰り返される。音声が停止すると、αは、例えばφmax＋２０°に調節される。ここでφmaxは、例えば直近３回の音声開始イベントにおいて音声の開始時に測定された、短期平均ＤＯＡ値の最大値に等しい。（これによって、ユーザーが話者に集中している時に狭いビームが得られる一方、ユーザーが関心のあるいかなる音声も聞き逃すのを防止する。このような状況は、ユーザーがレストランに居て、ユーザーの隣または反対側にいる人と料理皿を交互に見るような場合に、起こりうる。）
【００７２】
上記の例においては、αがαmaxまで増加した時に無指向性のパターンが得られるように、αmaxは１８０°とするのが好ましい。なぜなら、無指向性のパターンは、ユーザーに環境に結びついた知覚を与えるからである。
【００７３】
ユーザーの背後の領域において方向性の抑制を維持するために、αmaxを９０°とすることが選択されてもよい。
【００７４】
存在しているヌル方向θが、最終的にヌル方向の禁止範囲に入るように、ヌル方向の禁止範囲が拡張されてもよい。
【００７５】
本発明の一つの側面によれば、信号処理装置は、ある期間、例えば１秒間、あるいは１０秒間、ヌル方向の禁止範囲の内部に留まっているヌル方向θを、ヌル方向の禁止範囲の外側に移動させるように構成されている。これは、直ちに行われてもよいし、ある期間において行われてもよい。
【００７６】
現在のヌル位置をモニタリングするための、ヌルポジションモニターが設けられていてもよい。現在のヌル位置が、例えば１秒間を超えて、適応を行っているヌル方向の禁止範囲の内側に留まっている場合、信号処理装置はそのヌル位置をヌル方向の禁止範囲の外側に移動させる。
【００７７】
現在のヌル位置の推定は、適応処理の間の到来方向を平均化することにより得られる。この平均値の変化の速さがヌルの適応の速さと類似している時に、この平均値が現在のヌル位置の良好な推定値となる。
【００７８】
ヌルは、多くの手法で、ヌル方向の禁止範囲の外側に移動させることができる。例えば、ヌルが、例えば１秒間を超えて、ヌル方向の禁止範囲の内側に留まっている時、ヌルがヌル方向の禁止範囲の外側に位置するように、適応性フィルターＨを再初期化してもよい。再初期化後のフィルター係数は、例えば、０°、１０°、２０°等の角度にヌルを配置するフィルター係数の、以前に実行された測定値または決定値を保持しているテーブルから読み出される。別の実施例によれば、フィルター係数は必要に応じて計算される。
【００７９】
ヌルの変更後の位置は別の手法により選択することが出来る。例えば、変更後の位置はそれ以前の位置に出来るだけ近くであるが、ヌル方向の禁止範囲の外側に存在するように選択することが出来る。別の実施例によれば、変更後の位置は、現時点で有効な全てのヌル方向の禁止範囲から最も離れた距離の場所に選択される。
【００８０】
例えば、適応性フィルターに、ヌル方向をθ＝１８０°に配置し、この値から適応処理を継続するようにさせてもよい。例えば、適応性フィルター５２の係数は、ヌル方向をθ＝１８０°に配置する値にリセットされてもよい。Ｈを最小化するコスト関数が出力パワーに等しい別の実施例では、コスト関数に加重バイアス項が加えられて、Ｈにヌル方向を１８０°に配置させる。ヌルがヌル方向の禁止範囲の外側に移動した後は、通常の適応処理が再開される。
【００８１】
αの値が１８０°へ近づけることは、無指向性のパターンが望まれていることを示す。無指向性のパターンは、次の式に従って出力６０を処理することで、得ることができる。
【数１０】
2009542057.tif 000010
ここで、ｙは出力６０であり、ｘは前側マイクロフォン２０の出力２４であり、ｋは現在のサンプル番号、ｚは処理後の出力である。
【００８２】
従って、λが０に等しい時、ｚはｘに等しく、即ち、無指向性のパターンが得られる。λが１に等しい時、ｚは元の方向性の出力６０に等しい。λを０と１の間に変化させることで、方向性のパターンは、元の方向性の出力６０から無指向性の出力に除々に変化する。そして、αが１８０°に等しくなると、λは例えば１０秒間で０まで減少する。αが１８０°よりも小さくなると、λは例えば３秒間で１まで増加する。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】図２
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図２】
2009542057.tif 000011