(57)【要約】指向性音声取得は、不要な方向から受信されるノイズの影響を低減させるための信号処理エレクトロニクスとマイクロホンの指向性感度を組み合わせることによって得られる。関心のある特定方向を向いている副ローブ及び前記特定方向以外の方向を向いている主ローブを含む指向性感度を有する１又は複数のマイクロホンが利用される。信号処理回路は、マイクロホン主ローブの方向から受信される音声の影響を低減させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定方向の音声を取得するシステムであって、
各マイクロホンが、前記特定方向を向いている副ローブ及び前記特定方向以外の方向を向いている主ローブを含む指向性感度を有する少なくとも１つのマイクロホンと、
各マイクロホンと通信する信号処理回路であって、前記マイクロホン主ローブの方向から受信される音声の影響を低減させる信号処理回路と、から成ることを特徴とするシステム。
【請求項２】
少なくとも１つのマイクロホンが、ハイパーカージオイドポーラ応答パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項３】
少なくとも１つのマイクロホンが、音圧傾度型マイクロホンであることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項４】
少なくとも１つの音圧傾度型マイクロホンが、ノンカージオイドポーラ応答パターンを有することを特徴とする請求項３に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項５】
前記信号処理回路が、デジタル信号プロセッサから成ることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項６】
前記信号処理回路が、スペクトルフィルタリングを介して前記主ローブの方向から受信した音声の影響を低減させることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項７】
前記信号処理回路が、グラディエントノイズ除去を介して前記主ローブの方向から受信した音声の影響を低減させることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項８】
前記信号処理回路が、空間ノイズ除去を介して前記主ローブの方向から受信した音声の影響を低減させることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項９】
前記信号処理回路が、信号分離を介して前記主ローブの方向から受信した音声の影響を低減させることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項１０】
前記信号処理回路が、閾値検出によって前記主ローブの方向から受信した音声の影響を低減させることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項１１】
少なくとも１つのマイクロホンが、前記特定方向の同一直線上に整列された１組のマイクロホンから成ることを特徴とする請求項１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項１２】
特定方向の音声を取得する方法であって、
前記特定方向のマイクロホンであって、前記特定方向に向けられた第１ローブ及び前記特定方向以外の方向に向けられた第２ローブを含む指向性感度を有するマイクロホンであって、前記第１ローブが前記第２ローブよりも低い音声感度を有し、前記特定方向及び前記特定方向以外の方向から感知される音声に基づいて電気信号を発生させるマイクロホンにねらいを定めることと、
前記特定方向以外の方向で感知される音声の影響を抽出するために電気信号を処理することと、から成ることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記第１ローブがハイパーカージオイド指向性感度の副ローブであり、前記第２ローブがハイパーカージオイド指向性感度の主ローブであることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項１４】
前記第１ローブが音圧傾度型マイクロホン指向性感度の１つのローブであり、前記第２ローブが前記音圧傾度型マイクロホン指向性感度の別のローブであることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項１５】
前記音圧傾度型マイクロホン指向性感度が、ノンカージオイド指向性感度を示すことを特徴とする請求項１４に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項１６】
前記電気信号の処理がスペクトルフィルタリングから成ることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項１７】
前記電気信号の処理が音圧傾度型ノイズ除去から成ることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項１８】
前記電気信号の処理が空間ノイズ除去から成ることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項１９】
前記電気信号の処理が信号分離処理から成ることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項２０】
前記電気信号の処理が閾値検出から成ることを特徴とする請求項１２に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【請求項２１】
特定方向の音声を取得するシステムであって、
各マイクロホンが前記特定方向を向いている第１ローブ及び前記特定方向以外の方向を向いている第２ローブを含む指向性感度を有し、前記第１ローブが前記第２ローブよりも低い音声感度を有し、前記第１ローブ及び前記第２ローブを含む方向から電気信号に音声を変換する少なくとも１つのマイクロホンと、
前記第２ローブの方向で前記電気信号で受信される音声の影響を低減させる手段と、から成ることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
少なくとも１つのマイクロホンが、ハイパーカージオイドポーラ指向性応答パターンを有することを特徴とする請求項２１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項２３】
少なくとも１つのマイクロホンが、音圧傾度型マイクロホンであることを特徴とする請求項２１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項２４】
前記音圧傾度型マイクロホンが、ノンカージオイドポーラ応答パターンを有することを特徴とする請求項２３に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項２５】
少なくとも１つのマイクロホンが、前記特定方向の同一直線上に配置される１組のマイクロホンから成ることを特徴とする請求項２１に記載の特定方向の音声を取得するシステム。
【請求項２６】
副ローブ及び主ローブを含む指向性感度を有するハイパーカージオイドマイクロホンの指向性を改善する方法であって、
前記マイクロホン副ローブを所望の方向に向けることと、
前記副ローブ及び前記主ローブによって定義される感知可能な方向から受信される音声を電気信号に変換することと、
前記主ローブによって定義される感知可能な方向から受信される音声の影響を低減させるために前記電気信号を処理することと、から成ることを特徴とする方法。
【請求項２７】
他の音源からの音声が存在する場合に所望の音源からの音声情報を取得するシステムであって、
各マイクロホンが前記所望の音源に向けられた副ローブ及び前記所望の音源に向けられていない主ローブを含む指向性感度を有し、前記副ローブが前記主ローブよりも狭いビーム幅を有する少なくとも１組のマイクロホンと、
各組のマイクロホンと通信するプロセッサであって、他の出所からの音声の中から音源の音声情報を抽出するプロセッサと、から成ることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
前記プロセッサが、信号分離アーキテクチャのパラメータを計算することを特徴とする請求項２７に記載の音声情報を取得するシステム。
【請求項２９】
各所望の音源に対して少なくとも１組のマイクロホンを含む前記システムが、複数の所望の音源からの音声情報を取得することを特徴とする請求項２７に記載の音声情報を取得するシステム。
【請求項３０】
少なくとも２組のマイクロホンが、共通のマイクロホンを共用することを特徴とする請求項２８に記載の音声情報を取得するシステム。
【請求項３１】
ベースと、
前記ベースに回転して取り付けられるハウジングであって、前記ベースに面する少なくとも１つの磁石を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置される少なくとも１つのマイクロホンと、
前記少なくとも１つのコイルに電圧を加えることが、少なくとも１つのマイクロホン磁石との磁気的相互作用を引き起こし、前記ベースに関して少なくとも１つのマイクロホンを回転して位置を定めるような仕方で、前記ベース内に配置される複数の磁気コイルと、から成ることを特徴とする音声を取得するシステム。
【請求項３２】
各磁気コイルと通信する制御ロジックであって、一連の前記磁気コイルのオンとオフを切り替え、前記ベースに関して前記少なくとも１つのマイクロホンの位置を変化させることに影響を及ぼす制御ロジックからさらに成ることを特徴とする請求項３１に記載の音声を取得するシステム。
【請求項３３】
各マイクロホンが、特定方向を向いている副ローブ及び前記特定方向以外の方向を向いている主ローブを含む指向性感度を有し、前記特定方向が、前記ベースに関して前記ハウジングの前記回転位置に基づいており、前記システムが、さらに前記マイクロホンと通信する信号処理回路から成り、前記信号処理回路が、前記マイクロホン主ローブの方向から受信される音声の影響を低減させることを特徴とする請求項３１に記載の音声を取得するシステム。
【請求項３４】
各マイクロホンが、特定方向を向いている第１ローブ及び前記特定方向以外の方向を向いている第２ローブを含む指向性感度を有し、前記特定方向が、前記ベースに関して前記ハウジングの前記回転位置によって決定され、前記第１ローブが前記第２ローブより低い音声感度を有し、各マイクロホンが、前記第１ローブ及び第２ローブを含む方向からの音声を電気信号に変換し、前記システムが、さらに、前記第２ローブの方向から前記電気信号で受信される音声の影響を低減させる手段から成ることを特徴とする請求項３１に記載の音声を取得するシステム。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのマイクロホンが、１組のマイクロホンから成ることを特徴とする請求項３１に記載の音声を取得するシステム。
【請求項３６】
他の音源からの音声が存在する場合に所望の音源からの音声情報を取得するシステムであって、
ベースと、
回転ポイントで前記ベースに回転して取り付けられるハウジングであって、前記ベースに面する少なくとも１つの磁石を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置される少なくとも１組のマイクロホンであって、各マイクロホンが、前記回転ポイントから離れる方向に向けられている副ローブ及び前記回転ポイントに向けられている主ローブを含む指向性感度を有し、前記副ローブが、前記主ローブよりも狭いビーム幅を有するマイクロホンと、
各マイクロホン副ローブを前記所望の音源に向けるために、少なくとも１つのコイルに電圧を加えることが、少なくとも１つの磁石との磁気的相互作用を引き起こし、前記ハウジングを回転して位置を定めるような仕方で、前記ベース内に配置される複数の磁気コイルと、
各マイクロホンと通信するプロセッサであって、他の出所からの音声の中から音源の音声情報を抽出するプロセッサと、から成ることを特徴とするシステム。
【請求項３７】
前記プロセッサが、信号分離アーキテクチャのパラメータを計算することから成ることを特徴とする請求項３６に記載の音声情報を取得するシステム。
【請求項３８】
前記複数の磁気コイルが、前記回転ポイントと同心の少なくとも１つの環状に配置されていることを特徴とする請求項３６に記載の音声情報を取得するシステム。
【請求項３９】
各磁気コイルと通信する制御ロジックであって、一連の前記磁気コイルのオンとオフを切り替え、前記ベースに関して前記ハウジングの位置を変化させることに影響を及ぼす制御ロジックからさらに成ることを特徴とする請求項３６に記載の音声情報を取得するシステム。
【請求項４０】
副ローブ及び主ローブを含む指向性感度を有するハイパーカージオイドマイクロホンの指向性を改善する方法であって、
ベースに回転して結合されるハウジングに前記マイクロホンを取り付けることと、
前記マイクロホン副ローブを所望の方向に向けるために前記ベースの少なくとも１つの磁気コイルに電圧を加えることにおいて、各々の電圧を加えられた磁気コイルが前記ハウジングの磁石と磁気的に相互作用することと、
前記副ローブ及び前記主ローブによって定義される感知可能な方向から受信される音声を電気信号に変換することと、
前記主ローブによって定義される感知可能な方向から受信される音声の影響を低減させるために前記電気信号を処理することと、から成ることを特徴とする方法。
【請求項４１】
特定方向の音声を取得する方法であって、
ベースに回転して結合されるハウジングに前記マイクロホンを取り付けることと、
前記ベースの複数のコイルのうちの少なくとも１つと前記ハウジングの少なくとも１つの磁石との間の磁気的相互作用によって前記特定方向の前記マイクロホンにねらいを定めることであって、前記特定方向及び前記特定方向以外の方向から感知される音声に基づいて電気信号を発生させる前記マイクロホンにねらいを定めることと、
前記特定方向以外の方向で感知される音声の影響を抽出するために前記電気信号を処理することと、から成ることを特徴とする方法。
【請求項４２】
前記マイクロホンが、前記特定方向に向けられている第１ローブ及び前記特定方向以外の方向に向けられている第２ローブを含む指向性感度を有し、前記第１ローブが、前記第２ローブよりも低い音声感度を有することを特徴とする請求項４１に記載の特定方向の音声を取得する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定方向からの音声感知に関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性マイクロホンシステムは、他の方向からの音声を拒否するか、フィルタ処理して取り除くか、さえぎるか、又は別の方法で減衰させる一方で、特定の決まった方向、又はビーム角からの音声を感知するように設計されている。高い指向性に達するためには、マイクロホンは、従来、機械的格納装置内で確保されている１つ又は複数の感知要素又は変換装置で構成されている。前記格納装置は、典型的には、音声を受信するための１又は複数の聴覚部及び付加的物質を含んでいる。前記格納装置は、典型的には、音声を受信するための１又は複数の音響ポート、及びビーム角内から感知要素に音声を誘導し、他の方向から音声をさえぎるための付加的物質を含んでいる。
【０００３】
指向性マイクロホンは、会議室、ホームオートメーション、自動車用音声コマンド、パーソナルコンピュータ、電気通信、パーソナルディジタルアシスタント、及びそれに類似するもののような多様な応用に有益に適用される。これらの応用は、典型的には、１又は複数のノイズ源を伴う１又は複数の所望の音源を有する。複数の所望の音源を用いた幾つかの応用では、所望の音源が、別の所望の音源に関してノイズの音源を表わす。また、多くの応用では、サイズ、重さ、費用、移動音源を探知する能力、それに類似するようなマイクロホン特性は、応用手段に大きな衝撃を与える。
【０００４】
幾つかの問題が、従来のデザインの指向性マイクロホンに協働する。第１に、所望の指向性に達するためには、前記格納装置は、所望の音声の方向に軸に沿って延長される。これは、指向性マイクロホンを巨大にする傾向にある。また、要素を変換するマイクロホンは、必要な信号対雑音比を成し遂げるのにはしばしば高価であるが、前記マイクロホンからの相当な距離に位置する音声を検出するために必要とされる感度である。所望の音声を誘導し、不要な音声をさえぎるための特定の音響物質は、前記マイクロホンの費用を増やす。さらに、高価で指向性のあるマイクロホンは、大きくて高価な自動ステアリングシステムを必要とし、これにねらいを定めることは難しい。
【０００５】
費用及びサイズの両方において、前記マイクロホンが縮小できる指向性音声取得が必要とされる。望ましくは、前記指向性音声取得は、現存するマイクロホン要素、標準信号処理装置、及びその類似のもので成し遂げられるべきである。さらに、指向性音声取得システムのマイクロホンは、音源の方向に向けることができるべきである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、他の方向から受信される音声の影響を低減させるためにマイクロホン及び信号処理エレクトロニクスにおいて従来利用されていない指向性感度を結合することによって、指向性音声取得を提供する。
【０００７】
特定方向の音声を獲得するシステムを提供する。前記システムは、少なくとも１つのマイクロホンを含んでいる。各マイクロホンは、特定方向を向いている副（minor）ローブ及び特定方向以外の方向を向いている主（major）ローブから成る指向性感度を有している。信号処理回路は、前記マイクロホン主ローブの方向から受信される音声の影響を低減させる。
【０００８】
本発明の実施例において、少なくとも１つのマイクロホンは、ハイパーカージオイドポーラ応答パターンを有する。
【０００９】
本発明のもう１つの実施例において、少なくとも１つのマイクロホンは音圧傾度型（gradient）マイクロホンである。この音圧傾度型マイクロホンは、ノンカージオイド（noncardioid）ポーラ応答パターンを有する。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの実施例において、１組のマイクロホンは、特定方向に同一直線上に配置される。
【００１１】
本発明の多様な他の実施例において、信号処理回路は、スペクトルフィルタリング、音圧傾度型ノイズ消去、空間ノイズ消去、閾値検出、１又は複数のこれらの結合、及びその類似のものを介して前記主ローブの方向から受信される音声の影響を低減する。特定方向で音声を取得する方法も提供する。マイクロホンは、前記特定方向にねらいを定められている。前記マイクロホンは、前記特定方向に向いている第１ローブ及び前記特定方向以外の方向に向いている第２ローブを含む指向性感度を有する。前記第１ローブは、前記第２ローブより低い音声感度である。前記マイクロホンは、他の方向からと同じく前記特定方向から感知される音声に基づいた電気信号を発生させる。前記電気信号は、前記特定方向以外の方向で感知される音声の影響を抽出するために処理される。
【００１２】
副ローブ及び主ローブを含む指向性感度を有するハイパーカージオイドマイクロホンの指向性を改善する方法もまた提供される。前記マイクロホン副ローブは、所望の方向に向けられる。前記副ローブ及び主ローブによって定義される感度方向で受信される音声は、電気信号に変換される。前記電気信号は、前記主ローブによって定義される感度方向で受信される音声の影響を低減するために処理される。
【００１３】
他の音源からの音声に応答して所望の音源からの音声情報を取得するシステムもまた提供される。前記システムは、少なくとも１組のマイクロホンを含む。各マイクロホンは、所望の音源に向けられる副ローブ及び所望の音源に向けられていない主ローブを含む指向性感度を有する。前記副ローブは、前記主ローブよりも狭いビーム幅を有する。各対のマイクロホンで通信するプロセッサは、他の出所からの音声の中から音源の音声情報を抽出する。
【００１４】
本発明の実施例において、前記プロセッサは、信号分離アーキテクチャのパラメータを計算する。
【００１５】
本発明のもう１つの実施例において、前記システムは、音声情報を複数の所望の音源から取得する。前記システムは、各所望の音源に対して少なくとも１組のマイクロホンを含む。少なくとも２組のマイクロホンが共通のマイクロホンを共用する。
【００１６】
音声を取得するためのシステムもまた提供される。前記システムはベースを含む。ハウジングがそのベースに回転して取り付けられる。前記ハウジングは、少なくとも１つの前記ベースに面する磁石を有する。少なくとも１つのマイクロホンは、前記ハウジング内に配置される。前記ベース内に配置される磁気コイルは、少なくとも１つのコイルが前記ベースに関して前記マイクロホンに回転して配置して磁気的に磁石と相互作用するように、電圧を加えられる。
【００１７】
本発明の実施例において、制御ロジックは、前記ベースに関してマイクロホンの配置を変化させるために一連の磁気コイルのオンとオフを切り替える。
【００１８】
他の音源からの音声が存在する場合の音声情報を取得するシステムもまた提供される。前記システムはベースを含んでいる。ハウジングは、回転可能なポイントで前記ベースに回転されて取り付けられる。前記ハウジングは、前記ベースに面している少なくとも１つの磁石を有する。少なくとも１組のマイクロホンは、前記ハウジング内に配置される。各マイクロホンは、前記回転可能なポイントから離れる方向に向けられる副ローブ及び前記回転可能なポイントに向けられる主ローブから成る指向性感度を有し、前記副ローブは、前記主ローブより狭いビーム幅を有する。複数の磁気コイルは前記ベース内に配置され、少なくとも１つのコイルに電圧を加えることは、所望の音源に各マイクロホン副ローブを向けるために、少なくとも１つの磁石と磁気的相互作用を引き起こし、前記ハウジングを回転して配置する。プロセッサは、他の出所からの音声の中から音源の音声情報を抽出する。
【００１９】
本発明の実施例において、前記複数の磁気コイルが、前記回転可能なポイントと同心の少なくとも１つの環状に配置されている。
【００２０】
ハイパーカージオイドマイクロホンの指向性を改善する方法もまた提供される。前記マイクロホンは、副ローブ及び主ローブから成る指向性の感度を有する。前記マイクロホンは、ベースに回転して結合されるハウジングに取り付けられる。少なくとも１つの磁気コイルは、前記マイクロホン副ローブを所望の方向に向けるように前記ベースに電圧を加えられ、各々は、前記ハウジングの磁石と磁気的に相互に作用して磁気コイルに電圧を加えられている。副ローブ及び主ローブによって定義される感度方向で受信される音声は、電気信号に変換される。電気信号は、主ローブによって定義される感度方向で受信される音声の影響を低減するように処理される。
【００２１】
特定の方向の音声を取得する方法もまた提供される。マイクロホンは、ベースに対して回転して結合されたハウジングに取り付けられる。前記マイクロホンは、ベースにおける複数のコイルのうちの少なくとも１つと、ハウジングにおける少なくとも１つの磁石との間の磁気相互作用によって特定の方向にねらいを定められている。前記マイクロホンは、特定方向から及び特定方向以外の方向から感知された音声に基づいて電気信号を発生させる。前記電気信号は、特定方向以外の方向で感知された音声の影響を抽出するように処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付図を考慮すると、本発明の上記物体とその他の物体、特徴、優位性は、発明を実行するのに最良の方法である以下の詳細説明から明白である。
【００２３】
図１を参照すると、マイクロホンハイパーカージオイド応答パターンのポーラ応答プロットが示されている。ハイパーカージオイドポーラ応答パターン２０により、マイクロホンのプレーンの回りにさまざまな角度位置に発生させられる音声に対する指向性感度を例証する。マイクロホンについての特定の角度位置で、ポーラプロット２０の中心からさらに遠いプロット値は大きな感度を示す。図１に描写するような理想一次ハイパーカージオイドプロットは、主ローブ２２及び副ローブ２４の２つのローブを含んでいる。主ローブ２２は、副ローブ２４より大きいピーク音声感度を有する。主ローブ２２はまた、副ローブ２４よりも指向性が低い。この指向性は、数値的にはビーム角として表現されている。主ローブビーム角２６は、主ローブ２２が前記低い感度の一定の部分内の感度を有する弧によって定義されている。例えば、半値角２８は、主ローブ２２の感度が０度の角度に示されたピーク感度の少なくとも半分の音響パワーを受信する角度領域を表現している。同様に、副ローブビーム角３０は、副ローブ２４が少なくとも半分の音響パワー感度を１８０度の角度で生じるピーク値として示す半値角３２によって定義される。容易に理解され得るように、副ローブビーム角３０は、主ローブビーム角２６より小さく、主ローブ２２は、副ローブ２４より大きな音声に対する感度を示している。
【００２４】
典型的には、ハイパーカージオイドポーラ応答パターン２０を有するマイクロホンは、３４によって指示される所望の音声の方向が、主ローブビーム角２６内に生じるように、ねらいを定められている。これは、方向３４からの音声の受信に大きな感度を与える。すべて方向３６によって指示される副ローブビーム角３０内の方向から受信される音声は、副ローブ２４の減少した感度によって減衰させられたノイズであると想定される。本発明において、指向性は所望の音声の方向３６における副ローブ２４にねらいを定めることによって達成される。主ローブ２２の感度内の方向３４から受信される全音声の影響は、信号処理回路の利用を介して低減される。
【００２５】
当業者の通常の技術によって認識されるように、ハイパーカージオイドポーラ応答パターン２０に付加して広範なポーラ応答パターンを示しているマイクロホンが本発明に用いられている。例えば、指向性と感度の間のトレードオフは、副ローブ２４に関する主ローブ２２のサイズを増加又は減少させることによって達成される。また、より高次なハイパーカージオイドポーラ応答を示しているマイクロホンが用いられる。前記マイクロホンは、主ローブ２２と副ローブ２４の間に大きな違いを有しており、主ローブ２２と副ローブ２４にサブローブ（sublobes）を有するか、又は３つ以上のローブを有し得る。さらに、少なくとも１つの副ローブと少なくとも１つの主ローブを示している全てのマイクロホンは、第１ローブ及び第２ローブとして一般にはデザインされ、本発明を実行するのに用いられる。
【００２６】
ここで、図２を参照すると、マイクロホンカージオイド応答パターンのポーラ応答プロットが示されている。カージオイドポーラ応答パターンは４０によって一般に示され、１つのローブ４２のみを有する。カージオイドビーム角４４は、半値角４６によって定義されており、同じオーダーのハイパーカージオイドポーラ応答パターン２０における任意のビーム角２６、３０よりも大きい。カージオイドポーラ応答パターン４０は、このように、ビーム角４４内の方向４８の広い範囲に対して感度を示す。カージオイドポーラ応答パターン４０は、副ローブ２４を縮小することから生じる１つの極値を表現し、結果としてビーム角３０はゼロである。
【００２７】
ここで、図３を参照すると、音圧傾度型（gradient）応答パターンを釣り合わせたマイクロホンのポーラ応答プロットが示されている。音圧傾度型マイクロホンは、空間の２点間の圧力の違いの関数に対応する電気的応答を有している。音圧傾度型マイクロホンは、逆位相の２つの同一の無指向性の変換装置要素を用いて実行される。択一的に、音圧傾度型マイクロホンは、単一の双方向性の変換器要素で実行される。ポーラパターン６０は、第２ローブ６４に等しい第１ローブ６２を有する音圧傾度型マイクロホンを示している。従って、釣り合った音圧傾度型ポーラ応答パターン６０は、逆向きであること以外は等しい２つのビーム角６６を有しており、各々が半値角６８によって定義されている。ポーラ応答パターン６０を有するマイクロホンは、従って、反対方向７２から発する音声と方向７０からの音声に対して等しく感応する。釣り合った音圧傾度型応答において、主ローブ及び副ローブの選択は任意である。
【００２８】
釣り合った音圧傾度型ポーラ応答パターン６０は、主ローブ２２のサイズに等しいハイパーカージオイドポーラ応答パターン２０において明確に副ローブ２４を広げることから生じる。釣り合った音圧傾度型ポーラ応答パターン６０を有するマイクロホンは、従来技術として知られているように、適切な移植及び調整の付加を介してハイパーカージオイドポーラ応答２０又はカージオイドポーラ応答４０を有するように変更される。
【００２９】
図１−３のグラフは、理想的なプロットである。ほとんどのマイクロホンの前記ポーラ応答プロットは、それらの構造の特定状況のため不規則である。また、指向性の感度は、典型的には、ポーラプロットを発生させるのに用いられている音声周波数の関数である。
【００３０】
ここで、図４を参照すると、本発明の実施例に従う指向性音声取得システムのブロック図が示されている。指向性音声取得システムは、８０によって一般に示され、その音声が測定されると思われる特定方向８６にねらいを定めた第１ローブ８４を含む指向性感度を有するマイクロホン８０を含んでいる。マイクロホン８２の感度は、特定方向８６以外の方向９０に向けられた第２ローブ８８を含んでいる。第１ローブ８４は、第２ローブ８８よりも音声感度が低い。参照され得るように、第１ローブ８４の前記ビーム幅はまた、第２ローブ８８のビーム幅よりも小さい。この狭いビーム幅を利用することにより、システム８０のより大きな指向性を得ることができる。マイクロホン８２は、方向８６及び９０から感知される音声に基づいた電気信号９２を発生させる。信号プロセッサ９４は、電気信号９２を処理し、所望の特定方向８６で感知される音声から方向９０で感知される音声の影響を抽出する。信号プロセッサ９４は、その後、方向８６から受信される音声を表現している出力信号９６を発生させる。信号９６は記憶されるか、又は、電気通信、音声認識、ヒューマンマシンインターフェース、計測、セキュリティシステム、及びその類似のものを含むさまざまな応用のためにさらに処理される。
【００３１】
信号プロセッサ９４は、以下に示すような１又は複数のさまざまな技術を利用する。さらに、信号プロセッサ９４は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及びその類似のものを含む１又は複数のさまざまな手段を介して実行される。例えば、パーソナルコンピュータ上で実行している信号プロセッサ９４は、１又は複数のソフトウェアによって実装され、ロジックはカスタムで作られるか又はプログラムされる集積回路チップ、別個のアナログ部品、別個のデジタル部品で実装され、プログラムは１又は複数のデジタル信号プロセッサ、及びその類似のものにおいて実行する。当業者であれば、信号プロセッサ９４に対する実装が、本発明の意図と範囲内において広範で多様に存在することを認識するであろう。
【００３２】
ここで、図５を参照すると、本発明の実施例に従う閾値検出を例証しているグラフが示されている。曲線１００は、閾値Ｔよりも小さい任意の入力信号を出力でさえぎり、閾値Ｔより大きい任意の入力信号を出力で通過させる閾値検出を例証する。従って、特定方向８６からの所望の音声が他の方向９０からのノイズ又は不要な音声よりも大きい場合、グラフ１００によって示される閾値処理は、方向８６から比較的静かである期間は、不要な音声又はノイズをさえぎる。
【００３３】
閾値処理は、典型的には、不要な音声を制限するか又は拒否する他の技術に関連して用いられる。話し言葉は、例えば、話し手が息継ぎをするか傾聴する場合により生じる、多くのとぎれを有するので、例えば、閾値処理は所望の音声が話し声である場合に用いられる。
【００３４】
ここで、図６ａ−６ｃを参照すると、本発明の実施例に従うスペクトルフィルタリングを例証している周波数プロットが示されている。図６ａにおいて、第２ローブ８８によって受信される方向９０からの不要な音声は、周波数プロット１１０によって例証されるような広帯域のノイズ源を含んでいる。不要な音声はまた、周波数プロット１１２によって例証されるような関連する狭帯域内の周波数要素を発生させる音源からなる。前記不要な音声はまた、特定の所望の音声に関してノイズとしてみなされる。
【００３５】
第１ローブ８４によって方向８６から受信される所望の音声のスペクトルは、図６ｂにおける周波数プロット１１４によって例証される。この場合、プロット１１４の所望の周波数範囲は、広帯域スペクトル１１０の制限された領域のみに及び、不要な音声スペクトル１１２に有意に重複しない。図６ｃにおいて周波数応答プロット１１６によって示されるようなフィルタは、不要な音声スペクトル１１２のそれらを拒否するか、又は広帯域のノイズスペクトル１１０の影響を低減する一方で、所望の音声スペクトル１１４のスペクトル要素を通すように実行される。フィルタ１１６は、アナログ又はデジタルエレクトロニクス又は技術的に知られている実行プログラムのいずれかを利用して実行されるハイパス、ローパス、バンドパス、又は帯域除去フィルタである。
【００３６】
多くの他の周波数に基づいた技術が利用できる。例えば、スペクトル減算は、バックグラウンドノイズを抑制することによって音声を復元するのに用いられる。バックグラウンドノイズスペクトルエネルギーは、音声が検出されていない期間に推定される。前記ノイズスペクトルエネルギーは、その後、受信した信号から減算される。音声は、ケプストラム検出器で検出される。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に基づくか又は自己回帰技術に基づいた検出器のようなさまざまなタイプのケプストラム検出器が知られている。
【００３７】
ここで、図７を参照すると、本発明の実施例に従う空間又は音圧傾度型ノイズ除去のブロック図が示されている。指向性音声取得システム８０は、受信した音声に応答して電気信号１２２を発生させる第１センサー１２０及び感知した音声に応答して電気信号１２６を発生させる第２センサー１２４を含んでいる。センサー１２０、１２４は、同じマイクロホン又は分離したマイクロホンの要素である。電気信号１２２、１２６は、信号１２２から信号１２６を減算することに基づいた出力１３０を発生させる差動回路１２８によって受信される。
【００３８】
音圧傾度型ノイズ除去はまた、アクティブノイズ除去として知られており、２つの位相が異なるセンサー１２０、１２４からの信号１２２、１２６を用いて、一般に、通常の方向１３２からセンサー１２０、１２４の間の軸に受信される任意の音声の影響を低減させる。空間ノイズ除去において、両方のセンサー１２０、１２４によって効果的に等しく方向９０、１３２から受信される一般的なバックグラウンドノイズは除去される。方向８６からの音声は、センサー１２４よりも大きな強度を有するセンサー１２０によって受信され、差動回路１２８によって完全には低減されない。
【００３９】
ここで、図８を参照すると、本発明の実施例に従う信号分離のブロック図が示されている。信号分離は、１つ又は複数の音声センサーによって受信される１つ又は複数の信号を他の信号から分離されるように信号する。s(t)によって示される信号センサー１４０は、混合環境１４２によって混合され、ｍ(t)によって示される混合された信号１４４を生成する音源信号の総体を表している。信号抽出装置１４６は、混合された信号１４４から１つ又は複数の信号を抽出し、ｙ(t)によって示される分離された信号１４８を生成する。
【００４０】
多くの技術が信号分離に利用できる。１組の技術が、神経系に示される適応アーキテクチャ及びアルゴリズムに基づいている。これらの方法は、幾つかの収束基準を満たすように信号抽出装置１４６内の乗算の係数を調整する。信号分離に対する従来の信号処理アプローチもまた用いられている。前記信号分離法は、たいていは離散信号変換及びフィルタ処理/変換の関数反転を伴う計算を使用する。１組のキュミュラントの形態における信号１４０の統計的特性は、これらのキュミュラントが厳密にゼロに近づくように強制される場合に、混合した信号の分離を成し遂げるために用いられる。
【００４１】
混合環境１４２は、厳密には以下のように示すことができる。
【００４２】
【数１】
2004536536.tif 000002
【００４３】
2004536536.tif 000003
【００４４】
信号抽出装置１４６は、その時、以下の式を実行する。
【００４５】
【数２】
2004536536.tif 000004
【００４６】
ここでｙは出力、Ｘは信号抽出装置１４６の内部状態であり、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはパラメータ行列である。
【００４７】
ここで、図９ａ及び９ｂを参照すると、信号結合及び信号分離に対する状態空間アーキテクチャを例証しているブロック図が示されている。図９ａはフィードフォワード信号抽出装置アーキテクチャ１４６を例証する。図９ｂはフィードバック信号抽出装置アーキテクチャ１４６を例証する。前記フィードバックアーキテクチャは、信号抽出装置１４６のパラメータに関して拘束条件を少なくできる。フィードバックはまた、エラー、妨害、安定性、増大する大域幅、及びその類似のものに対する強さを含む幾つかの誘発的特性を生じさせる。フィードバック信号抽出装置１４６におけるフィードフォワード要素１６０は、一般に動作モデルの行列又は伝達関数を表すＲによって表される。ｍ及びｙの次元は同じ場合には、Ｒは単位行列であるように選定される。フィードバック要素１６２のパラメータ行列Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、フィードフォワードシステムにおいてパラメータ行列と必ずしも一致する必要は無いことに注目すべきである。
【００４８】
ランダムベクトルｙの相互情報は、その構成要素の間の独立の測定単位であり、以下のように定義される。
【００４９】
【数３】
2004536536.tif 000005
【００５０】
離散の場合の近似は以下のようになる。
【００５１】
【数４】
2004536536.tif 000006
【００５２】
ここで、ランダムベクトルｙのｐy(y)は確率密度関数であり、ｐyj(ｙj)は出力ベクトルyの確率密度のjth要素である。関数Ｌ(ｙ)は、通常、負ではなく、ランダムベクトルｙが統計的に独立である場合にのみゼロである。この測定単位は、信号ベクトルの要素間の依存関係の程度を定義する。それゆえ、それは、統計的独立性の程度を特徴とする適切な関数を表している。Ｌ(ｙ)は、エントロピーによって以下のように表され得る。
【００５３】
【数５】
2004536536.tif 000007
【００５４】
ここで、Ｈ(・)は、H(y)＝-E[ln fy]として定義されるｙのエントロピーであり、Ｅ[・]は期待値を表す。
【００５５】
混合環境１４２は、以下の非線形の離散時間動作（前）処理モデルとして設計され得る。
【００５６】
【数６】
2004536536.tif 000008
【００５７】
ここで、s(k)はオリジナル音源のｎ次元ベクトルであり、m(k)は測定単位によるｍ次元ベクトルであり、Xp(k)はNp次元状態ベクトルである。前記ベクトル（又は行列）w1*は動作式の定数又はパラメータを表し、w2*は出力式の定数又はパラメータを表す。前記関数fp(・)及びgp(・)は微分可能である。それは、微分式の解の存在及び一意性が、各組の初期条件Xp(t0)及び所定の波形ベクトルs(k)を満足していることも想定されている。
【００５８】
信号抽出装置１４６は、動的フォワード回路網又は動的フィードバック回路網によって表される。フィードフォワード回路網は、以下のように表される。
【００５９】
【数７】
2004536536.tif 000009
【００６０】
ここで、kはインデックス、m(k)はｍ次元計測、y(k)はｒ次元出力ベクトル、X(k)はＮ次元状態ベクトルである。Ｎ及びＮpは異なることに注意すべきである。前記ベクトル（行列）w1は動作式のパラメータを表し、前記ベクトル（又は行列）w2は出力式のパラメータを表す。前記関数f(・)及びg(・)は微分可能である。それは、微分式の解の存在及び一意性が、各組の初期条件X(t0)及び所定の計測波形ベクトルm(k)を満足していることも想定されている。
【００６１】
動的環境に対するデータ更新法則は、オリジナル信号を回復するために用いられる。環境１４２は線形動的システムとして設計される。その結果として、信号抽出装置１４６はまた、線形動的システムとして設計されている。
【００６２】
この場合、信号抽出装置１４６がフィードフォワード動的システムである場合に、性能指数は以下のように定義される。
【００６３】
【数８】
2004536536.tif 000010
【００６４】
以下の離散時間非線形動的回路網に従う。
【００６５】
【数９】
2004536536.tif 000011
【００６６】
離散動的モデルを変更する一般の非線形時間のこの形態は、任意サイズ及び任意数の層を有する、多層再帰の特定アーキテクチャとフィードフォワードニューラルネットワークの両方を含んでいる。この一般的なケースについて論じることにより、数学的に、よりコンパクトになる。これがフィードフォワード及び再帰（フィードバック）モデルに直接的にかつ簡単に適用されることは当業者であれば認識できる。
【００６７】
最適化するために拡張した費用関数は以下のようになる。
【００６８】
【数１０】
2004536536.tif 000012
【００６９】
ハミルトニアンは、この時、以下のように定義される。
【００７０】
【数１１】
2004536536.tif 000013
【００７１】
結果として、最適化の必要条件は、以下のようになる。
【００７２】
【数１２】
2004536536.tif 000014
【００７３】
境界条件は次のようになる。第１式は状態式であって、初期条件を利用し、第２式は共通状態式であって、ゼロに等しい最終条件に利用する。前記パラメータ式は、任意に又は所定の組から選択される小さなノルムを有する初期値を利用する。
【００７４】
一般の離散線形の動的な場合において、データ更新法則は、その時、以下のように表される。
【００７５】
【数１３】
2004536536.tif 000015
【００７６】
回路網の一般離散時間線形動作は以下のように与えられる。
【００７７】
【数１４】
2004536536.tif 000016
【００７８】
m(k)は計測のm次元ベクトルであり、y(k)は処理された出力のn次元ベクトルであり、X(k)は（この場合、計測のフィルタが掛けられたバージョンを表している）(mL)次元状態である。１つは、Lm次元状態ベクトルX1,X2,...,XLから成る状態ベクトルを表示する。すなわち、
【００７９】
【数１５】
2004536536.tif 000017
【００８０】
行列A及びBが制御可能な標準形である場合には、前記A及びBブロック行列は、以下のように表される。
【００８１】
【数１６】
2004536536.tif 000018
【００８２】
ここで、各ブロック部分行列Aijは対角行列に単純化され、各々のIは適切な次元を有するブロック単位行列である。
【００８３】
この時、
【００８４】
【数１７】
2004536536.tif 000019
【００８５】
このモデルは、計測ベクトルm(k)のIIRフィルタリング構造を表している。前記ブロック行列Aijがゼロである場合、前記モデルはFIRフィルタの特定の場合に対して、
【００８６】
【数１８】
2004536536.tif 000020
【００８７】
の式になる。
【００８８】
【数１９】
2004536536.tif 000021
【００８９】
前記式は、良く知られるFIR形に書き改めることができる。
【００９０】
【数２０】
2004536536.tif 000022
【００９１】
この式は、前記計測される信号m(k)及び出力y(k)に対してXj(k)によって表されたその遅延バージョンに関係する。
【００９２】
前記行列A及びBは制御可能な標準形又は書式Iのフォーマットで最良に表される。この時、Bは一定であり、Aは第１ブロックの行のみをIIR回路網の場合におけるパラメータとして有する。従って、前記行列Bに対するデータ更新の式は用いられることはなく、前記行列Aの前記第１ブロックの行のみが更新される。従って、前記行列Aに対する前記データ更新法則は、以下のようになる。
【００９３】
【数２１】
2004536536.tif 000023
【００９４】
前記行列Aの書式に注目すると、共通状態式は以下のように拡張される。
【００９５】
【数２２】
2004536536.tif 000024
【００９６】
従って、Aの前記ブロックサブ行列に対する前記データ更新法則は、以下のようになる。
【００９７】
【数２３】
2004536536.tif 000025
【００９８】
行列D及びCに対するデータ更新法則は、以下のように表される。
【００９９】
【数２４】
2004536536.tif 000026
【０１００】
ここで、（n＞rならば）付加的なゼロの列、又は（n＜rならば）付加的なゼロの行によって拡張されるIはrxrの単位行列から成る行列であり、[D]-TはD行列の一般逆行列の転置を表す。
【０１０１】
C行列に対して、データ更新式は各ブロック行列に対して以下のように書かれる。
【０１０２】
【数２５】
2004536536.tif 000027
【０１０３】
これらのデータ更新式は、異なる表示にするために固有の音声傾度を利用する。この場合、D行列の逆行列は用いられない。しかしながら、ΔCに対する前記データ更新法則は、計算上、要求が高まることになる。
【０１０４】
状態空間は内部空間を除去することによって低減される場合、前記システムは以下の静的環境に一致する。
【０１０５】
【数２６】
2004536536.tif 000028
【０１０６】
離散表記において、前記環境は次の式によって定義される。
【０１０７】
【数２７】
2004536536.tif 000029
【０１０８】
離散回路網の２つのタイプは、静的に混合された信号の分離に対して述べられている。これらは、フィードフォワード回路網であり、この場合、分離された信号y(k)は以下のように示され、
【０１０９】
【数２８】
2004536536.tif 000030
【０１１０】
フィードバック回路網の場合、y(k)は次のように定義される。
【０１１１】
【数２９】
2004536536.tif 000031
【０１１２】
フィードフォワード回路網の場合、前記離散データ更新法則は以下のようになり、
【０１１３】
【数３０】
2004536536.tif 000032
【０１１４】
前記フィードバック回路網の場合には、
【０１１５】
【数３１】
2004536536.tif 000033
【０１１６】
ここで、(αI)はf(y(k))gT(y(k))行列の対角の時間領域の平均によって置換される。乗算の重みはまた、前記データ更新に用いられる。
【０１１７】
ここで、図１０を参照すると、本発明の実施例に従う二重マイクロホン指向性音声取得システムのブロック図が示されている。指向性音声取得システム８０は、第１電気信号１８４を発生させる第１マイクロホン１８２及び第２電気信号１８８を発生させる第２マイクロホン１８６を有するマイクロホンの組１８０を含んでいる。実施例に示されるように、マイクロホン１８２、１８６は、所望の音声を方向８６から受信するように向いている。この音声は、第２ローブ８８によって定義される方向９０から受信されるような不要な音声又はノイズを有して混合されている。電気信号１８４、１８８は信号プロセッサ９４によって受信され、他の出所からの音声の中から、方向８６の所望の音声からの音源の音声情報を抽出する。信号プロセッサ９４は抽出された音声情報を表す出力９６を発生させる。
【０１１８】
本発明の実施例において、マイクロホン１８２、１８６は、方向８６からの所望の音声のような特定音源からの音声が、異なる時間に各マイクロホン１８２、１８６に達するように間隔が空けられている。従って、固定の音源は、マイクロホン１８２、１８６によって異なる程度に記録される。特に、音源が１つのマイクロホンに近いほど、関連して発生する出力は大きくなる。さらに、マイクロホン１８２、１８６の間の距離のため、音源から放射している音声波面は、異なる時間に各マイクロホン１８２、１８６に到達する。多くの実際の環境において、多重経路は音声からマイクロホン１８２、１８６に作られ、さらに、各音声信号の多重の遅延バージョンを作り出す。信号プロセッサ９４は、その時、信号振幅のインターマイクロホン差動に基づく信号源と独立した信号源の統計的特性に基づく信号源の間で決定する。
【０１１９】
本発明の実施例に従う二重マイクロホンは、インディアナ州インディアナポリスのMWAアコースティックから利用できるモデルV2から構成されている。前記V2は２つのハイパーカージオイドエレクトレット“マイクロホン”を含んでおり、各々は主ローブを有し、音声を受信する方向に向いている。各要素を取り除いて回転させることによって、前記ハイパーカージオイド副ローブは、所望の方向８６に向き、本発明を利用する二重マイクロホンが作られる。その結果の二重マイクロホンは、同一線上であって特定方向８６に調節された１組のマイクロホン１８２、１８６を含んでいる。
【０１２０】
ここで、図１１を参照すると、本発明の実施例に従う複数のマイクロホンの組を有する指向性音声取得システムのブロック図が示されている。指向性音声取得システム８０は、２つ以上のマイクロホンの組１８０を含んでいる。これらの組は、一般に同じ方向に集束されているか、又は図１１に示すように、異なる方向に向けられている。信号プロセッサ９４は、各マイクロホンの組から信号１８４、１８８を受信し、各マイクロホンの組１８０からの音声情報を含んでいる出力９６を発生させる。
【０１２１】
ここで、図１２を参照すると、本発明の実施例に従う複数のマイクロホンを有する択一的な指向性音声取得システムのブロック図が示されている。この実施例において、指向性音声取得システム８０は、複数のマイクロホンの組１８０を含み、各組は別の組１８０の少なくとも１つのマイクロホンを共用する。前記実施例において、所定の組１８０における各マイクロホンは、わずかに異なる方向に向けられている。従って、複数の方向で高度の指向性感度が得られる。
【０１２２】
ここで、指向性マイクロホンを機械的に配置するための磁気コイルの調整の概略図である図１３を参照し、機械的に位置決定可能な指向性マイクロホンの概略図である図１４を参照すると、本発明の実施例に従う部分的指向性マイクロホンシステムが示されている。２００によって一般に示される音声取得システムは、ハウジング２０４が回転して取り付けられるベース２０２を含んでいる。ハウジング２０４は、ベース２０２に面する少なくとも１つの磁石２０６を含んでいる。磁石２０６は、永久磁石又は電磁石である。ハウジング２０４は、例えば、インディアナ州インデイアナポリスのMWMアコースティックのモデルM118HCエレクトレットハイパーカージオイド要素のような、少なくとも１つのマイクロホン２０８をさらに含んでいる。任意の指向性応答パターンを有する他のタイプのマイクロホン２０８が用いられる。磁気コイル２１０はベース２０２内に配置される。少なくとも１つのコイル２１０に電圧を加えると、少なくとも１つの磁石２０６と磁石の相互作用を引き起こし、ベース２０２に関してマイクロホン２０８を回転して位置を定める。
【０１２３】
実施例に示されるように、磁気コイル２１０はハウジング回転ポイント２１２について円形のパターンに配置される。３６の磁気コイルは、C0、C10、C20、...C350にデザインされ、ベース２０２に形成される外側のスロット２１４に１０度間隔で配置されている。１８個の磁気コイルは、I0、I20、I40、...I340にデザインされ、ベース２０２に形成される内側のスロット２１６に２０度間隔で配置されている。ハウジング２０４は、外側のスロット２１４の第１の磁石２０６を保持する外側のアーム２１８を含んでいる。ハウジング２０４はまた、内側のスロット２１６の第２の磁石２０６を保持する内側のアーム２２０を含んでいる。また、多くのコイル又はスロットが用いられている。また、スロット２１４、２１６は、円を形成する必要が無い。スロット２１４は、円の任意部分又は他の曲線パターンを形成する。
【０１２４】
ハウジング２０４は、ベアリング２２４を用いているベース２０２に回転して取り付けられるシャフト２２２を含んでいる。ハウジング２０４はまた、回転ポイント２１２についてのハウジング２０４を釣り合わせるために釣り合いおもり２２６を含んでいる。ハウジング２０４及びシャフト２２２は中空であり、ケーブル布線２２８はマイクロホン２０８とベース２０２のプリント回路基板２３０との間で経路指定することができる。この実施例において、ハウジング２０４の回転は、コイル２１０に対して機械的又は制御回路のどちらかにおいて、３６０度よりわずかに大きい角度に制限されており、ケーブル布線２２８を傷つけないようになっている。多くの他の代替が、マイクロホン２０８によって発生させられる電気信号の処理に対して存在する。例えば、マイクロホン信号は、無線又は赤外線信号を使ってハウジング２０４の外側に送信される。ハウジング２０４の装置を駆動するための電源は、バッテリー又はスリップリングによって与えられ、ハウジング２０４及びベース２０２をインターフェースで調整する。
【０１２５】
シャフト２２２の位置の閉ループ制御を要求する場合、シャフト２２２の位置は、プリント回路基板２３０に接続される回転位置センサー２３２を用いてモニターされる。光学的、ホール効果、電位差計、機械式、その類似のものを含む、さまざまなタイプの回転センサー２３２が知られている。プリント回路基板２３０はまた、コイル２１０、コイル２１０に動力を与える駆動部２３４、信号プロセッサ及びコイル２１０に対する制御ロジックを実装する電子回路要素２３６、及びその類似のもののような、多様な付加要素を含んでいる。
【０１２６】
ここで、図１５を参照すると、本発明の実施例に従う指向性マイクロホン用の制御システムの概略図が示されている。２５０によって一般に示される制御ロジックは、どちらのコイル２１０がオンになるかオフになるかを制御し、具体的には、コイル２１０に与えられる電流量又はその方向を制御する。一連のコイル２１０に適切に電圧を与えることによって、制御ロジック２５０は、ベース２０２に関してマイクロホン２０８の位置を変化させる。
【０１２７】
各コイル２１０は、スイッチを介してコイル駆動部２３４に対して接続され、その１つは２５２によって示されている。前記スイッチは、デコーダの出力によって制御されている。従って、各コイルの組の１つのコイル２１０が任意の時に作動する。スイッチ２５２は、従来技術として知られているような１又は複数のトランジスタによって実装される。デコーダ及び駆動部は、マイクロプロセッサ、プログラマブルロジック、カスタム回路、及びその類似のものを用いて実装されるプロセッサ２５４によって制御されている。
【０１２８】
外部スロット２１４の全てのコイル２１０は、制御出力２５８を介してプロセッサ２５４によって制御されるコイル駆動部２５６に接続されている。C0、C10、C20、...C350からの３６個のコイル２１０の１つが、プロセッサ２５４から８個の選択出力２６２によって制御される８から６４のデコーダ２６０によってコイル駆動部２５６に切り替えられる。内側スロット２１６の前記１８個のコイル２１０は、所定コイルの任意の隣接するコイルが前記所定コイルを含む組から反対の組に属するように、択一的に２つの組の９個のコイルそれぞれに分離される。従って、コイルI0、I40、I80、...I320は、制御出力２６６を介してプロセッサ２５４によって制御されているコイル駆動部２６４に接続されている。この内側コイルの組からの前記９個のコイル２１０の１つは、２６８によって示され、プロセッサ２５４から４つの選択出力２７２によって制御される４から１６のデコーダ２７０によってコイル駆動部２６４に切り替えられる。コイルI20、I60、I100、...I340は、制御出力２７６を介してプロセッサ２５４によって制御されるコイル駆動部２７４に接続されている。この内側コイルの組からの９個のコイル２１０の１つは、２７８によって示され、プロセッサ２５４から４個の選択出力２８２によって制御される４から１６のデコーダ２８０によってコイル駆動部２７４に切り替えられる。ハウジング２０４の位置の閉ループ制御が要求される場合、ハウジング２０４の位置は位置入力２７８を介して位置センサー２３２によってプロセッサ２５４に与えられ得る。
【０１２９】
コイル駆動部２５６、２６４、２７４に対するさまざまな調整が用いられる。第１に、コイル駆動部２５６、２６４、２７４はコイル２１０に対する単一電圧を供給するように動作する。第２に、コイル駆動部２５６、２６４、２７４は、デジタル制御出力２５８、２６６、及び２７６のそれぞれに基づいて、コイル２１０に対して正又は負の電圧のどちらかを与える。これは、コイル駆動部２５６、２６４、２７４に切り替えられるコイル２１０によって作られる磁気フィールドを逆転させる能力を提示する。第３に、コイル駆動部２５６、２６４、２７４は、制御出力２５８、２６６、及び２７６それぞれによって与えられるアナログ電圧に基づいてコイル２１０に対する電圧の範囲を出力する。以下の議論では、コイル駆動部２５６、２６４、２７４から出力される正又は負の電圧の間を切り替える能力が想定されている。
【０１３０】
回転して位置を定めるマイクロホン２０８の例として、０度の位置から３０度の位置にハウジング２０４を移動させることを考える。最初に、コイルC0及びI0は磁石２０６を引き寄せるように電圧が加えられる。C0がオフに切り替えられる時に動き始め、C10が引き寄せるように切り替えられ、I0が反発するように切り替えられる。一度、ハウジング２０４がおおよそ１０度で回転すると、I20は引き寄せるように切り替えられ、C10はオフに切り替えられ、I10はオフに切り替えられ、C20は引き寄せるように切り替えられる。続いて、C30は引き寄せるように切り替えられ、C20はオフに切り替えられ、I20は反発するように切り替えられ、I40はオンに切り替えられる。最終的に、I20及びI40は反発するようにセットされ、C30は引き寄せて３０度のハウジング２０４を保持する。
【０１３１】
マイクロホン２０８は、さまざまな手段を介して音源に向けられる。例えば、信号プロセッサ９４は、所望の方向８６からの音声強度平均に基づいてプロセッサ２５４に対する音声強度入力２８０を発生させる。レベルが落ち始める場合、ハウジング２０４の回転位置は、前記音声強度が別の方向に大きくなっているかどうかを決定するのに混乱する。択一的に、広範囲のビーム角を有するマイクロホンがハウジング２０４に取り付けられる。複数のマイクロホンはまた、所望の音源の位置を三角形にするためにベース２０２に取り付けられる。
【０１３２】
本発明の実施例を例証して述べてきた一方で、これらの実施例は、本発明の全ての可能な形態を例証し述べることを意図としていない。明細書の単語（言葉）は、限定的というよりもむしろ説明の単語（言葉）であり、本発明の意図及び範囲から出発することなく、さまざまな変更がなされることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】マイクロホンハイパーカージオイド応答パターンのポーラ応答プロットである。
【図２】マイクロホンカージオイド応答パターンのポーラ応答プロットである。
【図３】マイクロホンの釣り合った音圧傾度型応答パターンのポーラ応答プロットである。
【図４】本発明の実施例に従う指向性音声取得システムのブロック図である。
【図５】本発明の実施例に従う閾値検出を例証するグラフである。
【図６ａ】ノイズスペクトルの周波数プロットである。
【図６ｂ】所望の音声スペクトルの周波数プロットである。
【図６ｃ】本発明の実施例に従う所望の音声を抽出するためのフィルタの周波数プロットである。
【図７】本発明の実施例に従う空間又はグラディエントｍノイズ除去のブロック図である。
【図８】本発明の実施例に従う信号分離のブロック図である。
【図９ａ】フィードフォワード信号分離アーキテクチャのブロック図である。
【図９ｂ】フィードバック信号分離アーキテクチャのブロック図である。
【図１０】本発明の実施例に従う二重指向性音声取得システムのブロック図である。
【図１１】本発明の実施例に従う複数のマイクロホンの対を有する指向性音声取得システムのブロック図である。
【図１２】本発明の実施例に従う複数のマイクロホンの対を有する択一的な指向性音声取得システムのブロック図である。
【図１３】本発明の実施例に従う指向性マイクロホンを機械的に配置するための磁気コイル調整の概略図である。
【図１４】本発明の実施例に従う機械的に位置を定めることが可能な指向性マイクロホンの概略図である。
【図１５】本発明の実施例に従う指向性マイクロホンを目的とする制御システムのブロック図である。
【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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