(57)【要約】【課題】乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステムの提供。【解決手段】本発明は、乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステムであって、第１の方向（２）に向けられた少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォン（１）と、第１の方向とは異なる第２の方向に向けられた少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォン（３）と、ノイズ低減機器（４）であって、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分を、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いてキャンセルするように構成された、ノイズ低減機器とを備える、ハンドフリーシステムに関する。【選択図】図１
2007235943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステムであって、該システムは、
第１の方向（２）に向けられた少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォン（１）と、
該第１の方向とは異なる第２の方向に向けられた少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォン（３）と、
ノイズ低減機器（４）であって、該少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分を、該少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いてキャンセルするように構成された、ノイズ低減機器と
を備える、ハンドフリーシステム。
【請求項２】
前記ノイズ低減機器が、前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号から、前記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号に基づく信号を減算するように構成されている、請求項１に記載のハンドフリーシステム。
【請求項３】
前記ノイズ低減機器が、前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を用いて、前記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分をキャンセルするようにさらに構成されている、請求項１または２に記載のハンドフリーシステム。
【請求項４】
所定の基準に従って、前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分および／または前記少なくとも１つの第２のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分がキャンセルされるように前記ノイズ低減機器の信号処理を制御するための制御手段をさらに備える、請求項３に記載のハンドフリーシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンおよび／または前記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンが、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられ、
前記ノイズ低減システムが、各マイクロフォンアレイからの信号を処理するためのビームフォーマー（８）を備える、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項６】
第１のマイクロフォンの数が第２のマイクロフォンの数に等しい、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１のマイクロフォンおよび前記少なくとも１つの第２のマイクロフォンが、該第１のマイクロフォンと該第２のマイクロフォンとがそれぞれ共通の支持フレーム上に配置されるように対で設けられる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項８】
前記各第１のマイクロフォンが第１の出力部を有し、
前記各第２のマイクロフォンが第２の出力部を有し、
前記ノイズ低減機器が、
該各第１のマイクロフォン出力部および／または第２のマイクロフォン出力部に対する第１の入力部（６）と、
該各第２のマイクロフォン出力および／または第１のマイクロフォン出力部に対する第２の入力部（９）と、
キャンセレーション手段（５）と、
該少なくとも１つの第１の入力部（６）と該キャンセレーション手段（５）とを接続する第１の信号パス（７）と、
該少なくとも１つの第２の入力部（９）と該キャンセレーション手段（５）とを接続する第２の信号パス（１０）と
を備え、
該キャンセレーション手段（５）は、該第２の信号パス（１０）を介して受信された信号を用いて、該第１の信号パス（７）を介して受信された信号から前記ノイズ部分をキャンセルするように構成されており、
該各第１のマイクロフォン出力部が、該ノイズ低減機器（４）の第１の入力部（６）へ接続され、該各第２のマイクロフォン出力部が、該ノイズ低減機器の第２の入力部（９）へ接続されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項９】
前記キャンセレーション手段が、前記第１の信号パスを介して受信された信号から、前記第２の信号パスを介して受信した信号に基づく信号を減算するように構成されている、請求項８に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１０】
特にＬＭＳ、ＮＬＭＳまたはＲＬＳアルゴリズムに基づいた、適応フィルタ（１１）が、前記第２の信号パス上の前記キャンセレーション手段と前記各第２の入力部との間に設けられる、請求項８または９に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンが、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられ、
ビームフォーマー（８）が、前記第１の信号パス（７）上に設けられ、前記ノイズ低減機器の各第１の入力部に対し、該第１の信号パス（７）が、該第１の入力部（６）と該ビームフォーマー（８）とを接続するサブパス（７‘）を備える、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１２】
前記ビームフォーマーが固定されたビームフォーマーである、請求項１１に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１３】
前記各第１の入力部と前記キャンセレーション手段とを接続する第３の信号パス（１３）をさらに備え、信号のフローの方向に、ブロッキングマトリックス（１４）と、後に続く適応フィルタ（１５）とが該第３の信号パス（１３）に設けられ、該各第１の入力部に対し、該第３の信号パスが、該第１の入力部と該ブロッキングマトリックスとを接続するサブパスと、該ブロッキングマトリックスと該適応フィルタとを接続するサブパスとを備える、請求項１１または１２に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１４】
前記第２の信号パス上にある前記ノイズ低減機器の前記各第２の入力部と前記キャンセレーション手段との間にある減算手段（１６）と、前記第１の信号パスと各減算手段とを接続するサブバスを有する第４の信号パス（１７）とをさらに備える、請求項８〜１３のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１５】
適応フィルタを音声の検出に従って制御するための、音声検出器を有する適応コントローラをさらに備える、請求項８〜１４のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１６】
前記各第１のマイクロフォン出力部が、前記ノイズ低減機器（４）の第２の入力部（６）へ接続され、前記各第２のマイクロフォン出力部が、該ノイズ低減機器の第１の入力部（９）へ接続され、かつ、該ノイズ低減機器の信号処理を、所定の基準に従って、前記少なくとも１つの第１のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分および／または前記少なくとも１つの第２のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分が前記キャンセレーション手段によってキャンセルされるように制御するための制御手段をさらに備える、請求項８〜１５のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１７】
前記ノイズ低減機器が、第１の増強出力信号を提供するための第１のノイズ低減機器であり、かつ、
少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いて、前記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分をキャンセルすることによって第２の増強出力信号を提供するように構成された、第２のノイズ低減機器をさらに備える、
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１８】
前記第１の増強出力信号と前記第２の増強出力信号とを組み合わせることによって、組み合わせられた増強出力信号を提供するための信号ミキサをさらに備える、請求項１７に記載のハンドフリーシステム。
【請求項１９】
前記第２のノイズ低減機器が、前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を、前記第１のノイズ低減機器が前記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を処理するのと少なくとも部分的に同一の方法で処理し、かつ、該少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を、該第１のノイズ低減機器が該少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を処理するのと少なくとも部分的に同一の方法で処理するように構成された、請求項１７または１８に記載のハンドフリーシステム。
【請求項２０】
音響エコーキャンセラ（１９）をさらに備える、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
【請求項２１】
第１の方向へ向けられた第１の指向性マイクロフォン（１）と、該第１の方向とは異なる第２の方向へ向けられた第２の指向性マイクロフォン（３）とを備え、該第１のマイクロフォンおよび該第２のマイクロフォンが共通の支持フレーム上に配置されているデュアルマイクロフォンの使用であって、特に請求項１〜２０のいずれか一項に記載の、乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステム用マイクロフォンアレイを形成するための、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された信号品質を示す、乗り物の客室における音声信号取得のためのハンドフリーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハンドフリーシステムは、乗り物、特に車の客室において、様々な目的のために使用されている。たとえば、ハンドフリーシステムは、ハンドフリーの電話通信を可能にするために用いられ得る。別の例としては、ナビゲーションシステムまたは空調システム等の機器の制御がハンドフリーシステムに依存し得る。このために、取得された信号は、ユーザによって入力された制御信号として決定する音声認識機器を用いて処理される。
【０００３】
最も一般的なハンドフリーシステムでは、ユーザからの音声信号を拾うために少なくとも１つのマイクロフォンが設けられている。これらのマイクロフォンは、通常、乗り物の客室の内部に固定的に取り付けられている。マイクロフォンの位置は、様々な基準に基づいて選択される。一方、予想される話者に対するマイクロフォンの位置調整および方向は最適化されなければならない。他方、通常は、考えられる位置の数を制限する構造上および／または美学上、あるいは設計上の制限がある。
【０００４】
ハンドフリーシステムは、ヘッドセットまたはハンドセットが不要であるため、ユーザに対して高い快適性を提供する。しかしながら、音声信号の音響レベルが話者の口からマイクロフォンまでの距離によって低下するため、マイクロフォンによって取得された信号の質（特に信号対ノイズ比）が非常に悪い。このことに鑑みて、取得された信号の信号品質を高め、信号対ノイズ比を改善／向上する必要がある。
【０００５】
信号においてノイズ抑制を得るための１つの可能性は、数個のマイクロフォンを含むマイクロフォンアレイを空間フィルタリングと組み合わせて用いることである。この場合、通常、全方向式（ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）マイクロフォンがマイクロフォンアレイにおいて用いられる。しかしながら、アレイ内でのマイクロフォンの位置調整およびその後の空間フィルタリングの位置調整のため、アレイの所望の方向性は、ノイズ抑制の結果に伴って達成され得る。特に、このシステムの方向性は、予想される話者の方向において最も感度が高くなるように制御されている。他の方向（たとえば、その他の話している人物またはラウドスピーカ）からのノイズ信号は抑制される。このようなマイクロフォンアレイシステムの考えられる実現についてはＭ．Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，Ｄ．Ｗａｒｄ：Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ：ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ（Ｇｅｒｍａｎｙ），２００１に記載されている。
【０００６】
これらのマイクロフォンアレイシステムの全てにおいて、アレイのマイクロフォンは、音声信号およびノイズ信号の両方を拾うために用いられる。音声信号からのノイズ信号の分離は、マイクロフォンアレイシステムによって取得された信号全体を処理することによって達成される。しかしながら、処理されるべき信号は常に音声部分およびノイズ部分の両方を含むため、信号の処理は非常に複雑であり、結果としての信号は依然としてノイズ部分を含む。
【非特許文献１】Ｍ．Ｂｒａｎｄｓｔｅｉｎ，Ｄ．Ｗａｒｄ：Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ａｒｒａｙｓ：ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ（Ｇｅｒｍａｎｙ），２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、取得された信号におけるさらに改善された信号対ノイズ比を生じる、単純化されたハンドフリーシステムを提供するということが、本発明の根底にある課題である。この課題は、請求項１に従うハンドフリーシステムによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステムであって、第１の方向に向けられた少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンと、第１の方向とは異なる第２の方向に向けられた少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンと、ノイズ低減機器であって、少なくとも１つの指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分を、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いてキャンセルするように構成された、ノイズ低減機器とを備える、ハンドフリーシステムが提供される。
【０００９】
このようなハンドフリーシステムによって、一方では少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンを用いて音声部分とノイズ部分とを有する信号を取得し、他方では少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンを用いて（少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンが少なくとも１つの第１のマイクロフォンとは異なる方向を向いている）ノイズ信号を取得することが可能になる。したがって、（ほぼ）唯一のノイズを含む、少なくとも１つの第２のマイクロフォンによって拾われた信号は、少なくとも１つの第１のマイクロフォンによって拾われた信号からノイズ部分を除去するために用いられ得る。
【００１０】
このコンテクストにおいて、用語「ノイズ」が所望されない信号を示すのに対し、用語「音声」は任意のタイプの所望された信号を示すために用いられるという点が指摘される。換言すれば、「ノイズ」は、たとえばラウドスピーカまたは乗り物の客室内にある別のスピーカから発された音声要素をも有する信号を含み得る。しかしながら、これらの信号は特定の目的のためには所望されない。
【００１１】
指向性マイクロフォンの使用は、第１のマイクロフォンが予想されるスピーカの位置を向くように配置され得るという利点を有し、その結果、第２のマイクロフォンは、向く位置が異なるため、スピーカから生じたものでない信号のみを取得するか、あるいはこのような信号を優先的に取得する。したがって、このハンドフリーシステムによって、追加の複雑なフィルタ方法を有さずに所望の音声部分を有する信号を取得することが可能になる。
【００１２】
第１の指向性マイクロフォンの指示方向と第２の指向性マイクロフォンの指示方向との間の角度は、２０°〜１８０°の間にあり、好ましくは９０°〜１８０°の間にあり、最も好ましくは１３０°〜１８０°の間にある。
【００１３】
ノイズ低減機器は、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号から、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号に基づく信号を減算するように構成され得る。
【００１４】
このようにして、好都合かつ単純な方法によって、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンによって取得された信号からのノイズ部分の計算が行われる。特に、減数、すなわち少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号に基づく信号は、全ての第２の指向性マイクロフォンによって取得された信号の加算または平均に基づくか、あるいは等しいものであり得る。
【００１５】
ノイズ低減機器は、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を用いて、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分をキャンセルするようにさらに構成され得る。
【００１６】
このようにして、ハンドフリーシステムが２つの異なる方向からの増強音声信号または所望の信号を取得することが可能となる。特に、乗り物の客室では、少なくとも１つの第１のマイクロフォンおよび少なくとも１つの第２のマイクロフォンは、少なくとも１つの第１のマイクロフォンがドライバーの方向を向き、少なくとも１つの第２のマイクロフォンが前部座席の乗客の方向を向くように配置され得る。すると、ドライバーが話している場合、第１のマイクロフォンが音声信号を拾う責任をもち、第２のマイクロフォンは、ノイズ基準信号を取得する。前部座席の乗客が話している場合、第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンの役割は切り替えられる（ｓｗｅｅｐ）。
【００１７】
換言すれば、ノイズ低減機器は、少なくとも１つのマイクロフォン（すなわち、それぞれ第２のマイクロフォンまたは第１のマイクロフォンである）によって取得されたノイズ基準信号に基づいて、第１のマイクロフォンまたは第２のマイクロフォンのいずれかによって取得された信号内にあるノイズ部分をキャンセルするように対称的に構成されている。
【００１８】
上記の実施形態において、ハンドフリーシステムは、所定の基準に従って、前記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分および／または前記少なくとも１つの第２のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分がキャンセルされるように前記ノイズ低減機器の信号処理を制御するための制御手段をさらに備えることが可能である。
【００１９】
このような制御手段によって、ノイズ低減システムを第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンと共に好都合な方法で用いて、マイクロフォンの２つの指示方向のうちの一方からの音声信号を取得し、他方を指しているマイクロフォンを用いて、そのうちのノイズ部分を抑制することが可能になる。
【００２０】
いくつかの基準がこの制御手段によって用いられ得る。たとえば、音声信号が第１のマイクロフォンからの信号内で検出された場合は常に、少なくとも１つの第１のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分が、第２のマイクロフォンからの信号をノイズ基準信号として用いてキャンセルされるように、ノイズ低減機器が制御される。このようにして、少なくとも１つの第１のマイクロフォンが向いているスピーカが優先される。
【００２１】
代替的に、制御手段は、音声信号が最初に検出されたマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分がキャンセルされるように構成され得る。この場合、１つのスピーカが話すのをやめる度に、第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンの両方が音声信号を音声信号を取得する準備ができた状態にある。
【００２２】
先に述べたハンドフリーシステムでは、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンおよび／または少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンが、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられ得、ノイズ低減システムが、各マイクロフォンアレイからの信号を処理するためのビームフォーマーを備え得る。
【００２３】
特に、所望の信号を拾うためにマイクロフォンアレイおよび対応するビームフォーマーを使用することによって、所望の信号を含む信号における信号対ノイズ比がさらに向上する。このことによって、ノイズ部分のキャンセレーションの後に結果として生じる信号はより増強されることになる。少なくとも１つの第２のマイクロフォンも所望の信号を拾うために用いられる場合、結果として生じる信号のこのような有利な増強は、第２のマイクロフォンの場合にも同様に、マイクロフォンアレイおよび対応するビームフォーマーが用いられる際に得られる。
【００２４】
第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンの両方が、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられる場合、両方のマイクロフォンアレイからの信号を処理するためのビームフォーマーが設けられ得る。代替的に、各マイクロフォンアレイに対してビームフォーマーが設けられてもよい。
【００２５】
上記のハンドフリーシステムのさらなる局面によれば、第１のマイクロフォンの数は、第２のマイクロフォンの数と同等であり得る。このような対称的な場合によって、第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンの両方を用いて所望の音声信号を同様の信号品質で拾うことが可能になる。
【００２６】
少なくとも１つの第１のマイクロフォンおよび少なくとも１つの第２のマイクロフォンは、第１のマイクロフォンと第２のマイクロフォンとがそれぞれ共通の支持フレーム上に配置されるように対で設けられ得る。
【００２７】
このような対の配置によって、第１の指向性マイクロフォンと第２の指向性マイクロフォンとを備え、各マイクロフォンが異なる方向を向く、デュアルマイクロフォンが得られる。この種のデュアルマイクロフォンは、非常にコンパクトな形態で提供され得る。コンパクトな形態は、特に乗り物の客室にマイクロフォンまたはマイクロフォンアレイを取り付ける際に多くのスペースを要求しないという利点を有する。各第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンは、さらに共通のハウジング内に設けられ得る。
【００２８】
上記のハンドフリーシステムでは、各第１のマイクロフォンが第１の出力部を有し得、各第２のマイクロフォンが第２の出力部を有し得、ノイズ低減機器が、各マイクロフォン出力部に対する第１の入力部と、各第２のマイクロフォン出力部に対する第２の入力部と、キャンセレーション手段と、少なくとも１つの第１の入力部とキャンセレーション手段とを接続する第１の信号パスと、少なくとも１つの第２の入力部とキャンセレーション手段とを接続する第２の信号パスとを備え得、キャンセレーション手段は、第２の信号パスを介して受信された信号を用いて、第１の信号パスを介して受信された信号からノイズ部分をキャンセルするように構成され得、各第１のマイクロフォン出力が、ノイズ低減機器の第１の入力部へ接続され、各第２のマイクロフォン出力部が、ノイズ低減機器の第２の入力部へ接続されている。
【００２９】
このようにして、ノイズ低減機器の特に好都合な構成と、少なくとも１つの第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンへの対応する信号パスを介した接続とが得られる。
【００３０】
特に、キャンセレーション手段は、第１の信号パスを介して受信された信号から、第２の信号パスを介して受信した信号に基づく信号を減算するように構成され得る。
【００３１】
上記のハンドフリーシステムにおいて、特にＬＭＳ、ＮＬＭＳまたはＲＬＳアルゴリズムに基づいた適応フィルタが第２の信号パス上のキャンセレーション手段と各第２の入力部との間に設けられ得る。
【００３２】
このような適応フィルタは、音声信号のさらなる増強につながる。適応フィルタの適応は、キャンセレーション手段の出力信号に基づき得る。各適応フィルタは、第１の信号パスを介してキャンセレーション手段によって受信された信号における残存ノイズを評価するように適応して最適化され得る。このように、適応フィルタはこのような残存ノイズを最大限にキャンセルできるように適応される。
【００３３】
上記のハンドフリーシステムにおいて、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンが、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられ、ビームフォーマーが、第１の信号パス上に設けられ、ノイズ低減機器の各第１の入力部に対し、第１の信号パスが、第１の入力部とビームフォーマーとを接続するサブパスを備え得る。
【００３４】
マイクロフォンアレイおよびビームフォーマーを有するこのような配置の結果、特に信号対ノイズ比に関して、第１のマイクロフォンによって取得された信号はさらに増強される。
【００３５】
ビームフォーマーは、固定されたビームフォーマーであり得る。一例として、ビームフォーマーは、好ましい方向からマイクロフォンへ入る信号が同相で加算され得るように異なるマイクロフォンからの信号が遅延される、ｄｅｌａｙ−ａｎｄ−ｓｕｍ型ビームフォーマーであり得る。こうして、遅延されたマイクロフォン信号の加算が行われる。別の選択肢によれば、ｆｉｌｔｅｒ−ａｎｄ−ｓｕｍ型（ビームフォーマー「超指向性（ｓｕｐｅｒｄｉｒｅｃｔｉｖｅ）ビームフォーマー」）が用いられ得る。さらに、固定されたビームフォーマーの代わりに、適応ビームフォーマーもまた使用可能である。
【００３６】
上記のハンドフリーシステムは、各第１の入力部とキャンセレーション手段とを接続する第３の信号パスをさらに備え得、信号のフローの方向に、ブロッキングマトリックスと、後に続く適応フィルタとが第３の信号パス上に設けられ、各第１の入力部に対し、第３の信号パスが、第１の入力部とブロッキングマトリックスとを接続するサブパスと、ブロッキングマトリックスと適応フィルタとを接続するサブパスとを備える。
【００３７】
このようにして、適応可能な構造が得られる。この構造は「一般化サイドローブキャンセラ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  ｓｉｄｅ−ｌｏｂｅ  ｃａｎｃｅｌｌｅｒ（ＧＳＣ））と呼ばれることがある。このようにして、信号品質がさらに改善され得る。
【００３８】
ブロッキングマトリックスは、信号の部分をブロックして結果的にノイズ基準信号が得られるようにするために機能する。ブロッキングマトリックスは、様々な方法で実現され得る。たとえば、ブロッキングマトリックスは、隣接する入力チャンネルの減算が対で行われるような形態を有し得る。別の可能性は、Ｌ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ，Ｃｈ．Ｊｉｍ：「Ａｎ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｌｉｎｅａｒｌｙ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．１，ｐｐ．２７−３４（１９８２年１月）に記載されている。
【００３９】
上記のハンドフリーシステムは、第２の信号パス上にあるノイズ低減機器の各第２の入力部と前記キャンセレーション手段との間にある減算手段と、第１の信号パスと各減算手段とを接続するサブバスを有する第４の信号パスとをさらに備え得る。
【００４０】
このような構成によって、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンから受信された信号における所望の信号部分の低減が得られる。結果的に、これらの所望の信号部分は、少なくとも１つの指向性マイクロフォンから受信された信号から除去されない。
【００４１】
サブパス上での適応フィルタの適応は、第２の信号パス上の対応するキャンセレーション手段の出力に基づき得る。これらの追加的な適応フィルタによって、ノイズ基準信号へリークする所望の信号部分を補償することが可能である。
【００４２】
上記のハンドフリーシステムは、適応フィルタを音声の検出に従って制御するための、音声検出器を有する適応コントローラをさらに備え得る。特に、ハンドフリーシステムは、音声の検出に従って全ての適応フィルタを適応するための適応コントローラを備え得る。
【００４３】
特に、適応コントローラは、第１の信号パス上で音声が検出されない場合、第２の信号パス上で適応フィルタの適応を開始するように構成され得る。適応コントローラは、所望の音声が第１の信号パス上の信号において検出された場合、第１の信号パスと第２の信号パス上の減算手段とを接続する信号パス上で適応フィルタの適応を開始するように構成され得る。このような適応コントローラは、さらに所望の信号のキャンセレーションを防ぐ。
【００４４】
上記のハンドフリーシステムにおいて、各第１のマイクロフォン出力部は、ノイズ低減機器の第２の入力部へ接続され得、各第２のマイクロフォン出力部は、ノイズ低減機器の第１の入力部へ接続され得、かつ、ハンドフリーシステムは、ノイズ低減機器の信号処理を、所定の基準に従って、少なくとも１つの第１のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分および／または少なくとも１つの第２のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分がキャンセレーション手段によってキャンセルされるように制御するための制御手段をさらに備え得る。
【００４５】
このような構成によって、対称的な配置が導かれる。この配置は、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンから受信された信号を用いて、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンから受信された信号内にあるノイズ部分をキャンセルすることが可能になるという利点を有する。
【００４６】
特に、キャンセレーション手段は、さらに、第２の信号パスによって受信された信号から第１の信号パスによって受信された信号に基づく信号を減算するように構成され得る。さらに、第１の入力部とキャンセレーション手段を接続する適応フィルタを有する、信号パス、および／または第２の入力部とキャンセレーション手段とを接続するビームフォーマーを有する、信号パスが提供され得る。これらの信号パスは、上述した第１の信号パスおよび第２の信号パスと同一であり得る。適応フィルタおよびビームフォーマーは、第１の信号パスおよび第２の信号パス上のものと同様に構成され得る。
【００４７】
上記の適応フィルタおよびビームフォーマーを用いてその他のマイクロフォンによって取得された信号を処理することが可能である。このために、第２の入力部は第１の信号パス上のビームフォーマーと接続され得、第１の入力部は第２の信号パス上の適応フィルタと接続され得る。この場合、制御手段は、それに従ってノイズ低減機器において信号フローを制御するように構成される。このように、どのマイクロフォン（第１のマイクロフォンまたは第２のマイクロフォン）が所望の信号を拾うために用いられるかに応じ、ノイズ低減機器におけるビームフォーマーおよびキャンセレーション手段は適切な方法で用いられる。
【００４８】
別の局面によれば、ノイズ低減機器は、第１の増強出力信号を提供するための第１のノイズ低減機器であり得、ハンドフリーシステムは、少なくとも第１の第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いて、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分をキャンセルすることによって第２の増強出力信号を提供するように構成された、第２のノイズ低減機器をさらに備え得る。
【００４９】
このことによって、第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンからの信号をそれぞれ独立して増強することが可能になる。特に、２つの増強出力信号（それぞれ第１の指向性マイクロフォンおよび第２の指向性マイクロフォンに対応する）が提供され得る。
【００５０】
このような場合、ハンドフリーシステムは、第１の増強出力信号と第２の増強出力信号とを組み合わせることによって、組み合わせられた増強出力信号を提供するための信号ミキサをさらに備え得る。
【００５１】
信号ミキサは、ミキシング加重が、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンおよび／または少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンについて検出された発話活動に応じて時間によって変動する方法で制御されるように構成され得る。代替的に、信号ミキサは、ミキシング加重のうちの１つが所定の基準に従って０に設定されるように構成され得る。一例として、発話活動が第１のマイクロフォンまたは第２のマイクロフォンのうちの一方について検出された場合、第１のマイクロフォンまたは第２のマイクロフォンのうちの他方に対するミキシング加重が０に設定される。このようにして、最初に話し始めた話者が優先される。
【００５２】
上記のハンドフリーシステムにおいて、第２のノイズ低減機器は、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を、第１のノイズ低減機器が少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を処理するのと少なくとも部分的に同一の方法で処理し、かつ、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を、第１のノイズ低減機器が少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を処理するのと少なくとも部分的に同一の方法で処理するように構成され得る。
【００５３】
したがって、少なくとも部分的に対称の構成が得られる。特に、第２のノイズ低減機器は、上記の第１のノイズ低減機器と同様の構成要素を少なくとも部分的に備える。たとえば、第２のノイズ低減機器は、各第２のマイクロフォン出力部に対する第１の入力部と、各第１のマイクロフォン出力部に対する第２の入力部と、キャンセレーション手段と、少なくとも１つの第１の入力部とキャンセレーション手段とを接続する第１の信号パスと、少なくとも１つの第２の入力部とキャンセレーション手段とを接続する第２の信号パスとを備え得、キャンセレーション手段は、第２の信号パスを介して受信された信号を用いて、第１の信号パスを介して受信された信号からノイズ部分をキャンセルするように構成され得、各第１のマイクロフォン出力部は、ノイズ低減機器の第２の入力部へ接続され、各第２のマイクロフォン出力部は、ノイズ低減機器の第１の入力部へ接続される。さらなる例として、第２のノイズ低減機器は、第１のノイズ低減機器の場合と同様にビームフォーマーおよび／またはキャンセレーション手段を備え得る。
【００５４】
また、上記のハンドフリーシステムは、音響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）をさらに備え得る。
【００５５】
このような音響エコーキャンセラは、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンから受信した信号内にあるさらなるノイズ部分をキャンセルするための基準として、ラウドスピーカ励震信号を用いることが可能である。このようにして、ラウドスピーカからマイクロフォンへの音響フィードバックも補償される。好ましくは、２つ以上のラウドスピーカが存在する場合、音響エコーキャンセラは各ラウドスピーカについて１つのフィルタを備え得る。
【００５６】
本発明は、第１の方向へ向けられた第１の指向性マイクロフォンと、第１の方向とは異なる第２の方向へ向けられた第２の指向性マイクロフォンとを備え、第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンが共通の支持フレーム上に配置されているデュアルマイクロフォンの使用であって、特に上記の、乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステム用マイクロフォンアレイを形成するための、使用を提供する。
【００５７】
さらに、乗り物の客室は、上記のハンドフリーシステムを備えて提供され得る。
【００５８】
以下、図面を参照し、本発明のさらなる特徴および利点を説明する。
【００５９】
さらに本発明は、以下の手段を提供する。
・（項目１）  
乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステムであって、該システムは、
第１の方向（２）に向けられた少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォン（１）と、
該第１の方向とは異なる第２の方向に向けられた少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォン（３）と、
ノイズ低減機器（４）であって、該少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分を、該少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いてキャンセルするように構成された、ノイズ低減機器と
を備える、ハンドフリーシステム。
・（項目２）  
上記ノイズ低減機器が、上記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号から、上記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号に基づく信号を減算するように構成されている、項目１に記載のハンドフリーシステム。
・（項目３）  
上記ノイズ低減機器が、上記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を用いて、上記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分をキャンセルするようにさらに構成されている、項目１または２に記載のハンドフリーシステム。
・（項目４）  
所定の基準に従って、上記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分および／または上記少なくとも１つの第２のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分がキャンセルされるように上記ノイズ低減機器の信号処理を制御するための制御手段をさらに備える、項目３に記載のハンドフリーシステム。
・（項目５）  
上記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンおよび／または上記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンが、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられ、
上記ノイズ低減システムが、各マイクロフォンアレイからの信号を処理するためのビームフォーマー（８）を備える、
項目１〜４のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目６）  
第１のマイクロフォンの数が第２のマイクロフォンの数に等しい、項目１〜５のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目７）  
上記少なくとも１つの第１のマイクロフォンおよび上記少なくとも１つの第２のマイクロフォンが、該第１のマイクロフォンと該第２のマイクロフォンとがそれぞれ共通の支持フレーム上に配置されるように対で設けられる、項目１〜６のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目８）  
上記各第１のマイクロフォンが第１の出力部を有し、
上記各第２のマイクロフォンが第２の出力部を有し、
上記ノイズ低減機器が、
該各第１のマイクロフォン出力部および／または第２のマイクロフォン出力部に対する第１の入力部（６）と、
該各第２のマイクロフォン出力および／または第１のマイクロフォン出力部に対する第２の入力部（９）と、
キャンセレーション手段（５）と、
該少なくとも１つの第１の入力部（６）と該キャンセレーション手段（５）とを接続する第１の信号パス（７）と、
該少なくとも１つの第２の入力部（９）と該キャンセレーション手段（５）とを接続する第２の信号パス（１０）と
を備え、
該キャンセレーション手段（５）は、該第２の信号パス（１０）を介して受信された信号を用いて、該第１の信号パス（７）を介して受信された信号から上記ノイズ部分をキャンセルするように構成されており、
該各第１のマイクロフォン出力部が、該ノイズ低減機器（４）の第１の入力部（６）へ接続され、該各第２のマイクロフォン出力部が、該ノイズ低減機器の第２の入力部（９）へ接続されている、項目１〜７のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目９）  
上記キャンセレーション手段が、上記第１の信号パスを介して受信された信号から、上記第２の信号パスを介して受信した信号に基づく信号を減算するように構成されている、項目８に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１０）  
特にＬＭＳ、ＮＬＭＳまたはＲＬＳアルゴリズムに基づいた、適応フィルタ（１１）が、上記第２の信号パス上の上記キャンセレーション手段と上記各第２の入力部との間に設けられる、項目８または９に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１１）  
上記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンが、少なくとも２つの指向性マイクロフォンを有するマイクロフォンアレイとして設けられ、
ビームフォーマー（８）が、上記第１の信号パス（７）上に設けられ、上記ノイズ低減機器の各第１の入力部に対し、該第１の信号パス（７）が、該第１の入力部（６）と該ビームフォーマー（８）とを接続するサブパス（７‘）を備える、項目８〜１０のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１２）  
上記ビームフォーマーが固定されたビームフォーマーである、項目１１に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１３）  
上記各第１の入力部と上記キャンセレーション手段とを接続する第３の信号パス（１３）をさらに備え、信号のフローの方向に、ブロッキングマトリックス（１４）と、後に続く適応フィルタ（１５）とが該第３の信号パス（１３）に設けられ、該各第１の入力部に対し、該第３の信号パスが、該第１の入力部と該ブロッキングマトリックスとを接続するサブパスと、該ブロッキングマトリックスと該適応フィルタとを接続するサブパスとを備える、項目１１または１２に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１４）  
上記第２の信号パス上にある上記ノイズ低減機器の上記各第２の入力部と上記キャンセレーション手段との間にある減算手段（１６）と、上記第１の信号パスと各減算手段とを接続するサブバスを有する第４の信号パス（１７）とをさらに備える、項目８〜１３のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１５）  
適応フィルタを音声の検出に従って制御するための、音声検出器を有する適応コントローラをさらに備える、項目８〜１４のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１６）  
上記各第１のマイクロフォン出力部が、上記ノイズ低減機器（４）の第２の入力部（６）へ接続され、上記各第２のマイクロフォン出力部が、該ノイズ低減機器の第１の入力部（９）へ接続され、かつ、該ノイズ低減機器の信号処理を、所定の基準に従って、上記少なくとも１つの第１のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分および／または上記少なくとも１つの第２のマイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分が上記キャンセレーション手段によってキャンセルされるように制御するための制御手段をさらに備える、項目８〜１５のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１７）  
上記ノイズ低減機器が、第１の増強出力信号を提供するための第１のノイズ低減機器であり、かつ、
少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いて、上記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分をキャンセルすることによって第２の増強出力信号を提供するように構成された、第２のノイズ低減機器をさらに備える、
項目１〜１６のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１８）  
上記第１の増強出力信号と上記第２の増強出力信号とを組み合わせることによって、組み合わせられた増強出力信号を提供するための信号ミキサをさらに備える、項目１７に記載のハンドフリーシステム。
・（項目１９）  
上記第２のノイズ低減機器が、上記少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を、上記第１のノイズ低減機器が上記少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を処理するのと少なくとも部分的に同一の方法で処理し、かつ、該少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を、該第１のノイズ低減機器が該少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号を処理するのと少なくとも部分的に同一の方法で処理するように構成された、項目１７または１８に記載のハンドフリーシステム。
・（項目２０）  
音響エコーキャンセラ（１９）をさらに備える、項目１〜１９のいずれか一項に記載のハンドフリーシステム。
・（項目２１）  
第１の方向へ向けられた第１の指向性マイクロフォン（１）と、該第１の方向とは異なる第２の方向へ向けられた第２の指向性マイクロフォン（３）とを備え、該第１のマイクロフォンおよび該第２のマイクロフォンが共通の支持フレーム上に配置されているデュアルマイクロフォンの使用であって、特に項目１〜２０のいずれか一項に記載の、乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステム用マイクロフォンアレイを形成するための、使用。
【００６０】
（摘要）
本発明は、乗り物の客室において音声信号を取得するためのハンドフリーシステムであって、第１の方向（２）に向けられた少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォン（１）と、第１の方向とは異なる第２の方向に向けられた少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォン（３）と、ノイズ低減機器（４）であって、少なくとも１つの第１の指向性マイクロフォンからの信号内にあるノイズ部分を、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンからの信号を用いてキャンセルするように構成された、ノイズ低減機器とを備える、ハンドフリーシステムに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
図１は、音声信号取得およびノイズ抑制のためのハンドフリーシステムの構成を図示する。この図中に示される例は、２つのマイクロフォンアレイを備えている。第１のマイクロフォンアレイは、矢印２によって示された第１の方向へ向けられた２つの第１の指向性マイクロフォン１を備える。第２のマイクロフォンアレイは、第１の方向とは異なる第２の方向へ向けられた２つの第２の指向性マイクロフォン３を備える。
【００６２】
図示した実施形態では、第１のマイクロフォンアレイは予想される話者の方向を指している。これらの第１のマイクロフォンの出力部は、一次信号ｘＰ（ｋ）を生成するために用いられる。
【００６３】
ハンドフリーシステムは、ノイズ低減機器４をさらに備える。キャンセレーション手段５は、このノイズ低減機器４の一部を形成する。このキャンセレーション手段５は、一次信号ｘＰからノイズ部分をキャンセルする働きをする。ノイズ低減機器４は、各第１のマイクロフォン１に対して第１の入力部６を備える。
【００６４】
第１の信号パス７は、第１の入力部６とキャンセレーション手段５とを接続する。この第１の信号パス７上にはビームフォーマー８が設けられている。本例では、ビームフォーマー８は固定されたビームフォーマー（ＦＢＦ）である。一例として、ビームフォーマーはｄｅｌａｙ−ａｎｄ−ｓｕｍ型またはｆｉｌｔｅｒ−ａｎｄ−ｓｕｍ型（「超指向性」）ビームフォーマーであり得る。しかしながら、適応ビームフォーマーも同様に使用可能である。第１の信号パス７は、ノイズ低減機器４の第１の入力部６とビームフォーマー８とを接続するサブパス７’を備える。
【００６５】
第１のマイクロフォン１が、ｘＳ，１（ｋ）およびｘＳ，２（ｋ）で表される所望の音声信号を拾うために使用されるのに対し、第２のマイクロフォン３は、ｘＮ，１（ｋ）およびｘＮ，２（ｋ）で表されるノイズ信号のみ（あるいは少なくともそれらを優先的に）拾うために使用される。ノイズ低減機器４は、第２のマイクロフォン３からの信号を受信するための入力部９を有する。
【００６６】
第２の信号パス１０は、第２の入力部９とキャンセレーション手段５とを接続する。第２の信号パス１０上には、伝達関数ｈＮ，１（ｋ）およびｈＮ，２（ｋ）を有する適応フィルタ１１が、第２の入力部９とキャンセレーション手段５との双方の間に設けられる。
【００６７】
適応フィルタ１１は、ノイズ基準信号をフィルタするために用いられ、これらのフィルタは、一次信号ｘＰの残存ノイズ部分を最大限にキャンセルするように適応される。適応フィルタ１１を更新するための多様な適応方法が存在する。一例として、ＬＭＳ、ＮＬＭまたはＲＬＳアルゴリズムが用いられ得る。
【００６８】
図１に示すハンドフリーシステムの主な利点は、指向性マイクロフォン１を有する第１のマイクロフォンアレイが、ノイズ成分によって悪化した所望の音声信号を拾うために使用され、これに対して指向性マイクロフォン３を有する第２のマイクロフォンアレイはノイズのみを拾うために使用されるという点である。第１のマイクロフォンからの音声信号ｘＳ，１（ｋ）およびｘＳ，２（ｋ）をビームフォーマー８によって処理した後、一次信号ｘＰ（ｋ）はキャンセレーション手段５へ送られる。キャンセレーション手段５では、適応してフィルタされたノイズ基準信号ｘＮ，１（ｋ）およびｘＮ，２（ｋ）が一次信号から減算される。
【００６９】
図１に示す例では、いずれのマイクロフォンアレイも２つの指向性マイクロフォンを備える。しかしながら、それに対する代替によれば、各方向について指向性マイクロフォンは１つのみ設けられ得る。この場合、ビームフォーマーは必要でない。別の代替としては、各マイクロフォンアレイは２つ以上の指向性マイクロフォンを備え得る。
【００７０】
さらに、第１のマイクロフォンアレイおよび第２のマイクロフォンアレイにおけるマイクロフォンの数が同一である必要はない。特に、第１の指向性マイクロフォンが所望の音声信号の取得を意図され、一方第２の指向性マイクロフォンはノイズ信号の取得のみを意図される場合、３つ以上のマイクロフォンを有するマイクロフォンアレイが第１のマイクロフォンとして設けられ得、より少ないマイクロフォン、特に指向性マイクロフォン１つのみが、少なくとも１つの第２の指向性マイクロフォンとして設けられ得る。
【００７１】
図１に示す例では、異なるマイクロフォンが独立したマイクロフォンとして設けられる。その結果、このようなハンドフリーシステムが乗り物の客室内（たとえばオーバーヘッドコンソール）に取り付けられることになれば、各マイクロフォンは独立して取り付けられなければならない。これに対する代替を図２に示す。
【００７２】
この図では、デュアルマイクロフォンを概略的に示す。このようなデュアルマイクロフォンは、第１の指向性マイクロフォン１と、第２の指向性マイクロフォン３とを備え、両方のマイクロフォンは異なる方向を指す。それらの指示方向を矢印２によって示す。指示方向間の角度αは、好ましくは９０°〜１８０°の間にあり、特に１３０°〜１８０°である。
【００７３】
このデュアルマイクロフォンでは、２つの指向性マイクロフォンが共通の基板（図示せず）上に取り付けられている。さらに、図示した例は、共通ハウジング１２をも備える。このようにして、２つの指向性マイクロフォンの非常にコンパクトな配置が得られる。
【００７４】
図３に示すように、２つのこれらのデュアルマイクロフォンは、２つのマイクロフォンアレイを形成するように配置され得る。両方のデュアルマイクロフォンのうちの第１のマイクロフォン１が共に第１のマイクロフォンアレイを形成するのに対し、両方のデュアルマイクロフォンのうちの第２のマイクロフォン３は第２のマイクロフォンアレイを形成する。図３は２つのデュアルマイクロフォンのみを図示しているが、その他の数のデュアルマイクロフォンを、それぞれが３つ以上の指向性マイクロフォンを備えるマイクロフォンアレイを得るために同様に使用することも可能であるという点が理解されるべきである。
【００７５】
２つの隣接するデュアルマイクロフォンの間の距離ｄは、使用されるビームフォーマーのタイプ、マイクロフォンアレイと予想される話者（たとえばドライバー）の口の位置との間の距離、マイクロフォンアレイを取り付けるための間隔制限等、様々なパラメータに応じて選択される。一般的な例によれば、デュアルマイクロフォンは、ｄ＝７ｃｍの間隔で配置され得る。
【００７６】
指示方向間の角度αは、意図するマイクロフォンアレイの使用に応じて選択され得る。たとえば、両方のマイクロフォンアレイが車内の音声を拾うために使用されている場合、指向性マイクロフォンは、話者と前部座席の乗客との間に向けられる。
【００７７】
図４は、用いることによって所望の音声信号がノイズ基準マイクロフォン３中にリークする（マイクロフォンの音波反射または非理想的な指向性特徴による）問題点が低減されるような、ハンドフリーシステムの一例を示す。この図では、図１と同一の参照番号は図１と同一の要素と示す。
【００７８】
この例では、第１の入力部６とキャンセレーション手段５とを接続する第３の信号パス１３が設けられている。この第３の信号パス１３上では、ブロッキングマトリックス（ＢＭ１４）と、信号フローの方向に、伝達関数ｈＧＳＣ（ｋ）を有する後続の適応フィルタ１５が設けられている。ブロッキングマトリックス１４は、音声マイクロフォン信号ｘＳ，１（ｋ）およびｘＳ，２（ｋ）における所望の音声部分をブロックするように構成される。結果として生じる信号ｘＢ（ｋ）が、ノイズ基準信号として用いられる。
【００７９】
このように、２つのマイクロフォン信号ｘＮ，１（ｋ）およびｘＮ，２（ｋ）と共に、合計３つのノイズ基準信号が存在する。ブロッキングマトリックスと後続する適応フィルタを備える、このような構造を、「一般化サイドローブキャンセラ」（ＧＳＣ）と呼ぶ。キャンセレーション手段５では、３つのノイズ基準信号が一次信号ｘＰから減算される。
【００８０】
音声信号がノイズ基準信号へリークしている場合、基準信号のノイズ部分のみではなく、ノイズ基準信号の一部の音声部分も一次信号に相関する。この場合、図１に示す適応フィルタも所望の音声信号の部分をキャンセルしてしまうリスクがある。
【００８１】
この問題を克服するために、図５に示すノイズ低減機器が提供され得る。この例では、各第２の入力部とキャンセレーション手段５との間の第２の信号パス１０上に追加の減算手段１６が設けられる。さらに、第１の信号パス７と減算手段１６とを接続する第４の信号パス１７が設けられる。各第４の信号パス１７上には、伝達関数ｈＮ，１（ｋ）およびｈＮ，２（ｋ）を有する適応フィルタ１８が設けられる。これらの追加の適応フィルタ１８は、音声部分からのノイズ基準信号をクリーンにするために用いられる。結果として生じる信号ｘＲ，１（ｋ）およびｘＲ，２（ｋ）は、適応フィルタ１１に対する入力として用いられる。
【００８２】
好ましくは、音声部分を低減するためのフィルタ１８は、所望のスピーカがアクティブであるときに更新されるべきである。他方、さらなる信号キャンセレーションを避けるために、ノイズフィルタ１１は所望のスピーカがアクティブであるときに更新されるべきではない。このことに鑑みれば、所望のスピーカの音声を提供してそれぞれ適応フィルタをフリーズまたは更新するための音声検出器を備えた適応コントローラ（図示せず）が設けられ得る。すると、音声フィルタ１８が所望のスピーカの発話活動の間にのみ適応されている（「音声適応」）のに対し、ノイズフィルタ１１はノイズ周期の間に適応される（「ノイズ対応」）。
【００８３】
ハンドフリーシステムのさらなる例を、図６に示す。図１に示した実施形態に加え、図６の例は、音響エコーキャンセラ（ＡＥＣ）１９をさらに備える。この音響エコーキャンセラ１９は、ラウドスピーカ信号ｘＬ（ｋ）を追加のノイズ基準信号として用いるさらなる適応フィルタである。このようにして、キャンセレーション手段５における初期信号ｘＰからさらなるノイズ部分が減算され得る。
【００８４】
例において使用された初期段階信および／またはノイズ基準信号は、各信号パスに沿ったフィルタリングに応じて加重され得るという点が指摘されるべきである。
【００８５】
数個のラウドスピーカを介したマルチチャンネルプレイバックの場合、エコーキャンセラにおける各プレイバックチャンネルにとって、エキストラフィルタ１９が好ましい。たとえば、ステレオプレイバックにとっては２つのフィルタが好都合である。
【００８６】
上記の例において、常に、第１のマイクロフォンは一次信号を提供するために用いられるのに対し、第２のマイクロフォンは、ノイズ基準信号を生じることに責任があるようにノイズ低減機器の構造を述べてきたが、マイクロフォンは対称的な方法で提供されるため、ノイズ低減機器もそれに従って構成され得る。換言すれば、信号処理は、第１のマイクロフォンアレイまたは第２のマイクロフォンアレイのいずれからの信号に対しても適用され得る。乗り物の客室に取り付けられたハンドフリーシステムの場合、このことによって、たとえば、ドライバーおよび前部座席の乗客のいずれからの音声信号を増強するためにもシステムを利用することが可能になる。
【００８７】
このような方法でノイズ低減機器を構成する場合、いずれのマイクロフォンアレイについても同様のビームフォーマーおよび適応フィルタを用いることができる。この場合、制御手段は、各マイクロフォンアレイからノイズ低減機器の特定の場合に対して適切な要素への信号フローを制御するために提供され得る。たとえば、ドライバーが話している場合、図に示した構造が存在するが、前部座席の乗客が話している場合、マイクロフォンアレイ、および、ノイズ低減機器におけるフィルタへの対応する接続は、切り替えられる。換言すれば、後者の場合、ドライバーを指しているマイクロフォンはノイズ基準信号を拾うために用いられ、前部座席の乗客を指しているマイクロフォンは音声を拾うために用いられる。
【００８８】
ノイズ低減機器の各フィルタへのマイクロフォン信号の信号フローの制御は、所定の基準に依存し得る。たとえば、制御は、両方の話者の発話活動に依存し得る。すなわち、音声を拾うマイクロフォンアレイは、まず、ビームフォーマーに切換えられ、この構成は第１の音声休止が起こるまで維持され得る。代替的に、この信号フロー構成は、（所定の時間、または手動リセットが行われるまで）不変的に維持され得る。
【００８９】
さらに、図に示し、以上に説明したハンドフリーシステムは、第１のノイズ低減機器と同様に構成された第２のノイズ低減を備えることが可能である。ノイズ低減機器は、第２のノイズ低減機器の、第２の指向性マイクロフォンからの信号が第１の入力部へ送られ、第１の指向性マイクロフォンからの信号が第２の入力部へ送られるという違いを有する。特に、第２のノイズ低減機器における構成要素および信号パスが第１のノイズ低減機器のものと同一である場合、第１のマイクロフォン信号および第２のマイクロフォン信号は、第１のノイズ低減機器の場合と比べて逆の方法で処理される。
【００９０】
好ましくは、このようなハンドフリーシステムは、第１のノイズ低減機器および第２のノイズ低減機器の出力信号を組み合わせ、組み合わせられた増強出力信号をえるための信号ミキサをも備える。ミキシング加重、すなわち信号が加算前に乗算される重みは、第１のマイクロフォンおよび第２のマイクロフォンについて検出された発話活動に依存して、時間によって変動する方法で制御され得る。代替的な例として、加重は、対応するミキシング加重をゼロに設定することによって、最初に話し始めた話者が持続的に適用され、その他の話者がブロックされるように制御され得る。
【００９１】
本記載を見た当業者には、本発明のさらなる修正および変形が明白であろう。したがって、本記載は例示的なものであり、本発明を実施する一般的な方法について当業者に対して教示するという目的のためのものであると解釈されるべきである。本明細書中で形成され、記載された発明の形態は、現在好ましい実施形態として解釈されるべきであるという点が理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１は、ノイズ低減を伴って音声信号を取得するためのハンドフリーシステムの一例のブロック図を示す。
【図２】図２は、デュアルマイクロフォンの構成を図示する。
【図３】図３は、２つのデュアルマイクロフォンのアレイを図示する。
【図４】図４は、増強されたノイズ低減を伴うハンドフリーシステムのブロック図を示す。
【図５】図５は、追加的な適応フィルタを有するハンドフリーシステムのブロック図を示す。
【図６】図６は、音響エコーキャンセラを有するハンドフリーシステムを示す。
【符号の説明】
【００９３】
１  第１の指向性マイクロフォン
２  第１の方向
３  第２の指向性マイクロフォン
４  ノイズ低減機器
５  キャンセレーション手段
６  第１の入力部
７  第１の信号パス
７’  サブパス
８  ビームフォーマー
９  第２の入力部
１０  第２の信号パス
１３  第３の信号パス
１４  ブロッキングマトリックス
１５、１８  適応フィルタ
１６  減算手段
１７  第４の信号パス
１９  音響エコーキャンセラ
【図１】
2007235943.tif 000003
【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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