CN111788627A - 信号处理装置、信号处理方法和信号处理程序 - Google Patents

Abstract

本信号处理装置通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中使用的输入单元和输出单元来执行噪声消除处理，从而降低噪声。

Description

信号处理装置、信号处理方法和信号处理程序

技术领域

本技术涉及信号处理装置、信号处理方法和信号处理程序。

背景技术

传统地，提出了使用预定数量的扬声器和麦克风在封闭空间中执行降噪的噪声消除的方法(专利文献1)。

为了控制特定空间中的噪声，与基于如耳机中的噪声消除中的单个输入的系统配置不同，由几十个信道或几百个信道构成的多输入多输出系统配置是必要的，以使得多个降噪装置彼此交互。

引用列表

专利文献

专利文献1

JP 2015-080199A。

发明内容

技术问题

然而，例如，在执行诸如住宅或公共空间的大空间的降噪时，必须通过在空间中均匀地布置麦克风和扬声器来实现算术处理。由于通用AD转换器、通用处理单元和通用DA转换器最多仅能够适应几十个信道，所以在考虑处理对象空间的大小和信号处理资源时，需要几十个信道至几百个信道的情况具有以下问题：要使用的AD转换器、处理单元、DA转换器等的数量成比例地增加，并且系统的规模变得过大。

已经考虑到上述问题而设计了本技术，并且本技术的目的是提供信号处理装置、信号处理方法以及信号处理程序，其能够使用比当前布置的麦克风和扬声器更少数量的麦克风和扬声器来执行降噪。

问题的解决方案

为了解决上述问题，第一技术是信号处理装置，该信号处理装置通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元，来执行噪声消除处理以降低噪声。

另外，第二技术是信号处理方法，该信号处理方法包括：通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元，来执行噪声消除处理以降低噪声。

此外，第三技术是信号处理程序，该信号处理程序使计算机执行信号处理方法，该信号处理方法包括：通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元，来执行噪声消除处理以降低噪声。

本发明的有利效果

根据本技术，可以使用比已布置的麦克风和扬声器更少数量的麦克风和扬声器来执行降噪。应注意，上述有利效果不必具有限制性，并且在说明书中描述的任何有利效果均可应用。

附图说明

[图1]是示出根据本技术的实施方式的信号处理装置的配置的框图。

[图2]是示出根据本技术的麦克风和扬声器的布置实例的示图。

[图3]是示出根据噪声信息获取单元的第一方面的配置的框图。

[图4]是示出供应给噪声信息获取单元的声音信号的第一实例的示图。

[图5]是根据噪声信息获取单元的第一方面的声压级比较处理的示图。

[图6]是示出供应给噪声信息获取单元的声音信号的第二实例的示图。

[图7]是示出供应给噪声信息获取单元的声音信号的第三实例的示图。

[图8]是根据噪声信息获取单元的第一方面的噪声源的位置和选择的信道的说明性示图。

[图9]是用于说明当噪声源的位置移动时对信道的选择的示图。

[图10]是用于说明频率特性与噪声基准之间的比较的示图。

[图11]是根据噪声信息获取单元的第二方面的信道选择的说明性示图。

[图12]是根据噪声信息获取单元的第三方面的信道选择的说明性示图。

[图13]是示出要供应至噪声信息获取单元的图像的实例的示图。

[图14]图14A是示出在使用前馈系统时麦克风和扬声器的布置实例的示图，并且图14B是示出在使用前馈系统和反馈系统两者时麦克风和扬声器的布置实例的示图。

[图15]是示出信号处理装置的变形例的示图。

[图16]是示出信号处理装置的变形例的示图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本技术的实施方式。将按照以下顺序给出描述。

<1.实施方式>

[1-1.信号处理装置的配置]

[1-2.信号处理装置的处理]

[1-2-1.处理的第一方面]

[1-2-2.处理的第二方面]

[1-2-3.处理的第三方面]

[1-2-4.处理的第四方面]

<2.变型例>

<1.实施方式>

[1-1.信号处理装置的配置]

首先，将参照图1和图2描述信号处理装置100的配置。信号处理装置100被配置为包括噪声消除处理单元110、AD(模拟/数字)转换器120、DA(数字/模拟)转换器130、输入选择器140、输出选择器150和噪声信息获取单元160。应注意，在图1中，实线指示用于降噪的声音信号和音频信号(以下，称为消除信号)，并且虚线指示控制信号或信息传输信号。

输入选择器140经由多个AD转换器120连接至信号处理装置100的噪声消除处理单元110。另外，输出选择器150经由多个DA转换器130连接至噪声消除处理单元110。麦克风M1至M8经由8个麦克风放大器10连接至输入选择器140。另外，扬声器S1至S8经由8个功率放大器20连接至输出选择器150。麦克风和扬声器的数量不限于此，并且可以等于或大于8或等于或小于8，并且数十或数百个麦克风和扬声器可以连接到信号处理装置100。麦克风对应于权利要求中的输入单元，并且扬声器对应于权利要求中的输出单元。

在本实施方式中，如图2所示，麦克风M1至M8和扬声器S1至S8以环形阵列布置，从而围绕作为降噪处理的对象的空间(在下文中，称为处理范围)。麦克风和扬声器作为一对而彼此对应以构成信道，并且以相同的数量设置。

在以下说明中，假设信道C1由麦克风M1和扬声器S1构成。假设信道C2由麦克风M2和扬声器S2构成。假设信道C3由麦克风M3和扬声器S3构成。假设信道C4由麦克风M4和扬声器S4构成。假设信道C5由麦克风M5和扬声器S5构成。假设信道C6由麦克风M6和扬声器S6构成。假设信道C7由麦克风M7和扬声器S7构成。假设信道C8由麦克风M8和扬声器S8构成。

如上所述，多个输入和多个输出连接到信号处理装置100。因此，信号处理装置100被配置为多输入多输出装置。通过多个输入和多个输出，可以在作为噪声消除处理的对象的处理范围中降低从噪声源1000发出的噪声。

麦克风通过信号处理装置100收集作为降噪对象的处理范围内的声音和噪声。基于麦克风的声音收集结果的声音信号通过麦克风放大器10进行增益调整，并且经由输入选择器140供应至AD转换器120。另外，来自麦克风的声音信号还被供应至噪声信息获取单元160以用于由噪声信息获取单元160进行的噪声信息获取。稍后将描述将声音信号供应至噪声信息获取单元160的细节。

输入选择器140通过在多个连接的麦克风中选择用于将声音信号供应至AD转换器120的麦克风，来在输入侧信道之间切换。在本实施方式中，输入选择器140能够同时将4个信道的声音信号供应至4个AD转换器120中的每一个。在噪声信息获取单元160的控制下，由输入选择器140执行信道之间的切换。

根据本技术，代替从所有麦克风同时向噪声消除处理单元110供应声音信号，从少于所有的麦克风向噪声消除处理单元110供应声音信号。

AD转换器120将作为模拟信号的声音信号转换为数字信号，并且将数字信号供应至噪声消除处理单元110。在本实施方式中，信号处理装置100包括4个AD转换器120。

噪声消除处理单元110包括数字滤波器，数字滤波器生成用于降噪的消除信号。噪声消除处理单元110使用所供应的数字声音信号来生成消除信号，消除信号具有与作为预定参数的滤波器系数相对应的特性，并且将消除信号供应至DA转换器130。噪声消除处理单元110由DSP(数字信号处理器)等构成。

可替代地，信号处理装置100可以由程序构成，在这种情况下，程序可以预先安装到执行信号处理的诸如DSP或计算机的处理器中，或者程序可以通过由用户自己安装的记录介质下载或者分配。另外，除了通过程序实现之外，信号处理装置100还可以通过由具有信号处理装置100的功能的硬件、电路等构成的专用装置的组合来实现。

DA转换器130将所供应的消除信号转换成模拟信号，并且将模拟信号供应至输出选择器150。消除信号经由输出选择器150供应至功率放大器20，从功率放大器20供应至扬声器，并且从扬声器输出。因此，可以降低处理范围内的噪声。扬声器对应于根据权利要求的输出单元。在本实施方式中，8个扬声器S1至S8经由8个功率放大器20连接到输出选择器150。另外，提供了4个DA转换器130。

输出选择器150通过在多个扬声器中选择由噪声消除处理单元110生成的消除信号供应至的扬声器，来在输出侧信道之间切换。在本实施方式中，输出选择器150能够同时将4个信道的消除信号供应至4个扬声器中的每一个。在噪声信息获取单元160的控制下，由输出选择器150执行信道之间的切换。

来自输出选择器150的消除信号的供应目的地被设置为对应于由输入选择器140选择的麦克风的信道的扬声器。换言之，在选择信道C1时将使用来自麦克风M1的声音信号生成的消除信号，供应至信道C1的扬声器S1。以类似的方式，在选择信道C8时将使用来自麦克风M8的声音信号生成的消除信号，供应至信道C8的扬声器S8。

在本技术中，并非从所有扬声器同时输出消除信号，而是从少于所有的扬声器输出消除信号。

噪声信息获取单元160由DSP等构成，并且获取与噪声相关的信息(在下文中，称为噪声信息)。稍后将提供噪声信息的细节。另外，噪声信息获取单元160预先保持表格，该表格将由输入选择器140和输出选择器150选择的信道与噪声信息相关联，并且噪声信息获取单元160参考该表格来确定被输入选择器140和输出选择器150选择的信道。在确定要选择的信道时，噪声信息获取单元160将预定控制信号发送至输入选择器140和输出选择器150。输入选择器140通过基于来自噪声信息获取单元160的控制信号，切换内部开关来选择用于将声音信号供应至AD转换器120的麦克风。输出选择器150通过基于来自噪声信息获取单元160的控制信号，切换内部开关来选择用于供应消除信号的扬声器。稍后将提供由噪声信息获取单元160进行的处理的细节。

如上所述配置包括信号处理装置100的信号处理系统。应注意，图2所示的麦克风和扬声器的数量仅代表实例，并且本技术不限于这些数量。可以根据作为降噪对象的处理范围的大小，来增加或减少麦克风和扬声器的数量。

在传统的降噪系统中，通常，所有的麦克风和扬声器均连接到噪声消除处理单元，以同时处理所有的信号。然而，由于构成噪声消除处理单元的DSP等的输入信道的数量是有限的，所以难以同时将所有麦克风连接至DSP。考虑到这一点，在本技术中，通过基于噪声信息，在由实际使用的一对麦克风和扬声器构成的信道之间动态地切换，在有限的计算资源的情况下执行降噪。

本技术在所有环境中都是可用的，只要使用目的是降低空间中的噪声。例如，本技术可以应用于住宅的房间，以降低从住宅的外部进入房间的噪声或者在房间内部产生的噪声。另外，通过根据房间的大小增加或减少麦克风和扬声器的数量来调整信号处理系统的规模，即使当房间大时也可以充分地降噪。可替代地，本技术可以应用于车辆，以降低来自车辆外部的噪声或者在车辆内部产生的噪声。

噪声消除系统可以大致分为前馈系统和反馈系统。

前馈系统是指由麦克风收集噪声以获得噪声信号、对噪声信号进行预定信号处理以生成消除信号、并且从扬声器等输出消除信号以降噪的系统。前馈系统需要用于收集噪声的基准麦克风。

在反馈系统中，噪声与通过麦克风在处理范围内再现的声音一起被收集，并且对声音信号进行预定信号处理以生成消除信号。另外，从扬声器等输出消除信号以降低噪声。

[1-2.信号处理装置的处理]

[1-2-1.处理的第一方面]

接下来，将描述由噪声信息获取单元160进行的处理的第一方面。在第一方面中，噪声信息获取单元160执行基于从麦克风供应的声音信号来获取作为噪声的产生源的噪声源的位置并确定要选择的信道的处理。

首先，将描述通过噪声信息获取单元160获取噪声源的位置的处理。图3是示出噪声信息获取单元160的块配置的示图。噪声信息获取单元160被配置为包括多个声压级获取单元161、多个平均化处理单元162、多个保持单元163和多个比较单元164。

声压级获取单元161获取从麦克风供应的声音信号的声压级，并且将该声压级供应至平均化处理单元162。平均化处理单元162计算声音信号的声压级的时间平均值。由平均化处理单元162计算的声音信号的增益的时间平均值，将是由比较单元164进行比较的对象。保持单元163将声音信号的增益的时间平均值保持预定时间，并且在预定定时将时间平均值供应至比较单元164。由于声音不总是同时输入到每个信道的麦克风并且通常具有时间差，所以这里的目的是在适当的定时将作为比较对象的时间平均值供应至比较单元164。

在噪声信息获取单元160中，多个比较单元164被配置为形成阶梯多级结构。在每个相邻信道的声音信号的增益的时间平均值被输入时，比较单元164对这些时间平均值进行比较，并且将较大的时间平均值供应至下一比较单元164。

作为由多个比较单元164执行逐信道比较的结果，确定具有最高声压级的单个信道。另外，噪声信息获取单元160将具有最高声压级的信道的麦克风确定为最靠近噪声源的麦克风。换言之，在噪声源在具有最高声压级的信道的麦克风附近的假设下，获取噪声源的位置。这是因为噪声应在最高声压级下输入到最靠近噪声源的麦克风。以此方式，噪声信息获取单元160通过基于声压级的估计来获取噪声源的位置。

接下来，将参照图4和图5描述声音信号从麦克风到噪声信息获取单元160的供应。

图4表示供应到噪声信息获取单元160的声音信号的第一实例。在第一实例中，第三选择器170设置在噪声信息获取单元160与麦克风放大器10之间。第三选择器170从来自所有信道的麦克风M1至M8的声音信号中选择多个声音信号，并且将选择的多个声音信号供应至噪声信息获取单元160。

在第一实例中，经由第三选择器170，将所有信道中的多个信道(在图4中，8个信道中的4个信道)的声音信号，同时供应至噪声信息获取单元160。所有信道的声音信号并非同时供应至噪声信息获取单元160，并且并非同时执行所有信道的声压级的比较。针对来自所有信道的声音信号同时执行处理，需要噪声信息获取单元160包括与信道的数量一样多的声压级获取单元161、平均化处理单元162和保持单元163，从而增大了使用本技术的系统并且增加了成本。

通常，由于噪声连续地产生并且噪声源很少频繁地移动，所以同时处理来自所有信道的声音信号的需求，可想象地低。因此，即使在所有声音信号分阶段地处理而不是同时处理时，也可以获取噪声源的位置。

考虑到这一点，如图5所示，首先，将奇数信道的声音信号供应至噪声信息获取单元160，以执行奇数信道的声音信号的声压级获取和平均化处理。接下来，执行第三选择器170的切换，将偶数信道的声音信号供应至噪声信息获取单元160，以执行偶数信道的声音信号的声压级获取和平均化处理。另外，通过由多个比较单元164进行的比较处理，来确定所有信道的声音信号中具有最高声压级的声音信号。

虽然在图5中，将奇数信道的声音信号供应至噪声信息获取单元160并且接下来将偶数信道的声音信号供应至噪声信息获取单元160，但是供应顺序不限于该顺序，并且可以在首先供应偶数信道的声音信号之后供应奇数信道的声音信号。另外，代替将信道划分为奇数和偶数，按照信道的编号顺序，可以首先供应信道C1、信道C2、信道C3和信道C4的声音信号，然后可以供应信道C5、信道C6、信道C7和信道C8的声音信号。

另外，代替分两个阶段将声音信号供应至噪声信息获取单元160，可以分三个阶段以上来供应声音信号。代替将来自所有信道的麦克风的声音信号同时供应至噪声信息获取单元160，可以由第三选择器170以任何方式选择信道，只要最终将所有信道的声音信号供应至噪声信息获取单元160即可。

当噪声信息获取单元160不能同时处理与信道的数量一样多的声音信号时，可以在噪声信息获取单元160与麦克风放大器10之间设置第三选择器170，如上所述。设置第三选择器170使得能够分多个阶段将声音信号供应至噪声信息获取单元160，并且最终将所有信道的声音信号供应至噪声信息获取单元160以进行处理。

图6表示供应到噪声信息获取单元160的声音信号的第二实例。在第二实例中，将声音信号从所有信道的麦克风供应至第三选择器170，并且第三选择器170按顺序一次选择一个信道并将声音信号供应至噪声信息获取单元160。另外，最后，将所有信道的麦克风的声音信号供应至噪声信息获取单元160。

在第二实例中，噪声信息获取单元160针对每个信道执行增益计算和平均化处理。在第二实例中，执行噪声源的位置的获取，包括除了将声音信号供应至噪声消除处理单元110的信道之外的信道的声音信号。在这种情况下，噪声信息获取单元160针对信道的所供应的声音信号执行声压级获取和平均化处理，并且通过保持单元163保持声音信号的声压级，直到完成对所有信道的声音信号的声压级获取和平均化处理。另外，当已经获得了所有信道的声压级时，通过比较单元164执行比较处理，确定声压级最高的声音信号，并且获取噪声源的位置。

图7表示供应到噪声信息获取单元160的声音信号的第三实例。在第三实例中，将由输入选择器140选择并经由AD转换器120供应至噪声消除处理单元110的声音信号，供应至噪声信息获取单元160。在第三实例中，仅基于由输入选择器140选择并被供应至噪声消除处理单元110的声音信号，来执行噪声信息的获取。

应注意，在第三实例中，除非首先选择任何信道，否则不将声音信号供应至噪声信息获取单元160。因此，可以设置默认首先将该信道的声音信号供应至噪声消除处理单元110和噪声信息获取单元160的信道，并且可以在基于所供应的声音信号获取噪声信息之后选择适当的信道。

如上所述，执行根据第一方面的噪声源的位置的获取和基于噪声源的位置的信道的选择。根据本技术，例如，当噪声源1000存在于图8A所示的位置处时，选择位于噪声源1000附近的信道C1、C2、C3和C4，并且将声音信号从麦克风M1、M2、M3和M4供应至噪声消除处理单元110。另外，输出选择器150向扬声器S1、S2、S3和S4供应消除信号。应注意，在图8和图8之后的图9、图11和图12中，用粗线描绘的麦克风M和扬声器S表示选择的信道C的麦克风和扬声器。

另外，当噪声源1000存在于图8B所示的位置时，选择位于噪声源1000附近的信道C5、C6、C7和C8，选择麦克风M5、M6、M7和M8，并且将声音信号供应至噪声消除处理单元110。此外，输出选择器150向扬声器S5、S6、S7和S8供应消除信号。以此方式，将选择的信道集中于靠近噪声源的信道，使得能够以有效的方式执行降噪。

应注意，图8不表示总是选择位于噪声源1000附近的4个信道，并且对这4个信道的选择仅表示实例。可以基于在根据噪声源1000的距离、噪声的声压级等的表格中已经预先存储的各种模式，来确定将从位于噪声源1000附近的信道中选择多少个信道。

通过如上所述连续地执行信道的选择处理，即使当噪声源1000如图9所示移动时，在噪声消除处理中使用的信道也可以切换到另一信道，以跟随噪声源1000。在图9中，在噪声源1000位于图9A所示的第一位置处的时间点，使用信道C1、C2、C3和C4将来自麦克风M1、M2、M3和M4的声音信号供应至AD转换器120，并且将消除信号供应至扬声器S1、S2、S3和S4。

另外，当噪声源1000移动到如图9B所示的第二位置时，在根据噪声源1000的第二位置执行被使用的信道的移动和切换之后，噪声信息获取单元160获取噪声源1000的位置。在图9B中，根据噪声源1000的第二位置，使用信道C3、C4、C5和C6将来自麦克风M3、M4、M5和M6的声音信号供应至AD转换器120，并且将消除信号供应至扬声器S3、S4、S5和S6。

此外，当噪声源1000移动到如图9C所示的第三位置时，在根据噪声源1000的第三位置执行被使用的信道的移动和切换之后，噪声信息获取单元160获取噪声源1000的位置。在图9C中，根据噪声源1000的第三位置，使用信道C4、C5、C6和C7将来自麦克风M4、M5、M6和M7的声音信号供应至AD转换器120，并且将消除信号供应至扬声器S4、S5、S6和S7。

如上所述，即使噪声源的位置移动，也选择用于降噪的麦克风和扬声器以跟随噪声源，并且可以使用有限的计算资源有效地降低处理范围内的噪声。

[1-2-2.处理的第二方面]

接下来，将描述由噪声信息获取单元160进行的处理的第二方面。在第二方面中，噪声信息获取单元160具有分析器的功能，其分析噪声并且获取频率特性作为噪声信息。

噪声信息获取单元160预先保持将频率特性和要选择的信道关联的表格。在该表格中，对于每个噪声频带，关联要选择的信道。在处理范围中，如图10A所示，当噪声的频率特性的高频分量低于预先确定的预定基准时，选择信道C，使得将声音信号供应至噪声消除处理单元110的麦克风M、和输出消除信号的扬声器S近似均匀地布置，如图11所示。

近似均匀地布置麦克风和扬声器的实例包括当麦克风M和扬声器S如图11A所示以规则间隔布置时，选择每隔一个的麦克风和每隔一个的扬声器。然而，近似均匀的布置的实例不限于图11A所示的布置，并且可以替代地采用诸如图11B所示的布置。

这是由于声音的以下特性：与高音(high-pitched，高声调)范围相比，低音范围具有较低的方向性，并且产生声音以遍布整个空间。当产生噪声以遍布整个空间时，通过从整个空间近似均匀地获取声音信号来执行噪声消除处理，能够充分地降低空间中的噪声。

当将通过麦克风获取的声音信号供应至噪声信息获取单元160时，噪声信息获取单元160执行现有的声音分析处理以获取噪声的频率特性，并且参考表格来确定要选择的信道。

另外，一旦确定了要选择的信道，噪声信息获取单元160将预定控制信号发送至输入选择器140和输出选择器150。输入选择器140基于控制信号执行对要选择的麦克风的切换。以类似的方式，输出选择器150基于控制信号执行对要选择的扬声器的切换。

如上所述配置由噪声信息获取单元160进行的处理的第二方面。根据第二方面，在噪声的频率特性的高频分量低于预先确定的预定基准的情况下，在不使用所有布置的信道的情况下，也可以充分地降低遍布整个空间的低音声音。

应注意，根据第二方面的将来自麦克风的声音信号供应至噪声信息获取单元160，与已经在第一方面中描述的将声音信号供应至噪声信息获取单元160的第一实例至第三实例类似。

[1-2-3.处理的第三方面]

接下来，将描述由噪声信息获取单元160进行的处理的第三方面。在第三方面中，噪声信息获取单元160获取噪声的方向性作为噪声信息。可以使用不同的方法来获取噪声的方向性。例如，噪声信息获取单元160可以从布置在空间中的所有麦克风获取声音信号，测量每个声音信号的声压级，并且将存在具有极高声压级(例如，与来自另一麦克风的声音信号的声压级具有等于或大于预定值的差)的麦克风的方向上的方向性确定为高。

噪声信息获取单元160预先保持将构成信道的麦克风和扬声器的布置、噪声相对于布置的方向性以及要选择的信道相关联的表格。例如，如图12所示，选择信道使得将来自位于具有高噪声方向性的方向的延伸上的信道的麦克风的声音信号，供应至噪声消除处理单元110，并且将消除信号供应至扬声器。在图12所示的实例中，选择存在于噪声行进方向上的信道C2的麦克风M2和扬声器S2。

另一方面，即使不能获取具有高方向性的噪声，也可想到地产生遍布整个处理范围的噪声。在这种情况下，选择信道使得将声音信号供应至噪声消除处理单元110的麦克风、和输出消除信号的扬声器近似均匀地布置在处理对象空间中。近似均匀的布置是诸如参照图11所描述的布置。

在将由麦克风获取的声音信号供应至噪声信息获取单元160时，噪声信息获取单元160获取噪声的方向性，并且参考表格来确定要选择的信道。

另外，一旦确定了要选择的信道，噪声信息获取单元160将预定控制信号发送至输入选择器140和输出选择器150。输入选择器140基于控制信号执行对要选择的麦克风M的切换。以类似的方式，输出选择器150基于控制信号执行对要选择的扬声器S的切换。

如上所述配置由噪声信息获取单元160进行的处理的第三方面。根据第三方面，在噪声具有高方向性并且在某一方向上行进时，使用存在于该方向上的麦克风和扬声器，使得能够充分地降噪。

另外，由于可以仅使用布置在噪声到达的方向上的麦克风和扬声器来降低噪声，因此不需要使用布置在除了噪声到达方向之外的方向上的麦克风和扬声器。以此方式，即使不使用对降噪没有贡献的信道，降噪性能也不下降，并且可以在资源、功率和成本方面有效地执行降噪。虽然图12所示的信道C6的麦克风M6和扬声器S6，也位于来自噪声源1000的噪声的行进方向上，但噪声在到达麦克风M6之前便到达处理范围。因此，不需要选择相对于处理范围与噪声源相反的位置处的信道。

应注意，根据第三方面的将来自麦克风的声音信号供应至噪声信息获取单元160，与已经在第一方面中描述的将声音信号供应至噪声信息获取单元160的第一实例至第三实例类似。

[1-2-4.处理的第四方面]

接下来，将描述由噪声信息获取单元160进行的处理的第四方面。在第四方面中，向噪声信息获取单元160供应图像，该图像通过拍摄作为信号处理装置100的处理对象的空间而获得，并且噪声信息获取单元对图像执行预定的图像分析处理以获取噪声信息。执行被摄体识别处理作为图像分析处理，使得能够获取噪声源在空间中的位置。例如，在如图13所示通过拍摄房间而获得的图像2000被提供时，通过被摄体识别处理识别作为噪声源的空调3000并获取空调3000的位置等。

这可以通过例如使噪声信息获取单元160预先保持指示可能成为噪声源的家用电器、各种设备等的外部特征的数据并使用特征值匹配等来执行被摄体识别处理，来执行。

另外，可以通过被摄体识别处理来获取噪声源的操作状态。此外，可以通过被摄体识别处理获取噪声源的取向，来获得噪声的行进方向。此外，通过由被摄体识别处理来理解存在于空间内的对象，还可以获取空间内的噪声的反射方向、反射率等。在获取噪声的反射方向、反射率等作为噪声信息时，可以选择存在于噪声通过反射行进的方向上的信道的麦克风和扬声器。

应注意，图像可以是由用户使用数码相机等拍摄的图像、或者由监控相机、自动拍摄相机、配备有相机功能的家庭通信机器人等拍摄的图像。

在从图像中获取噪声源的位置时的信道选择处理类似于上述第一方面。另外，在从图像中获取噪声的行进方向时的信道选择处理类似于上述第二方面。

当噪声源是家用电器等时，可以基于噪声源是否在工作来执行信道选择的切换。例如，可以通过被摄体识别处理确认指示家用电器的开/关状态的LED是否点亮，来确定家用电器是否在工作。另外，例如，可以执行切换，以使得当作为噪声源的家用电器在工作时，选择位于家用电器附近的麦克风和扬声器，但是当家用电器不在工作时，选择信道以使得麦克风和扬声器近似均匀地布置。

可替代地，可变成噪声源的家用电器和信号处理装置100可以使用诸如IoT(物联网)的方法通过互联网连接，并且可直接从家用电器获取关于家用电器等是否在工作的信息。

另外，在获取空间中的噪声的反射方向和反射率时，选择布置在噪声的反射方向上的麦克风和扬声器，使得能够以有效的方式降噪。

如上所述配置噪声信息获取单元160的第一方面至第四方面。

应注意，在用户预先知道噪声源的位置、来自噪声源的噪声的方向性、诸如家用电器的噪声源的工作状态等时，用户可将这样的信息直接输入到信号处理装置100。

虽然在实施方式中作为实例已经描述了用于由反馈系统进行的噪声消除处理的麦克风M和扬声器S的布置，但是本技术还可以应用于如图14A所示的前馈系统的噪声消除处理。

另外，如图14B所示，本技术可以应用于同时使用反馈系统和前馈系统的双信号处理系统。在图14B所示的实例中，麦克风M1至M8为用于前馈系统的基准麦克风，并且麦克风M21至M28为用于反馈系统的误差麦克风。根据反馈系统的误差麦克风M或根据前馈系统的参考麦克风M，可以将声音信号供应至噪声信息获取单元160。

与通过同时连接所有的麦克风M和扬声器S来执行噪声消除处理的系统相比，由于用于噪声消除的信道的数量较小，因此还可想到降噪性能可能下降。然而，例如，在前馈系统中，在噪声达到处理范围之前，需要收集噪声并且需要无误地输出消除信号。在图14A所示的实例中，在噪声源1000的相反侧上的麦克风M6处，由于噪声在到达麦克风M6时已经到达处理范围，因此在此布置中，麦克风M6和扬声器S6对降噪没有贡献。

以此方式，在空间的降噪中，并非所有的麦克风和扬声器都对降噪的处理做出相等贡献，并且是否做出贡献与声源的位置非常有关。因此，即使存在无助于降噪的信道，降噪性能也不会下降，并且可以在资源、功率和成本方面有效地执行降噪。

如上所述，根据本技术，可以使用比当前布置的麦克风和扬声器更少数量的麦克风和扬声器来执行降噪。换句话说，可以使用比当前布置的麦克风和扬声器的数量更少数量的AD转换器120和DA转换器130来执行降噪。因此，即使利用具有有限性能的噪声消除处理单元，也能够以适当的方式执行降噪。另外，在不增强噪声消除处理单元110的性能并且不增加AD转换器120和DA转换器130的数量的情况下，可以扩大作为降噪的对象的处理范围。

<2.变型例>

虽然已经具体描述了本技术的实施方式，但是应理解，本技术不限于上述实施方式，并且可以基于本技术的技术构思做出各种修改。

在实施方式中，已经描述了单个噪声消除处理单元110的情况。然而，如图15所示，可以设置多个噪声消除处理单元。在图15所示的实例中，设置了总共两个噪声消除处理单元，即，第一噪声消除处理单元111和第二噪声消除处理单元112。因而，可以减少施加到一个噪声消除处理单元的负载，并且可以实现资源的安全、处理速度的加速等。应注意，噪声消除处理单元的数量可以是三个以上。

在实施方式中，虽然用于将声音信号供应至噪声消除处理单元110的麦克风与用于将声音信号供应至噪声信息获取单元160的麦克风相同，但是可替代地，可以使用分立的麦克风将声音信号供应至噪声消除处理单元110和将声音信号供应至噪声信息获取单元160。

在实施方式中，噪声信息获取单元160通过基于噪声信息参考表格来选择信道，并且通过将控制信号供应至输入选择器140和输出选择器150来执行信道的切换。然而，基于噪声信息的信道的选择，可以分别由输入选择器140和输出选择器150执行。在这种情况下，输入选择器140和输出选择器150分别预先保持表格，并且当从噪声信息获取单元160供应噪声信息时，参考该表格来确定要选择的信道并执行信道的切换。因而，可以实现类似于实施方式的降噪。

可替代地，输入选择器140和输出选择器150中的一个可以被配置为执行信道的选择。例如，在仅输入选择器140保持表格并且输出选择器150不保持表格的配置的情况下，输入选择器140确定要选择的信道并且将预定控制信号输出至输出选择器150。输出选择器150基于控制信号来选择与由输入选择器140选择的信道相同的信道。因而，可以实现类似于实施方式的降噪。

声音内容信号可以经由数字I/F 200从声源300供应至噪声消除处理单元110。声源300可以是各种媒体播放器，诸如，音乐播放器、DVD播放器、蓝光(注册商标)播放器和汽车立体声。从声源300输出的声音内容信号是由媒体播放器再现的声音信号。在由信号处理装置100进行的噪声消除的处理范围内，声音内容信号作为声音内容被用户听到。

在信号处理装置100的处理范围内，当用户听到来自声源300的声音内容时，从处理范围内的声源300再现的声音内容与噪声一起输入到麦克风。随后，在噪声消除处理单元110中使用经由数字I/F 200供应的声音内容信号，从由声音内容和噪声构成的信号中去除声音内容，以生成仅由噪声构成的信号。通过从仅由噪声构成的信号生成消除信号并从扬声器输出消除信号，可以仅降噪而不影响在处理范围内从声源300再现的声音内容。

此外，当在房间或车辆中使用信号处理装置100时，可以使用共用扬声器作为用于声音内容输出的扬声器和用于消除信号输出的扬声器。在这种情况下，仅降低噪声，并且不降低从扬声器输出的声音内容。为此，声源300经由数字I/F 200连接到信号处理装置100，并且将声音内容信号供应至噪声消除处理单元110。随后，通过从已经由麦克风收集的声音内容和噪声构成的信号中去除声音内容信号，生成仅由噪声构成的信号。通过从仅由噪声构成的信号生成消除信号并使用消除信号，可以仅降噪而不降低在处理范围内来自声源130的声音内容。

在实施方式中，虽然没有同时从所有的扬声器输出消除信号而是从少于所有的扬声器输出消除信号，但是可以使用本技术将消除信号布置为从少于所有的扬声器输出，同时使得所有的扬声器能够输出消除信号。

另外，人工智能、神经网络等可以用于基于声音信号获取噪声信息和基于噪声信息选择信道，使得精度随着使用频率的增加而增加。

本技术还可以如下进行配置。

(1)

一种信号处理装置，通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元，来执行噪声消除处理以降低噪声。

(2)

根据(1)的信号处理装置，其中，信号处理装置获取与噪声相关的信息，并且

基于与噪声相关的信息来执行对输入单元和输出单元的选择的切换。

(3)

根据(2)的信号处理装置，其中，与噪声相关的信息是产生噪声的噪声源的位置。

(4)

根据(3)的信号处理装置，其中，信号处理装置基于从输入单元输入的声音信号的等级来获取噪声源的位置。

(5)

根据(3)或(4)的信号处理装置，其中，信号处理装置在多个输入单元中选择接近噪声源的位置的一个或多个输入单元，以及对应于所选择的输入单元的输出单元。

(6)

根据(2)至(5)中任一项的信号处理装置，其中，与噪声相关的信息是噪声的频率特性。

(7)

根据(6)的信号处理装置，其中，当频率特性的高频分量等于或小于预定值时，选择一个或多个输入单元和输出单元，使得在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元近似均匀地布置。

(8)

根据(2)至(7)中任一项的信号处理装置，其中，与噪声相关的信息是噪声的方向性。

(9)

根据(8)的信号处理装置，其中，信号处理装置选择位于噪声的方向性高的方向的延伸上的一个或多个输入单元和输出单元。

(10)

根据(8)或(9)的信号处理装置，其中，当噪声的方向性为低时，选择一个或多个输入单元和输出单元，使得在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元近似均匀地布置。

(11)

根据(2)至(10)中任一项的信号处理装置，其中，与噪声相关的信息是指示噪声的反射的信息。

(12)

根据(11)的信号处理装置，其中，信号处理装置通过反射选择接近噪声朝向的位置的一个或多个输入单元，以及对应于所选择的输入单元的输出单元。

(13)

根据(2)至(12)中任一项的信号处理装置，其中，与噪声相关的信息是基于图像来获取的，该图像通过拍摄作为噪声消除处理的对象的空间而获得。

(14)

根据(2)的信号处理装置，其中，与噪声相关的信息是由用户输入的。

(15)

一种信号处理方法，包括：通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元，来执行噪声消除处理以降低噪声。

(16)

一种信号处理程序，使计算机执行信号处理方法，该信号处理方法包括：通过从多个输入单元和分别对应于多个输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的输入单元和输出单元，来执行噪声消除处理以降低噪声。

参考标号列表

100 信号处理装置

110 噪声消除处理单元

M 麦克风

S 扬声器。

Claims (16)

1.一种信号处理装置，所述信号处理装置通过从多个输入单元和分别对应于多个所述输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的所述输入单元和所述输出单元，来执行所述噪声消除处理以降低噪声。

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置获取与所述噪声相关的信息，并且基于与所述噪声相关的所述信息，来执行对所述输入单元和所述输出单元的选择的切换。

3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

与所述噪声相关的所述信息是产生所述噪声的噪声源的位置。

4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置基于从所述输入单元输入的声音信号的等级来获取所述噪声源的位置。

5.根据权利要求3所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置在多个所述输入单元中选择接近所述噪声源的位置的一个或多个所述输入单元，并选择对应于所选的输入单元的所述输出单元。

6.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

与所述噪声相关的所述信息是所述噪声的频率特性。

7.根据权利要求6所述的信号处理装置，其中，

当所述频率特性的高频分量等于或小于预定值时，选择所述输出单元和一个或多个所述输入单元，使得在所述噪声消除处理中要使用的所述输入单元和所述输出单元近似均匀地布置。

8.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

与所述噪声相关的所述信息是所述噪声的方向性。

9.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置选择位于所述噪声的所述方向性为高的方向的延伸上的所述输出单元和一个或多个所述输入单元。

10.根据权利要求8所述的信号处理装置，其中，

当所述噪声的所述方向性为低时，选择所述输出单元和一个或多个所述输入单元，使得在所述噪声消除处理中要使用的所述输入单元和所述输出单元近似均匀地布置。

11.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

与所述噪声相关的所述信息是指示所述噪声的反射的信息。

12.根据权利要求11所述的信号处理装置，其中，

所述信号处理装置通过所述反射选择靠近所述噪声朝向的位置的一个或多个所述输入单元，并选择对应于所选的输入单元的所述输出单元。

13.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

与所述噪声相关的所述信息是基于通过拍摄作为所述噪声消除处理的对象的空间而获得的图像来获取的。

14.根据权利要求2所述的信号处理装置，其中，

与所述噪声相关的所述信息是由用户输入的。

15.一种信号处理方法，包括：

通过从多个输入单元和分别对应于多个所述输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的所述输入单元和所述输出单元，来执行所述噪声消除处理以降低噪声。

16.一种信号处理程序，使计算机执行

信号处理方法，所述信号处理方法包括：通过从多个输入单元和分别对应于多个所述输入单元的多个输出单元中，选择在噪声消除处理中要使用的所述输入单元和所述输出单元，来执行所述噪声消除处理以降低噪声。

Images