JP2021524940A - リモートマイクロフォン技術のための近接補償システム - Google Patents

Abstract

車両のためのリモートマイクロフォンシステムは、車両内の仮想マイクロフォン位置において誤差信号を生成するように構成された、車室内に配置された少なくとも１つの物理マイクロフォンと、事前測定された座席場所及び関連する伝達関数のルックアップテーブルを維持するように構成されたデータベースと、プロセッサと、を含んでもよい。プロセッサは、車両内の座席位置を示す座席場所を受信し、誤差信号を生成するよう、事前測定された場所と関連付けられた伝達関数を、少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用する、ように構成されてもよい。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によって開示がその全体において本明細書に組み込まれる、２０１８年６月１日に出願された米国仮特許出願第６２／６７９，２７５号の利益を主張する。

本明細書で開示されるのは、リモートマイクロフォン技術のための近接補償に関連する方法及びシステムである。

車両は、車室内の周囲雑音を減退させるアクティブノイズキャンセレーション（ＡＮＣ）技術を含むことが多い。そのようなＡＮＣ技術は、様々なマイクロフォンが車室内に配置されることを必要とする場合がある。それらのマイクロフォンは、誤差信号を生成する際にＡＮＣシステムを補助することがある。しかしながら、物理マイクロフォンを車室内の特定の位置に存在させることは現実的でないことが多い。それらのケースでは、リモートマイクロフォン技術が使用されることがある。

車両のためのリモートマイクロフォンシステムは、車両内の仮想マイクロフォン位置において誤差信号を生成するように構成された、車室内に配置された少なくとも１つの物理マイクロフォンと、事前測定された座席場所及び関連する伝達関数のルックアップテーブルを維持するように構成されたデータベースと、プロセッサと、を含んでもよい。プロセッサは、車両内の座席位置を示す座席場所を受信し、誤差信号を生成するよう、事前測定された場所と関連付けられた伝達関数を、少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用する、ように構成されてもよい。

車両内での雑音キャンセレーションに対する誤差信号を推定するリモートマイクロフォンシステムは、車両座席における車両内の仮想マイクロフォン位置において誤差信号を生成するように構成された、車室内に配置された少なくとも１つの物理マイクロフォンと、事前測定された座席場所及び関連する伝達関数のルックアップテーブルを維持するように構成されたデータベースと、プロセッサと、を含んでもよい。プロセッサは、車両座席の座席場所を受信し、誤差信号を生成するよう、座席場所と関連付けられた伝達関数を、少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用する、ように構成されてもよい。

車両内での雑音キャンセレーションに対する、仮想マイクロフォンに対して誤差信号を推定する方法は、車両座席の座席場所を受信することと、座席場所が事前測定された座席場所に対応するかどうかを判定することと、誤差信号を生成するよう、座席場所と関連付けられた伝達関数を、少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用することと、を含んでもよい。

本開示の実施形態は、添付の特許請求の範囲で詳細に指摘されている。しかし、様々な実施形態の他の特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって、より明らかになり、最もよく理解される。

リモートマイクロフォン技術（ＲＭＴ）のための例示的な近接補償システムを示す。 図１のシステムについての例示的なリモートマイクロフォン技術の図を示す。 ＲＭＴに対する伝達関数を近似する例示的な概略図を示す。 伝達関数の使用を示す例示的な概略図を示す。 伝達関数の使用を示す別の例示的な概略図を示す。 伝達関数を判定する例示的な処理を示す。

必要に応じて、本実施形態の詳細な実施形態が本明細書において開示されるが、開示される実施形態は、様々な形式及び代替的な形式において具現化することができる本実施形態の例示にすぎないことを理解されたい。図は必ずしも縮尺通りではなく、一部の特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張または最小限に抑えられる場合がある。したがって、本明細書に開示される具体的な構造上の、そして機能上の詳細は、限定的と解釈されるべきではなく、本発明を様々に利用するために単に当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

従来、リモートマイクロフォン技術は、車両内で物理マイクロフォンを取り込み、物理マイクロフォンが存在しない位置において誤差信号を適用している。このリモート位置または仮想的な位置は、乗員の耳となるように目標とされたエリア内にあることが多い。このリモートマイクロフォン技術は、物理的な位置及び仮想的な位置において測定がマイクロフォンにより行われ、それによって、それらの２つの位置の間の関係が識別される予備段階を伴う。それらの２つの位置の間の伝達関数は、主要雑音測定から、または無指向性源を使用した音響伝達関数方法を介してのいずれかで作成される。この伝達関数は、単一の物理マイクロフォンから単一の仮想マイクロフォンへ、または複数の物理マイクロフォンから単一の仮想マイクロフォンへのいずれかで存在することがある。単一の物理マイクロフォンが仮想的な位置において信号を常に近接することができないことが多いので、後者の例が使用されることがある。

しかしながら、既存のリモートマイクロフォン技術は、物理マイクロフォンと仮想マイクロフォンとの間の固定された位置を想定している。これは、乗員がその座席を移動させ、または調節するときには当てはまらないことがある。座席のそのような移動があると、乗員の耳の位置も移動し、よって、仮想マイクロフォンの仮想的な位置を不正確にさせる。これは、ＡＮＣシステムのキャンセレーション性能及び安定性に影響を与えることがある。

本明細書で説明されるのは、乗員の座席場所に基づいて、仮想マイクロフォンの伝達関数を判定するシステムである。特定の座席場所は、事前測定されてもよく、伝達関数と関連付けられてもよい。よって、伝達関数は、現在の座席場所に基づいて判定及び選択されてもよい。これは、座席位置を事前測定された場所のセットと比較することによって行われてもよい。座席位置が事前測定された場所の１つに対応する場合、それから、事前測定された場所と関連付けられた伝達関数が選択される。座席位置が事前測定された場所の１つに対応しない場合、それから、伝達関数は、事前測定された場所の間で補間される。すなわち、座席場所が第１の事前測定された場所と第２の事前測定された場所との間にある場合、それから、伝達関数は、第１の事前測定された場所及び第２の事前測定された場所の各々と関連付けられた伝達関数の補間に基づいて選択される。

図１は、リモートマイクロフォン技術（ＲＭＴ）に対する例示的な近接補償システム１００を示す。システム１００は、車両１０２に含まれてもよく、本明細書で説明される方法及び処理を実行するように構成されたプロセッサ１０５を含んでもよい。プロセッサ１０５は、コントローラ（図２においてコントローラ１０５として示される）及びメモリ１０８と共に、車両１０２内の音声処理に対して特異的な他の構成要素を含んでもよい。プロセッサ１０５は、コンピュータプロセッサ、マイクロプロセッサなどのコマンドを処理するクアッドコアプロセッサ、または本明細書で議論される動作を実行することが可能な任意の他のデバイス、一連のデバイス、もしくは他の機構など、１つ以上のコンピューティングデバイスであってもよい。メモリは、命令及びコマンドを記憶してもよい。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、コンピュータコード、またはいくつかのそれらの組み合わせの形式であってもよい。メモリは、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、電子メモリ、磁気メモリ、光学メモリ、または任意の他の形式のデータ記憶装置など、１つ以上のデータ記憶装置の形式にあってもよい。一実施例では、メモリは、２ＧＢ ＤＤＲ３と共に、１２８ＧＢマイクロＳＤカードなどの他の着脱可能メモリ素子を含んでもよい。

メモリ１０８は、様々な座席位置及び座席場所と共に適用され、それらと関連付けられることになる伝達関数のルックアップテーブルを記憶してもよい。それらの事前測定された伝達関数は、事前測定された場所と関連付けられてもよい。座席場所が事前測定された場所の１つに対応する場合、それから、事前測定された場所と関連付けられた伝達関数

が選択される。座席場所が事前測定された場所の１つに対応しない場合、それから、伝達関数

は、事前測定された場所の間で補間されてもよい。すなわち、座席場所が第１の事前測定された場所と第２の事前測定された場所との間にある場合、それから、伝達関数

は、第１の事前測定された場所及び第２の事前測定された場所の各々と関連付けられた伝達関数

の補間に基づいて選択される。

プロセッサ１０５は、少なくとも１つの物理マイクロフォン１１０と通信していてもよい。図１の例では、物理マイクロフォン１１０は、複数の物理マイクロフォン１１０を含んでもよい。システム１００は、スピーカ１１５を含んでもよい。スピーカ１１５は、車室に音声を提供するよう、車両の全体を通じて配置されてもよい。スピーカ１１５は、中音域ドライバ、ツイータ、及びウーファを含む様々なドライバを含んでもよい。それらのスピーカ１１５は、車両の全体を通じて配置されてもよい。システム１００は、増幅器１２０をも含んでもよい。

車両１０２は、様々な車両座席１４０を含んでもよい。それらの座席１４０は、乗客及び乗員が典型的には車両の使用の間に座るエリアであってもよい。上記説明されたように、ＲＭＴ技術は、仮想マイクロフォン位置を含んでもよい。図１は、少なくとも１つの仮想マイクロフォン位置を示す。説明されるように、仮想マイクロフォン位置は、乗員の耳の近くの位置であってもよい。各々の座席１４０は、それと関連付けられた仮想マイクロフォン位置において少なくとも１つの仮想マイクロフォン１３０を有してもよい。図１における例では、各々の座席１４０は、それらと関連付けられた２つの仮想マイクロフォン１３０を有し、その１つは、座席１４０のいずれかの側部にある。

各々の座席１４０は、座席場所を検出するように構成された少なくとも１つのセンサ１４２を含んでもよい。座席位置は、車両１０２内の座席１４０の相対的な場所であってもよい。車両座席１４０は、垂直に、横方向に、軸方向に、水平になどに調節されてもよい。座席位置は、垂直の場所、横方向の場所、軸方向の場所のうちの１つ以上を含んでもよい。１つ以上のセンサ１４２は、プロセッサ１０５に座席位置を提供することができる。次に、メモリ１０８内のルックアップテーブルは、伝達関数

を事前測定された座席場所と関連付けるために使用されてもよい。

図２は、図１のシステム１００についての例示的なリモートマイクロフォン技術の図を示す。システム１００は、説明されるように、コントローラ１０５としても本明細書に記載される、プロセッサ１０５を含んでもよい。図２において提供される様々な信号及び経路は、

を含む。

コントローラ１０５は、二次的経路Ｓ_ｐ（ｚ）に制御信号ｙ（ｎ）を提供してもよい。二次的経路Ｓ_ｐ（ｚ）は、物理マイクロフォン１１０への耐雑音信号ｙ_ｐ（ｎ）を生成してもよい。コントローラ１０５は、仮想マイクロフォン１３０への推定された二次的（電子音響）経路

に制御信号ｙ（ｎ）を提供してもよい。推定された二次的経路は、仮想マイクロフォン１３０において推定された耐雑音信号

を提供してもよい。

物理マイクロフォン１１０は、主要雑音源信号ｄ_ｍ（ｎ）及び二次的耐雑音信号ｙ_ｍ（ｎ）を受信してもよく、物理マイクロフォン位置において評価された誤差信号ｅ_ｍ（ｎ）を出力してもよい。推定された耐雑音信号

は、１１０の物理位置において推定された主要雑音信号

を提供するよう、１７０において誤差信号ｅ_ｍ（ｎ）から除去または取り去られてもよい。

推定された伝達関数

は、物理位置１１０において推定された主要雑音信号

に適用されてもよく、仮想マイクロフォン１３０において推定された主要雑音信号

を生成してもよい。この伝達関数

は、乗員がそれらの座席１４０を移動させる場合に、キャンセレーション性能が維持され、安定性が問題とならないように、予備識別段階または物理マイクロフォンと仮想マイクロフォンとの間の記憶された伝達関数

の間の補間に基づいて生成及び判定されてもよい。これは、以下で更に詳細に説明される。伝達関数が座席位置に基づいていることを理由に、伝達関数は特に、仮想マイクロフォン１３０の位置に関連する。

コントローラ１０５はまた、仮想マイクロフォン１３０への推定された二次的（電子音響）経路に制御信号ｙ（ｎ）を提供する。仮想マイクロフォン１３０への推定された二次的経路は、仮想的な位置において仮想マイクロフォン１３０に推定された耐雑音信号を提供してもよい。仮想マイクロフォン１３０は、仮想的な位置において推定された主要雑音信号を受信してもよく、仮想的な位置において推定された耐雑音信号にそれを追加してもよく、仮想マイクロフォン位置において推定された誤差を提供してもよい。

図３は、伝達関数を表す有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの係数を計算するよう、適応フィルタ及び最小平均二乗（ＬＭＳ）最適化ルーチンを使用して伝達関数を近似する例示的な概略図を示す。この方法は、主要雑音信号または二次的経路のいずれかにも関連してもよい。この例示的な伝達関数では、フィルタ係数は、座席位置が変化するにつれて変化してもよい。

加えてまたは代わりに、伝達関数は、

によって表される主要雑音信号の相互スペクトル密度（物理信号から仮想信号の）及び自動スペクトル密度（物理信号）の比率として近接されてもよい。

上記の例の伝達関数は、主要雑音信号の線形性に依存してもよく、用途依存である。

図３を参照して、伝達関数を近似するためのＬＭＳの使用は、システム１００が、座席位置に基づいて複数のフィルタ係数を記憶することを可能にする。これは、予備識別段階における複数回の測定を含んでもよい。コントローラ１０５は、座席位置を複数の事前測定された場所の１つであるとして認識してもよい。コントローラ１０５は、認識された座席位置に基づいて、伝達関数

を取り出してもよい。代わりに、一連の離散伝達関数

が測定されてもよく、それから、座席１４０が事前測定された場所に沿って移動するにつれてその間で補間されてもよい。

よって、伝達関数

は、座席場所に基づいて判定及び選択されてもよい。これは、座席位置を事前測定された場所と比較することによって行われてもよい。座席位置が事前測定された場所に対応する場合、それから、事前測定された場所と関連付けられた伝達関数

が選択される。座席位置が事前測定された場所に対応しない場合、それから、伝達関数

は、事前測定された場所の間で補間される。すなわち、座席場所が第１の事前測定された場所と第２の事前測定された場所との間にある場合、伝達関数

は、第１の事前測定された場所及び第２の事前測定された場所の各々と関連付けられた伝達関数

の補間に基づいて選択される。

現在の頭部追跡技術は、より煩雑であり、多くの車両はそのような能力を装備していない。この機構は、特定の頭部追跡デバイス、カメラ、超音波センサなどに対する必要性、及び既存の要素の使用を回避する。

図４は、座席場所と共に変化する物理マイクロフォンと仮想マイクロフォンとの間の伝達関数

の使用を示す例示的な概略図を示す。図４の例では、２つの物理マイクロフォン１１０及び１つの仮想マイクロフォン１３０（図４においては図示せず）が使用されてもよい。図４では、Ｍ_１及びＭ_２は、座席場所と共に変化する物理マイクロフォンと仮想マイクロフォン１３０との間の伝達関数である。

図５は、座席場所と共に変化する物理マイクロフォンと仮想マイクロフォンとの間の伝達関数

の使用を示す別の例示的な概略図を示す。複数の物理マイクロフォンは、仮想マイクロフォンの予測のために使用されてもよい。推定された二次的経路Ｓ_ｌ，ｍ（ｎ）は、仮想マイクロフォン１３０において推定された耐雑音信号ｙ_ｍ（ｎ）を提供することができる。物理マイクロフォン１１０は、主要雑音源信号ｄ_ｅ’ｍ（ｎ）及び二次的耐雑音信号ｙ_ｖ’ｍ（ｎ）を受信してもよく、物理マイクロフォン位置において評価された誤差信号ｅ_ｖ’ｍ（ｎ）を出力してもよい。高速フーリエ変換は、誤差信号ｅ_ｖ’ｍ（ｎ）に適用されてもよい。他の合計相互スペクトル、高速フーリエ変換、逆高速フーリエ変換、マトリックスなども近接補償において使用されてもよい。

推定された伝達関数

は、物理位置１１０において推定された主要雑音信号

に適用されてもよく、仮想マイクロフォン１３０において推定された主要雑音信号

を生成してもよい。図６は、伝達関数

を判定する例示的な処理６００を示す。この処理６００は、コントローラ／プロセッサ１０５によって実行されてもよい。処理６００は、ブロック６０５において開始してもよく、そこでは、コントローラ１０５は、座席１４０の１つから現在の座席場所を受信してもよい。

ブロック６１０において、コントローラ１０５は、現在の座席場所が事前測定された座席場所に対応するかどうかを判定してもよい。そうである場合、処理６００は、ブロック６１５に進む。そうでない場合、処理６００は、ブロック６２０に進む。

ブロック６１５において、コントローラ１０５は、対応する事前測定された座席場所と関連付けられた伝達関数

を選択する。

ブロック６２０において、コントローラ１０５は、少なくとも２つの既知の事前測定された場所の補間に基づいて、伝達関数

を選択する。すなわち、伝達関数は、２つの既知の事前測定された関数に対応する伝達関数の間で伝達関数を選択することによって判定されてもよい。

それから、処理６００は終了する。

本開示の実施形態は、一般に、複数の回路または他の電気装置を提供する。回路及び他の電気デバイスへの全ての言及、並びにそれぞれによって提供される機能は、本明細書に図示及び記載されているものだけを包含することに限定されることを意図していない。開示された様々な回路または他の電気デバイスに特定のラベルを割り当てることができるが、そのようなラベルは、回路及び他の電気デバイスの動作の範囲を限定することを意図していない。このような回路及び他の電気デバイスは、所望される特定のタイプの電気的実装に基づいて、任意の方法で互いに組み合わされてよい及び／または分離されてよい。本明細書で開示されるいずれかの回路または他の電子デバイスは、本明細書で開示される動作（複数可）を実行するよう相互に協働する、いずれかの数のマイクロコントローラ、グラフィックプロセッサユニット（ＧＰＵ）、集積回路、メモリデバイス（例えば、ＦＬＡＳＨ（登録商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラム可能リードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、または他の適切なそれらの変形）、及びソフトウェアを含んでもよいことが認識される。更に、電気デバイスの任意の１つまたは複数は、開示された任意の数の機能を実行するようにプログラムされた非一時的コンピュータ可読媒体で実現されるコンピュータプログラムを実行するように構成されてよい。

例示的な実施形態が上述されているが、これらの実施形態が本発明のすべての可能な形式を説明することは意図されていない。むしろ、明細書で使用する言葉は限定ではなく説明のための言葉であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく多様な変更が成され得ることが理解される。加えて、種々の実現実施形態の特徴は、本発明の別の実施形態を形成するために組み合わされ得る。

Claims (20)

1. 車両のためのリモートマイクロフォンシステムであって、
   前記車両内の仮想マイクロフォン位置において誤差信号を生成するように構成された、車室内に配置された少なくとも１つの物理マイクロフォンと、
   事前測定された座席場所及び関連する伝達関数のルックアップテーブルを維持するように構成されたデータベースと、
   前記車両内の座席位置を示す座席場所を受信し、
   前記誤差信号を生成するよう、前記事前測定された場所と関連付けられた伝達関数を前記少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用する、ように構成されたプロセッサと、
   を備えた、前記リモートマイクロフォンシステム。
2. 前記伝達関数は、前記座席場所に特異的なフィルタ係数を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記フィルタ係数は、少なくとも部分的に最小平均二乗（ＬＭＳ）最適化ルーティングによって判定される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記伝達関数は、前記主要雑音信号に線形的に依存する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記主要雑音信号は、前記物理マイクロフォンにおける源信号及び耐雑音信号に基づいて生成される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記仮想マイクロフォン位置は、前記座席の各側部に１つずつある、２つの仮想マイクロフォン位置を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記プロセッサは更に、前記事前測定された場所の１つが前記座席場所に対応するかどうかを判定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記事前測定された場所の１つが前記座席場所に対応することに応答して、前記プロセッサは更に、前記対応する事前測定された座席場所と関連付けられた前記伝達関数を適用するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記事前測定された場所の１つが前記座席場所に対応しないことに応答して、前記プロセッサは更に、少なくとも２つの既知の事前測定された場所からの前記伝達関数を補間するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
10. 車両内での雑音キャンセレーションに対する誤差信号を推定するリモートマイクロフォンシステムであって、
    車両座席における前記車両内の仮想マイクロフォン位置において誤差信号を生成するように構成された、車室内に配置された少なくとも１つの物理マイクロフォンと、
    事前測定された座席場所及び関連する伝達関数のルックアップテーブルを維持するように構成されたデータベースと、
    前記車両座席の座席場所を受信し、
    前記誤差信号を生成するよう、前記座席場所と関連付けられた伝達関数を前記少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用する、ように構成されたプロセッサと、
    を備えた、前記リモートマイクロフォンシステム。
11. 前記伝達関数は、前記座席場所に特異的なフィルタ係数を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記フィルタ係数は、少なくとも部分的に最小平均二乗（ＬＭＳ）最適化ルーティングによって判定される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記伝達関数は、前記主要雑音信号に線形的に依存する、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記主要雑音信号は、前記物理マイクロフォンにおける源信号及び耐雑音信号に基づいて生成される、請求項１０に記載のシステム。
15. 前記仮想マイクロフォン位置は、前記座席の各側部に１つずつある、２つの仮想マイクロフォン位置を含む、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記プロセッサは更に、前記事前測定された場所の１つが前記座席場所に対応するかどうかを判定するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
17. 前記事前測定された場所の１つが前記座席場所に対応することに応答して、前記プロセッサは更に、前記対応する事前測定された座席場所と関連付けられた前記伝達関数を適用するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記事前測定された場所の１つが前記座席場所に対応しないことに応答して、前記プロセッサは更に、少なくとも２つの既知の事前測定された場所からの前記伝達関数を補間するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
19. 車両内での雑音キャンセレーションに対する、仮想マイクロフォンのための誤差信号を推定する方法であって、
    車両座席の座席場所を受信することと、
    前記座席場所が事前測定された座席場所に対応するかどうかを判定することと、
    誤差信号を生成するよう、前記座席場所と関連付けられた伝達関数を少なくとも１つの物理マイクロフォンの主要雑音信号に適用することと、
    を備えた、前記方法。
20. 前記座席場所が前記事前測定された座席場所に対応することに応答して、前記対応する事前測定された座席場所と関連付けられた前記伝達関数を適用することを備えた、請求項１９に記載の方法。

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