JP4734070B2 - ノイズ低減による多重チャンネル適応の音声信号処理 - Google Patents
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Description
本発明は、ノイズ低減による音声信号処理に関する。詳細には、多重チャンネルの音声信号処理に関する。
マイクロホン信号を検出するために少なくとも2つのマイクロホンを有するマイクロホンアレイと、
前処理信号を得るために該マイクロホン信号の時間遅延補償を達成するように構成される手段を有し、該マイクロホン信号を受信するために該マイクロホンアレイに接続される前処理手段と、
少なくとも1つのノイズ参照信号、特に、各マイクロホン信号に対して1つのノイズ参照信号)を生成するように構成される手段を有し、前処理信号を受信するために前処理手段に接続される第1の信号処理手段と、
ビームフォームされた信号を得るために適応するビームフォーマーを有し、前処理信号を受信するための前処理手段に接続される第2の信号処理手段と、
少なくとも1つのノイズ参照信号に基づいて、ビームフォームされた信号のノイズを低減するように構成される適応するノイズキャンセリング手段と
を備える。
詳細には、第1の信号処理手段は、ノイズ参照信号をできるだけ正確に評価するように設計される。これらのノイズ参照信号は、当業者に周知の適応ノイズキャンセリング手段により、入力信号として使用される。
少なくとも2つのマイクロホンを備えるマイクロホンアレイによってマイクロホン信号を検出することと、マイクロホン信号を前処理することであって、前処理することが、前処理信号を得るためにマイクロホン信号の時間遅延補償を包含することと、第1信号処理のための、および第2の信号処理のための入力信号として前処理信号を使用することであって、該第1信号処理が少なくとも1つのノイズ参照信号生成することを含み、第2の信号処理がビームフォームされた信号を得るために、適応するビームフォーミングをすることを含む、ことと、適応ノイズキャンセリング手段を使用してノイズ参照信号に基づくビームフォームされた信号のノイズを低減することとを包含する。
ノイズ低減による音声信号処理のためのシステムであって、
マイクロホン信号を検出するために少なくとも2つのマイクロホンを有するマイクロホンアレイと、
前処理信号を得るために該マイクロホン信号の時間遅延補償を達成するように構成される手段を有し、マイクロホン信号を受信するために該マイクロホンアレイに接続される前処理手段と、
少なくとも1つのノイズ参照信号、特に、各マイクロホン信号に対して1つのノイズ参照信号を生成するように構成される手段を有し、該前処理信号を受信するために該前処理手段に接続される第1の信号処理手段と、
ビームフォームされた信号を得るために適応するビームフォーマーを有し、該前処理信号を受信するための該前処理手段に接続される第2の信号処理手段と、
該少なくとも1つのノイズ参照信号に基づいて、該ビームフォームされた信号のノイズを低減するように構成される適応するノイズキャンセリング手段と
を備える、システム。
上記少なくとも1つのノイズ参照信号を生成するように構成される手段が、非適応のブロッキングマトリクスまたは適応のブロッキングマトリクスを備える、項目1に記載のシステム。
上記前処理手段が、時間遅延補償されたマイクロホン信号の位相および振幅を一致するように構成される適応するセルフキャリブレーション手段をさらに備える、項目1から項目2のいずれか1項に記載のシステム。
上記適応処理手段、特に、上記適応ビームフォーマーおよび上記適応ノイズキャンセリング手段の適応を制御するように構成される適応する制御手段をさらに備える、項目1から項目3のいずれか1項に記載のシステム。
第2の適応処理手段の適応に依存する第1の適応処理手段の適応を開始するように上記適応制御手段が構成され、該第1の適応処理手段および該第2の適応処理手段が上記適応ビームフォーマー、上記適応ブロッキングマトリクスおよび上記適応ノイズキャンセリング手段のうちの1つである、項目4に記載のシステム。
上記適応制御手段が、瞬時のSNR、および/または音声が検出されるかどうか、および/または検出された音声信号のエネルギーが一定の規定値で同時に検出されたバックグラウンドノイズのエネルギーを超過するかどうか、および/または音響信号が到来する方向、に依存して適応を開始するように構成される、項目4または項目5に記載のシステム。
上記前処理手段および/または上記第の1処理手段および/または上記第2の処理手段が、時間領域または周波数領域またはサブバンド周波数領域で、処理を達成するように構成される、項目1から項目6のいずれか1項に記載のシステム。
上記マイクロホンアレイが、少なくとも1つの指向性マイクロホン、詳しくは、異なる方向を向く1より多い指向性マイクロホンを備える、項目1から項目7のいずれか1項に記載のシステム。
上記マイクロホンアレイが少なくとも2つのサブアレイを備える、項目1から項目8のいずれか1項に記載のシステム。
フレームをさらに備え、上記マイクロホンアレイが、該フレーム中または該フレーム上に、所定の、特に、定位置に配置される、項目1から項目9のいずれか1項に記載のシステム。
項目1から項目10のいずれか1項に記載のノイズ低減による音声信号処理のためのシステムを備えるハンズフリーシステム。
ノイズ低減による音声信号を処理するための方法であって、
少なくとも2つのマイクロホンを備えるマイクロホンアレイによってマイクロホン信号を検出することと、
該マイクロホン信号を前処理することであって、該前処理することが、前処理信号を得るために該マイクロホン信号の時間遅延補償を包含することと、
第1の信号処理のためのおよび第2の信号処理のための入力信号として該前処理信号を使用することであって、該第1の信号処理が少なくとも1つのノイズ参照信号を生成することを含み、該第2の信号処理がビームフォームされた信号を得るために、適応するビームフォーミングをすることを含む、ことと、
適応するノイズキャンセリング手段を使用して、該ノイズ参照信号に基づいてビームフォームされた信号のノイズを低減すること
を包含する、方法。
上記少なくとも1つのノイズ参照信号が、非適応のブロッキングマトリクスまたは適応のブロッキングマトリクスを使用して生成される、項目12に記載の方法。
上記マイクロホン信号を前処理することが、これらの信号の位相および振幅を一致させるために、上記時間遅延補償された信号を適応セルフキャリブレーションすることをさらに包含する、項目12または項目13に記載の方法。
適応処理ステップ、特に、上記適応ビームフォーミングおよび上記適応ノイズキャンセリングの適応を制御することをさらに包含する、項目12から項目14のいずれか1項に記載の方法。
上記制御することが、第2の適応処理手段の適応に依存する第1の適応処理手段を適応することを包含し、該第1の適応処理手段および該第2の適応処理手段が、上記適応ビームフォーマー、上記適応ブロッキングマトリクス、および上記適応ノイズキャンセリング手段のうちの1つである、項目15に記載の方法。
上記適応が、瞬時のSNR、および/または音声が検出されるかどうか、および/または検出された音声信号のエネルギーが一定の規定値で同時に検出されたバックグラウンドノイズのエネルギーを超過するかどうか、および/または音響信号が到来する方向、に依存して制御される、項目12から項目16のいずれか1項に記載の方法。
上記前処理手段および/または上記第1の処理手段および/または上記第2の処理手段が、時間領域または周波数領域またはサブバンド周波数領域において、処理を達成する、項目12から項目17のいずれか1項に記載のシステム。
項目12から項目18のいずれか1項に記載の方法のステップを達成するためのコンピュータ実行可能な命令を有する1以上のコンピュータ読み取り可能な媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
各チャンネルにおける信号部分のノイズレベルは互いに異なることが多い。異なるチャンネルの単純平均をとる(遅延和ビームフォーマー)ことにより、まさに低いSNRを有するチャンネルは、出力信号のSNRを低減し得る。このように、異なるチャンネルには重み係数(重み)を導入することが望まれ得る。
誤差信号のパワーε{|NC,m(n,k)|2}を最小化することを目的とするNLMSアルゴリズムにより再度適応され得る。
12、22 ブロッキングマトリクス
13、23 適応ノイズキャンセラ
14、24 重み付き和ビームフォーマー
15、25 適応制御
26 セルフキャリブレーティングユニット
Claims (19)
- ノイズ低減による音声信号処理のためのシステムであって、
複数のマイクロホン信号を検出するために少なくとも2つのマイクロホンを有するマイクロホンアレイであって、該複数のマイクロホン信号の数は、該少なくとも2つのマイクロホンの数に等しく、それぞれのマイクロホン信号は、該少なくとも2つのマイクロホンのうち対応する1つのマイクロホンによって検出される、マイクロホンアレイと、
該複数のマイクロホン信号を受信するように該マイクロホンアレイに接続されている前処理手段であって、該複数のマイクロホン信号の時間遅延補償を行うことにより、前処理された信号を取得するように構成されている手段を有する前処理手段と、
該前処理された信号を受信するように該前処理手段に接続されている第1の信号処理手段であって、それぞれのマイクロホン信号に対してそれぞれ1つのノイズ参照信号を生成するように構成されている手段を有する第1の信号処理手段と、
該前処理された信号を受信するように該前処理手段に接続されている第2の信号処理手段であって、該第2の信号処理手段は、それぞれのマイクロホン信号に対して適応された重みを用いることにより、ビームフォームされた信号を取得する適応型のビームフォーマーを有し、該重みは、時間経過につれて適応される、第2の信号処理手段と、
それぞれのマイクロホン信号に対するそれぞれ1つのノイズ参照信号に基づいて、該ビームフォームされた信号のノイズを低減するように構成されている適応型のノイズキャンセリング手段と
を含む、システム。 - それぞれのマイクロホン信号に対してそれぞれ1つのノイズ参照信号を生成するように構成されている手段は、非適応型のブロッキングマトリクスまたは適応型のブロッキングマトリクスを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記前処理手段は、時間遅延補償された複数のマイクロホン信号の位相および振幅を適応的に互いに一致させる手段をさらに含む、請求項1から請求項2のいずれか1項に記載のシステム。
- 適応処理手段の適応を制御するように構成されている適応制御をさらに含み、該適応処理手段は、前記適応型のビームフォーマーおよび前記適応型のノイズキャンセリング手段のうちの少なくとも1つを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記適応制御は、第2の適応処理手段の適応が生じる場合に第1の適応処理手段の適応を開始するように構成されており、該第1の適応処理手段および該第2の適応処理手段は、前記適応型のビームフォーマー、前記適応型のブロッキングマトリクス、前記適応型のノイズキャンセリング手段のうちの1つである、請求項4に記載のシステム。
- 前記適応制御は、瞬時のSNR、および/または、音声が検出されるかどうか、および/または、検出された音声信号のエネルギーが同時に検出されたバックグラウンドノイズのエネルギーよりも所定の値の分だけ超過するかどうか、および/または、音響信号が到来する方向に依存して、適応を開始するように構成されている、請求項4または請求項5に記載のシステム。
- 前記前処理手段および/または前記第の1処理手段および/または前記第2の処理手段は、時間領域または周波数領域またはサブバンド周波数領域において、処理を実行するように構成されている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記マイクロホンアレイは、複数の異なる方向を向く2つ以上の指向性マイクロホンを含む、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記マイクロホンアレイは、少なくとも2つのサブアレイを含み、各サブアレイは、前記前処理手段によって受信されるために特定の周波数帯域のマイクロホン信号を出力するように最適化されている、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のシステム。
- フレームをさらに含み、前記マイクロホンアレイの各マイクロホンは、該フレーム中または該フレーム上の所定の位置に配置され、該所定の位置は、固定されている、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のシステム。
- 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のノイズ低減による音声信号処理のためのシステムを含むハンズフリーシステム。
- ノイズ低減による音声信号処理のための方法であって、該方法は、
少なくとも2つのマイクロホンを有するマイクロホンアレイによって複数のマイクロホン信号を検出することであって、該複数のマイクロホン信号の数は、該少なくとも2つのマイクロホンの数に等しく、それぞれのマイクロホン信号は、該少なくとも2つのマイクロホンのうち対応する1つのマイクロホンによって検出される、ことと、
該複数のマイクロホン信号を前処理することであって、該前処理することは、該複数のマイクロホン信号の時間遅延補償を行うことにより、前処理された信号を取得することと、第1の信号処理のための入力信号および第2の信号処理のための入力信号として該前処理された信号を用いることとを含み、該第1の信号処理は、それぞれのマイクロホン信号に対してそれぞれ1つのノイズ参照信号を生成することを含み、該第2の信号処理は、それぞれのマイクロホン信号に対して適応された重みの適応を行うことにより、ビームフォームされた信号を取得することを含む適応型のビームフォーミングを含み、該重みは、時間経過につれて適応される、ことと、
適応型のノイズキャンセリング手段を用いて、それぞれのマイクロホン信号に対するそれぞれ1つのノイズ参照信号に基づいてビームフォームされた信号のノイズを低減することと
を含む、方法。 - それぞれのマイクロホン信号に対するそれぞれ1つのノイズ参照信号は、非適応型のブロッキングマトリクスまたは適応型のブロッキングマトリクスを用いて生成される、請求項12に記載の方法。
- 前記複数のマイクロホン信号を前処理することは、時間遅延補償された信号の位相および振幅を適応的に互いに一致させることをさらに含む、請求項12または請求項13に記載の方法。
- 適応処理ステップの適応を制御することをさらに含み、該適応処理ステップは、前記適応型のビームフォーミングおよび前記適応型のノイズキャンセリング手段を用いてビームフォームされた信号のノイズを低減することのうちの少なくとも1つを含む、請求項12から請求項14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制御することは、第2の適応処理手段の適応が生じる場合に第1の適応処理手段を適応することを含み、該第1の適応処理手段および該第2の適応処理手段は、前記適応型のビームフォーミング、前記適応型のブロッキングマトリクス、前記適応型のノイズキャンセリング手段のうちの1つである、請求項15に記載の方法。
- 前記適応処理ステップの適応は、瞬時のSNR、および/または、音声が検出されるかどうか、および/または、検出された音声信号のエネルギーが同時に検出されたバックグラウンドノイズのエネルギーよりも所定の値の分だけ超過するかどうか、および/または、音響信号が到来する方向に依存して、制御される、請求項15に記載の方法。
- 前記前処理手段および/または前記第1の処理手段および/または前記第2の処理手段は、時間領域または周波数領域またはサブバンド周波数領域において、処理を実行する、請求項12から請求項17のいずれか1項に記載のシステム。
- 請求項12から請求項18のいずれか1項に記載の方法のステップを実行するためのコンピュータ実行可能な命令を有する1以上のコンピュータ読み取り可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品。
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