JP4764037B2 - マイクロフォンアレイを介してノイズを検知し、かつ、減少させる方法 - Google Patents
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Description
Gary.W.Elko、Microphone array systems for hands―free telecommunication,in:Speech Communication 1996,pp.229―240
a)マイクロフォンアレイの少なくとも2つのマイクロフォンから出るマイクロフォン信号を受信するステップと、
b)各マイクロフォンの信号を周波数サブバンド信号に分解するステップと、
c)各マイクロフォン信号に対して、周波数サブバンド信号に基づいて、時間依存測定値を決定するステップと、
d)時間依存測定値の所定の統計的関数として、時間依存基準関数を決定するステップと、
e)所定の基準に従って基準関数を評価することによりノイズを検出するステップとを包含する。
マイクロフォンアレイによって受信される信号におけるノイズを検出する方法であって、
a)マイクロフォンアレイの少なくとも2つのマイクロフォンから出るマイクロフォン信号を受信するステップと、
b)各マイクロフォンの信号を周波数サブバンド信号に分解するステップと、
c)各マイクロフォン信号に対して、該周波数サブバンド信号に基づいて、時間依存測定値を決定するステップと、
d)該時間依存測定値の所定の統計的関数として、時間依存基準関数を決定するステップと、
e)所定の基準に従って該基準関数を評価することにより、ノイズを検出するステップと
を包含する、方法。
ステップb)は、各マイクロフォン信号をデジタル化し、特に、短時間離散型フーリエ変換、離散型ウェーブレット変換、もしくはフィルタバンクを用いて、各デジタル化された信号を複素数値の周波数サブバンド信号に分解することを包含する、項目1に記載の方法。
ステップb)は、各サブバンド信号をサブサンプリングすることを包含する、項目1もしくは項目2に記載の方法。
ステップc)において、各時間依存測定値は、対応するマイクロフォンの1つもしくはいくつかのサブバンド信号の信号電力の所定の関数として決定される、項目1から項目3のいずれかに記載の方法。
ステップd)において、前記基準関数は、前記時間依存測定値の最小値・最大値比率もしくは所定時での該時間依存測定値の分散として決定される、項目1から項目4のいずれかに記載の方法。
ステップc)において、前記時間依存測定値Qm(k)は、
ここで、Xm,l(k)は、サブバンド信号を示し、m∈{1,K,M}は、マイクロフォンインデックスであり、l∈{1,K,L}は、サブバンドインデックスであり、kは、時間変数である。このとき、l1,l2∈{1,K,L},l1<l2である、項目1から項目5のいずれかに記載の方法。
ステップd)は、
ステップe)は、前記基準関数を所定のしきい値と比較することを包含し、特に、該基準関数が、該所定のしきい値より大きいときノイズが検出される、項目1から項目7のいずれかに記載の方法。
ノイズを減少させるビーム形成器に接続されているマイクロフォンアレイによって受信される信号を処理する方法であって、該ビーム形成器から出る前記現在の出力信号を修正された出力信号と置換することを包含し、該修正された出力信号の位相は、該現在の出力信号の位相と等しくなるように選ばれ、該修正された出力信号の大きさは、前記マイクロフォン信号の大きさの関数であるように選ばれる、方法。
置換するステップは、前記現在の出力信号の大きさが、前記修正された出力信号の大きさより大きいもしくは等しいときだけ実行される、項目9に記載の方法。
前記修正された出力信号の大きさは、前記マイクロフォン信号の算術平均の大きさの関数であるように選ばれる、項目9もしくは10に記載の方法。
前記関数は、その引数の最小値、平均値、変位値もしくは、中央値であるように選ばれる、項目9から項目11のいずれかに記載の方法。
前記ビーム形成器は、特に、GSC構造を有する適応型のビーム形成器であるように選ばれる、項目9から項目12のいずれかに記載の方法。
ビーム形成器に接続されているマイクロフォンアレイによって受信される信号におけるノイズを減少させる方法であって、
項目1から項目8のいずれか1つに記載の前記方法を用いることによって、該マイクロフォンアレイによって受信される該信号におけるノイズを検出するステップと、
ノイズが検出されたとき、所定の基準に従って、該ビーム形成器から出る現在の出力信号を処理するステップと
を包含する、方法。
前記処理ステップは、所定の時間間隔で、ノイズが検出されたとき、前記現在の出力信号の修正を行うことを起動することを包含する、項目14に記載の方法。
前記処理ステップは、前記現在の出力信号の修正を行うことが起動され、かつ、所定の時間間隔でノイズが検出されないとき、該現在の出力信号を修正する動作を停止することを包含する、項目15に記載の方法。
前記処理ステップは、項目9から項目13のいずれか1つの方法の用いることによって、信号を処理することを包含する、項目14から項目16に記載の方法。
項目1から項目17のいずれか1つの方法のステップを実行するコンピュータ実行可能命令を有する1つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体を備えた、コンピュータプログラムプロダクト。
ここで、Xm,l(k)は、サブバンド信号を示し、m∈{1,K,M}は、マイクロフォンインデックスであり、l∈{1,K,L}は、サブバンドインデックスであり、kは、時間変数である。このとき、l1,l2∈{1,K,L},l1<l2である。この場合、時間依存測定値は、特定の時間kにおいて、リミットl1およびl2内のいくつかのサブバンド上で加算される信号電力によって与えられる。当然、サブバンドが、自然数1、K、Lもしくは対応する周波数値(例えば、ヘルツ(Hz))によってインデックス付けされているかは問題ではない。
特に、a、bは、a=b=10であるように選ばれる。このようにして、dB値への変換が得られる。信号電力の対数を取ることは、基準がマイクロフォン信号の飽和への依存が小さくなる利点を有する。静止中の伝播媒体における音の伝播の場合、分散もしくは上述のような商が、低い値になり、他方で、風の妨害は、また、高い一時的な変動を示し得る、より高い値の結果になると仮定される。
ノイズが検出されたとき、所定の基準に従って、ビーム形成器から出る現在の出力信号を処理するステップとを包含する。
QdB,m(k)=10・log10Qm(k)
それから、QdB,m(k)が、対応する基準関数を得るために分散もしくは商に対する上述の等式に挿入される。
102 ビーム形成器
103 ノイズ検出器
104 ノイズ減少器
105 スイッチ
Claims (16)
- マイクロフォンアレイ(101)によって受信される信号におけるノイズを検出する方法であって、
a)マイクロフォンアレイの少なくとも2つのマイクロフォンから出るマイクロフォン信号を受信するステップ(201)と、
b)各マイクロフォンの信号を周波数サブバンド信号に分解するステップ(202)と、
c)各マイクロフォン信号に対して、該周波数サブバンド信号に基づいて、時間依存測定値を決定するステップ(203)と、
d)該時間依存測定値の所定の統計的関数として、時間依存基準関数を決定するステップ(204)と、
e)所定の基準に従って該基準関数を評価することにより、ノイズを検出するステップ(205)と
を包含し、
ステップd)において、該基準関数は、該時間依存測定値の最小値・最大値比率もしくは所定時での該時間依存測定値の分散として決定されることを特徴とする、方法。 - ステップb)は、各マイクロフォン信号をデジタル化し、特に、短時間離散型フーリエ変換、離散型ウェーブレット変換、もしくはフィルタバンクを用いて、各デジタル化されたマイクロフォン信号を複素数値の周波数サブバンド信号に分解することを包含する、請求項1に記載の方法。
- ステップb)は、各サブバンド信号をサブサンプリングすることを包含する、請求項1もしくは請求項2に記載の方法。
- ステップc)において、各時間依存測定値は、対応するマイクロフォンの1つもしくはいくつかのサブバンド信号の信号電力の所定の関数として決定される、請求項1から請求項3のいずれかに記載の方法。
- ステップe)は、前記基準関数を所定のしきい値と比較することを包含し、特に、該基準関数が、該所定のしきい値より大きいときノイズが検出される、請求項1から請求項6のいずれかに記載の方法。
- ビーム形成器(102)に接続されているマイクロフォンアレイ(101)によって受信される信号におけるノイズを減少させる方法であって、
請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の方法を用いることによって、該マイクロフォンアレイによって受信される該信号におけるノイズを検出するステップ(301)と、
ノイズが検出されたとき、所定の基準に従って、該ビーム形成器から出る現在の出力信号を処理するステップと
を包含する、方法。 - 前記処理するステップは、所定の時間間隔で(304)、ノイズが検出された(302)とき、前記現在の出力信号の修正を行うことを起動すること(305)を包含する、請求項8に記載の方法。
- 前記処理するステップは、前記現在の出力信号の修正を行うことが起動され(401)、かつ、所定の時間間隔で(402)ノイズが検出されないとき、該現在の出力信号を修正する動作を停止すること(403)を包含する、請求項9に記載の方法。
- 前記処理するステップは、
ノイズを減少させるビーム形成器に接続されているマイクロフォンアレイによって受信される信号を処理する方法を用いて前記信号を処理することを包含し、該処理することは、該ビーム形成器から出る前記現在の出力信号を修正された出力信号(306)と置換すること(308)を包含し、該修正された出力信号の位相は、該現在の出力信号の位相と等しくなるように選ばれ、該修正された出力信号の大きさは、前記マイクロフォン信号の大きさの関数であるように選ばれる、請求項8〜10のいずれか1つに記載の方法。 - 前記置換するステップは、前記現在の出力信号の大きさが、前記修正された出力信号の大きさより大きいもしくは等しいとき(307)だけ実行される、請求項11に記載の方法。
- 前記修正された出力信号の大きさは、前記マイクロフォン信号の算術平均の大きさの関数であるように選ばれる、請求項11もしくは12に記載の方法。
- 前記関数は、その引数の最小値、平均値、変位値もしくは、中央値であるように選ばれる、請求項11から請求項13のいずれかに記載の方法。
- 前記ビーム形成器は、特に、GSC構造を有する適応型のビーム形成器であるように選ばれる、請求項11から請求項14のいずれかに記載の方法。
- プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な格納媒体であって、該プログラムは、コンピュータに請求項1から15のいずれかに記載の方法のステップを実行させる、コンピュータ読み取り可能な格納媒体。
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