JPH0933330A - 音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置 - Google Patents
音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置Info
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- JPH0933330A JPH0933330A JP7180283A JP18028395A JPH0933330A JP H0933330 A JPH0933330 A JP H0933330A JP 7180283 A JP7180283 A JP 7180283A JP 18028395 A JP18028395 A JP 18028395A JP H0933330 A JPH0933330 A JP H0933330A
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- Japan
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- sound
- acoustic signal
- acoustic
- signal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 音源の空間的位置についての情報を取り出し
て利用することにより音響信号を追跡する性能を向上さ
せる音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置を
提供する。 【解決手段】 複数の入力信号の何れかに新規の音源に
由来する音響信号が生成したことを検知した時、この新
規の音源を追跡すると共にこの音源に由来する音響信号
を抽出し、追跡している音源の音が混合音中から消滅し
た時追跡および抽出を終止する音響信号分離方法および
この方法を実施する装置。
て利用することにより音響信号を追跡する性能を向上さ
せる音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置を
提供する。 【解決手段】 複数の入力信号の何れかに新規の音源に
由来する音響信号が生成したことを検知した時、この新
規の音源を追跡すると共にこの音源に由来する音響信号
を抽出し、追跡している音源の音が混合音中から消滅し
た時追跡および抽出を終止する音響信号分離方法および
この方法を実施する装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、音響信号分離方
法およびこの方法を実施する装置に関し、特に、複数の
音が任意に生成消滅する混合音が、空間的に異なる位置
におかれたマイクロフォンから入力される時に、その中
に含まれている個別の音響信号を適応的に抽出すると同
時に、その音源の空間的位置を特定する音響分離装置に
関する。
法およびこの方法を実施する装置に関し、特に、複数の
音が任意に生成消滅する混合音が、空間的に異なる位置
におかれたマイクロフォンから入力される時に、その中
に含まれている個別の音響信号を適応的に抽出すると同
時に、その音源の空間的位置を特定する音響分離装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】音響分離装置の従来例を図２を参照して
説明する。音響信号を入力する音響入力端子２０１を具
備し、音響信号を分配する音響信号分配部２０２を具備
し、特定の音響信号を追跡する音響信号追跡部２０４お
よび２０５を具備し、音響信号追跡部を生成する音響信
号数制御部２０３を具備する。入力される音響中に新規
に音が生成したことを音響信号数制御部２０３が検知し
た時、この音に対応する音響信号追跡部２０４、２０５
を生成し、或る音が混合音中から消滅した時、この音に
対応する音響信号追跡部を消滅せしめることにより音響
分離方法を構成する。
説明する。音響信号を入力する音響入力端子２０１を具
備し、音響信号を分配する音響信号分配部２０２を具備
し、特定の音響信号を追跡する音響信号追跡部２０４お
よび２０５を具備し、音響信号追跡部を生成する音響信
号数制御部２０３を具備する。入力される音響中に新規
に音が生成したことを音響信号数制御部２０３が検知し
た時、この音に対応する音響信号追跡部２０４、２０５
を生成し、或る音が混合音中から消滅した時、この音に
対応する音響信号追跡部を消滅せしめることにより音響
分離方法を構成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述された音響分離装
置の従来例は、一つの入力端子に対して動作する様に設
定されたものであり、複数の入力端子から音響信号が入
力される場合に、各入力で個別に分離された音の関係を
抽出することはできなかった。従って、従来例では、各
音源の空間的位置についての情報を取り出すことはでき
なかった。また、音源の空間的位置についての情報は、
混合音中でその音源に由来する音響信号を追跡する性能
を向上させる補助情報になるが、従来例は、これを利用
することはできなかった。
置の従来例は、一つの入力端子に対して動作する様に設
定されたものであり、複数の入力端子から音響信号が入
力される場合に、各入力で個別に分離された音の関係を
抽出することはできなかった。従って、従来例では、各
音源の空間的位置についての情報を取り出すことはでき
なかった。また、音源の空間的位置についての情報は、
混合音中でその音源に由来する音響信号を追跡する性能
を向上させる補助情報になるが、従来例は、これを利用
することはできなかった。
【０００４】この発明は、上述の通りの問題を解消した
音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置を提供
するものである。
音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置を提供
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】複数の入力信号の何れか
に新規の音源に由来する音響信号が生成したことを検知
した時、この新規の音源を追跡すると共にこの音源に由
来する音響信号を抽出し、追跡している音源の音が混合
音中から消滅した時、追跡および抽出を終止する音響分
離方法を構成した。
に新規の音源に由来する音響信号が生成したことを検知
した時、この新規の音源を追跡すると共にこの音源に由
来する音響信号を抽出し、追跡している音源の音が混合
音中から消滅した時、追跡および抽出を終止する音響分
離方法を構成した。
【０００６】そして、上述の音響分離方法において、複
数の入力信号の何れかに新規の音源に由来する音響信号
が生成したことを検知した時、この音を追跡する音響信
号追跡部を生成すると共に音響信号抽出部を生成し、追
跡中の音が混合音中から消滅した時、この音に対応する
音響信号追跡部および音響信号抽出部を消滅せしめる音
響分離方法を構成した。
数の入力信号の何れかに新規の音源に由来する音響信号
が生成したことを検知した時、この音を追跡する音響信
号追跡部を生成すると共に音響信号抽出部を生成し、追
跡中の音が混合音中から消滅した時、この音に対応する
音響信号追跡部および音響信号抽出部を消滅せしめる音
響分離方法を構成した。
【０００７】また、音響信号を入力する複数の音響入力
端子１０１、１０２を具備し、音響入力端子１０１、１
０２の音響入力信号を分配する音響信号分配部１０３、
１０４を各音響入力端子毎に具備し、音響入力信号中の
特定の音響信号を追跡する音響信号追跡部１０７、１０
８を生成する音響信号数制御部１０５、１０６を音響入
力端子毎に具備し、各音響信号数制御部１０５、１０６
をして同時に音響信号追跡部１０７、１０８を生成せし
めると共に、異なる音響入力信号中で同時に追跡されて
いる同一音源に由来する音響信号を統合してこれを抽出
する音響信号抽出部１１２を生成せしめる音響信号数調
整部１１１を具備する音響分離装置を構成した。
端子１０１、１０２を具備し、音響入力端子１０１、１
０２の音響入力信号を分配する音響信号分配部１０３、
１０４を各音響入力端子毎に具備し、音響入力信号中の
特定の音響信号を追跡する音響信号追跡部１０７、１０
８を生成する音響信号数制御部１０５、１０６を音響入
力端子毎に具備し、各音響信号数制御部１０５、１０６
をして同時に音響信号追跡部１０７、１０８を生成せし
めると共に、異なる音響入力信号中で同時に追跡されて
いる同一音源に由来する音響信号を統合してこれを抽出
する音響信号抽出部１１２を生成せしめる音響信号数調
整部１１１を具備する音響分離装置を構成した。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１、図
３および図４を参照して説明する。整次倍音構造を有す
る音を生成する複数の音源が存在する環境において、ダ
ミーヘッドによりバイノーラル録音された混合音を個別
の音に分離する場合について説明する。ここで、整次倍
音構造を有する音とは一つの音が基本周波数成分の音と
その周波数の整数倍の周波数の成分の音とにより構成さ
れている音をいう。入力端子数は２個である。
３および図４を参照して説明する。整次倍音構造を有す
る音を生成する複数の音源が存在する環境において、ダ
ミーヘッドによりバイノーラル録音された混合音を個別
の音に分離する場合について説明する。ここで、整次倍
音構造を有する音とは一つの音が基本周波数成分の音と
その周波数の整数倍の周波数の成分の音とにより構成さ
れている音をいう。入力端子数は２個である。
【０００９】図３は電子計算機により構成されるこの発
明の音響分離装置が無音の状態にあるところを示す。こ
の無音状態において、一つの音が新規に音響入力端子１
０１および１０２に入力されたものとすると、音響信号
分配部１０３および１０４はそれぞれ入力をそのまま音
響信号数制御部１０５および１０６に出力する。音響信
号数制御部１０５および１０６は、入力信号中におい
て、幾つかの周波数について、ωを基本周波数とする各
倍音の強さＡi,chを（１）式に基づいて求め、次に、倍
音群の強さＩchを（２）式に基づいて求める。そして、
音響信号数調整部１１１は、その倍音群の強さの総計Ｅ
を（３）式に基づいて求める。
明の音響分離装置が無音の状態にあるところを示す。こ
の無音状態において、一つの音が新規に音響入力端子１
０１および１０２に入力されたものとすると、音響信号
分配部１０３および１０４はそれぞれ入力をそのまま音
響信号数制御部１０５および１０６に出力する。音響信
号数制御部１０５および１０６は、入力信号中におい
て、幾つかの周波数について、ωを基本周波数とする各
倍音の強さＡi,chを（１）式に基づいて求め、次に、倍
音群の強さＩchを（２）式に基づいて求める。そして、
音響信号数調整部１１１は、その倍音群の強さの総計Ｅ
を（３）式に基づいて求める。
【００１０】 Ａi,ch＝‖Σt ｘch(t)・ｅｘｐ（−ｊ（ｉω）ｔ）‖ （１） Ｉch＝Σn i=1Ａ2 i,ch （２） Ｅ＝Σ2 ch=1Ｉch （３） ここで、ｔ：時刻 ｉ：第ｉ番目の倍音成分 ｘch(t)：時刻ｔにおけるｃｈ番目の入力端子の音響入
力 ω：基本周波数 である。
力 ω：基本周波数 である。
【００１１】求められた倍音の強さＡi,chの内の或る閾
値を超えているものがある場合、音響信号数制御部１０
５および１０６は音の存在を検知する。音響信号数制御
部１０５および１０６の何れかが音の存在を検知した
時、音響信号数調整部１１１は、倍音群の強さの総計Ｅ
の最大を与える周波数ωを求め、求められた周波数近傍
に基本周波数を有する倍音群を追跡する音響信号追跡部
１０７および１０８を、各音響信号数制御部１０５およ
び１０６により、図４に示される如くそれぞれ１個ずつ
生成し、同時に音響信号抽出部１１２を生成する。以
降、各入力信号に対して、音響信号追跡部１０７および
１０８は、（２）式により追跡している音響信号の各入
力信号中での強さを求める。求められた音響信号の各入
力信号中の強さＩchを使用して、音響信号抽出部１１２
は（３）式を極大にする周波数ωを求めることにより基
本周波数を追跡する。音響信号追跡部１０７および１０
８は、求められた基本周波数に対して倍音成分の周期と
強さＡi,chと位相φi,chを式（１）、式（４）より求
め、次に、Ａi,ch、φi,chより作られる正弦波をすべて
の倍音について加算することにより音響信号を合成す
る。
値を超えているものがある場合、音響信号数制御部１０
５および１０６は音の存在を検知する。音響信号数制御
部１０５および１０６の何れかが音の存在を検知した
時、音響信号数調整部１１１は、倍音群の強さの総計Ｅ
の最大を与える周波数ωを求め、求められた周波数近傍
に基本周波数を有する倍音群を追跡する音響信号追跡部
１０７および１０８を、各音響信号数制御部１０５およ
び１０６により、図４に示される如くそれぞれ１個ずつ
生成し、同時に音響信号抽出部１１２を生成する。以
降、各入力信号に対して、音響信号追跡部１０７および
１０８は、（２）式により追跡している音響信号の各入
力信号中での強さを求める。求められた音響信号の各入
力信号中の強さＩchを使用して、音響信号抽出部１１２
は（３）式を極大にする周波数ωを求めることにより基
本周波数を追跡する。音響信号追跡部１０７および１０
８は、求められた基本周波数に対して倍音成分の周期と
強さＡi,chと位相φi,chを式（１）、式（４）より求
め、次に、Ａi,ch、φi,chより作られる正弦波をすべて
の倍音について加算することにより音響信号を合成す
る。
【００１２】 φi,ch＝ａｒｇ（Σtｘch(t)・ｅｘｐ（−ｊ（ｉω）ｔ）） （４） 音響信号追跡部１０７および１０８は合成した音響信号
およびＡi,ch、φi,chの値を音響信号抽出部１１２に渡
す。音響信号抽出部１１２は、音響信号追跡部１０７お
よび１０８から受けとった音響信号を、２チャンネルの
バイノーラル音響信号として出力する。これと同時に音
響信号抽出部１１２は、音響信号追跡部１０７および１
０８から受けとったＡi,ch、φi,chの値より、音響信号
の由来する音源のダミーヘッドから見た存在方向を決定
する。一般に、単一音源が存在する時に、バイノーラル
録音された２チャンネルの音響信号から音源の方向を決
定するには、二つの音響信号の位相差および強度差を利
用する方法が知られている。混合音から音響信号追跡部
１０７および１０８が取り出した各音響信号の強度およ
び位相は、近似的に単一音源の位相および強度とみなせ
るので、音響信号抽出部１１２は次の位相差ωi 、強度
差Ｉt,kの値を用いて音源方向を決定する。
およびＡi,ch、φi,chの値を音響信号抽出部１１２に渡
す。音響信号抽出部１１２は、音響信号追跡部１０７お
よび１０８から受けとった音響信号を、２チャンネルの
バイノーラル音響信号として出力する。これと同時に音
響信号抽出部１１２は、音響信号追跡部１０７および１
０８から受けとったＡi,ch、φi,chの値より、音響信号
の由来する音源のダミーヘッドから見た存在方向を決定
する。一般に、単一音源が存在する時に、バイノーラル
録音された２チャンネルの音響信号から音源の方向を決
定するには、二つの音響信号の位相差および強度差を利
用する方法が知られている。混合音から音響信号追跡部
１０７および１０８が取り出した各音響信号の強度およ
び位相は、近似的に単一音源の位相および強度とみなせ
るので、音響信号抽出部１１２は次の位相差ωi 、強度
差Ｉt,kの値を用いて音源方向を決定する。
【００１３】Δωi＝φi,1−φi,2 ΔＩi＝Ａi,1−Ａi,2 このために、音響信号抽出部１１２は、これらの値をも
とに方向ヒストグラムを作成する。方向ヒストグラム
は、配列変数であって、配列の各要素は特定の方向の候
補Ｄを表わす。先ず、音響信号抽出部１１２は、各倍音
について、すべての方向候補Ｄに関して、次の二つの条
件式が満足されるか否かを調べる。
とに方向ヒストグラムを作成する。方向ヒストグラム
は、配列変数であって、配列の各要素は特定の方向の候
補Ｄを表わす。先ず、音響信号抽出部１１２は、各倍音
について、すべての方向候補Ｄに関して、次の二つの条
件式が満足されるか否かを調べる。
【００１４】 （Ｄ−θ1）・ω≦Δωi＋２ｎπ≦（Ｄ＋θ1）・ω ΔＩt,k＞０、 if Ｄ＞２θ1 ΔＩt,k＜０、 if Ｄ＜２θ1 θ2 ＞ΔＩt,k＞−θ2、otherwise ここで、ω：倍音の周波数θ1＝０.０８ｍｓ、θ2＝０.
４である。
４である。
【００１５】或る方向候補Ｄに関して、上の条件が満た
された時、Ｄに相当する配列の要素に、この倍音のＡ
i,chの値を加算する。これを、すべての倍音について加
算した結果、最大値をとる配列要素に相当する方向候補
Ｄを、音源の方向とする。一旦、音源の方向が求まる
と、以後、音響信号抽出部１１２は、音響信号追跡部１
０７および１０８に、音源と同一の方向から来る音響成
分だけをもとに、音響信号を追跡させる。このために、
音響信号抽出部１１２は、基本周波数追跡時に、同時
に、各倍音の方向候補Ｄを求め、音響信号追跡部１０７
および１０８に音源方向とＤの方向が一致する倍音だけ
を用いて（１）式の加算式を計算させる様にする。この
方法により、音響信号抽出部１１２は、音源と同一方向
から来る倍音だけを用いて基本周波数を追跡する様にな
るので、より正確な基本周波数の値を得ることができる
様になる。
された時、Ｄに相当する配列の要素に、この倍音のＡ
i,chの値を加算する。これを、すべての倍音について加
算した結果、最大値をとる配列要素に相当する方向候補
Ｄを、音源の方向とする。一旦、音源の方向が求まる
と、以後、音響信号抽出部１１２は、音響信号追跡部１
０７および１０８に、音源と同一の方向から来る音響成
分だけをもとに、音響信号を追跡させる。このために、
音響信号抽出部１１２は、基本周波数追跡時に、同時
に、各倍音の方向候補Ｄを求め、音響信号追跡部１０７
および１０８に音源方向とＤの方向が一致する倍音だけ
を用いて（１）式の加算式を計算させる様にする。この
方法により、音響信号抽出部１１２は、音源と同一方向
から来る倍音だけを用いて基本周波数を追跡する様にな
るので、より正確な基本周波数の値を得ることができる
様になる。
【００１６】各チャンネル毎に、音響信号分配部１０３
および１０４が音響信号を分配する機構については、参
考文献［中谷９３］の方法を利用するものとする。一つ
の音が入力信号中からなくなった時、対応する音響的信
号追跡部１０７および１０８は、（３）式の値が或る閾
値より小さくなることを条件として音の特徴の追跡に失
敗したものと判断する。この時、対応する音響信号追跡
部１０７或は１０８と音響信号抽出部１１２は自動的に
消滅する。
および１０４が音響信号を分配する機構については、参
考文献［中谷９３］の方法を利用するものとする。一つ
の音が入力信号中からなくなった時、対応する音響的信
号追跡部１０７および１０８は、（３）式の値が或る閾
値より小さくなることを条件として音の特徴の追跡に失
敗したものと判断する。この時、対応する音響信号追跡
部１０７或は１０８と音響信号抽出部１１２は自動的に
消滅する。
【００１７】
【発明の効果】ここで、複数の音源から生成された混合
音を分離する場合について、この発明の効果を実証す
る。音響入力として、ダミーヘッドの正面から見て左右
４５度の位置に置いた二つのスピーカから、一つの女性
の声“あいうえお”を時間をずらして順に発生させるこ
とにより生ずる混合音をバイノーラル録音し、１２ｋＨ
ｚで標本化し、１６ｂｉｔでＡＤ変換、３０ｍｓのハミ
ング窓をかけたものを使用する。フレーム周期は７. ５
ｍｓである。
音を分離する場合について、この発明の効果を実証す
る。音響入力として、ダミーヘッドの正面から見て左右
４５度の位置に置いた二つのスピーカから、一つの女性
の声“あいうえお”を時間をずらして順に発生させるこ
とにより生ずる混合音をバイノーラル録音し、１２ｋＨ
ｚで標本化し、１６ｂｉｔでＡＤ変換、３０ｍｓのハミ
ング窓をかけたものを使用する。フレーム周期は７. ５
ｍｓである。
【００１８】図５は、入力として与えた二つの女性の声
の基本周波数の時間的変化５０１および５０２を示す図
である。図６は、この発明により分離した二つの女性の
声の基本周波数の時間的変化６０１および６０２を示す
図である。図７は、分離した二つの女性の声の方向の時
間的変化７０１および７０２を示す図である。これらの
図において、横軸は時間（×７. ５ｍｓ）を表わす。縦
軸について、図５および図６は周波数（Ｈｚ）を表わ
し、図７は方向を表わす。
の基本周波数の時間的変化５０１および５０２を示す図
である。図６は、この発明により分離した二つの女性の
声の基本周波数の時間的変化６０１および６０２を示す
図である。図７は、分離した二つの女性の声の方向の時
間的変化７０１および７０２を示す図である。これらの
図において、横軸は時間（×７. ５ｍｓ）を表わす。縦
軸について、図５および図６は周波数（Ｈｚ）を表わ
し、図７は方向を表わす。
【００１９】以上の通り、複数の入力端子から音響信号
が入力される場合に各入力で個別に分離された音の関係
を抽出することができるので、各音源の空間的位置につ
いての情報を取り出すことができる。そして、音源の空
間的位置についての情報は、混合音中でその音源に由来
する音響信号を追跡する性能を向上させる補助情報とな
るが、この情報を獲得して利用することにより音響信号
を追跡する性能を向上させることができる。
が入力される場合に各入力で個別に分離された音の関係
を抽出することができるので、各音源の空間的位置につ
いての情報を取り出すことができる。そして、音源の空
間的位置についての情報は、混合音中でその音源に由来
する音響信号を追跡する性能を向上させる補助情報とな
るが、この情報を獲得して利用することにより音響信号
を追跡する性能を向上させることができる。
【図１】音響分離装置の一実施例を説明するブロック
図。
図。
【図２】音響分離装置の従来例を説明するブロック図。
【図３】音響分離装置の一実施例を説明するブロック
図。
図。
【図４】音響分離装置の一実施例を説明するブロック
図。
図。
【図５】二つの入力音声の基本周波数を示す図。
【図６】分離した二つの音声の方向を示す図。
【図７】分離した二つの音声の基本周波数を示す図。
１０１、１０２ 音響入力端子 １０３、１０４ 音響信号分配部 １０５、１０６ 音響信号数制御部 １０７、１０８ 音響信号追跡部 １１１ 音響信号数調整部 １１２ 音響信号抽出部
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の入力信号の何れかに新規の音源に
由来する音響信号が生成したことを検知した時、この新
規の音源を追跡すると共にこの音源に由来する音響信号
を抽出し、追跡している音源の音が混合音中から消滅し
た時、追跡および抽出を終止することを特徴とする音響
分離方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載される音響分離方法にお
いて、 複数の入力信号の何れかに新規の音源に由来する音響信
号が生成したことを検知した時、この音を追跡する音響
信号追跡部を生成すると共に音響信号抽出部を生成し、
追跡中の音が混合音中から消滅した時、この音に対応す
る音響信号追跡部および音響信号抽出部を消滅せしめる
ことを特徴とする音響分離方法。 - 【請求項３】 音響信号を入力する複数の音響入力端子
を具備し、 音響入力端子の音響入力信号を分配する音響信号分配部
を各音響入力端子毎に具備し、 音響入力信号中の特定の音響信号を追跡する音響信号追
跡部を生成する音響信号数制御部を音響入力端子毎に具
備し、 各音響信号数制御部をして同時に音響信号追跡部を生成
せしめると共に、異なる音響入力信号中で同時に追跡さ
れている同一音源に由来する音響信号を統合してこれを
抽出する音響信号抽出部を生成せしめる音響信号数調整
部を具備する、 ことを特徴とする音響分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7180283A JPH0933330A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7180283A JPH0933330A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933330A true JPH0933330A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16080513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7180283A Pending JPH0933330A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 音響信号分離方法およびこの方法を実施する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933330A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000077537A1 (fr) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Japan Science And Technology Corporation | Procede et appareil de determination d'une source sonore |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP7180283A patent/JPH0933330A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000077537A1 (fr) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Japan Science And Technology Corporation | Procede et appareil de determination d'une source sonore |
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