RU2005105753A

RU2005105753A - Система и способ для формирования луча с использованием микрофонной решетки

Info

Publication number: RU2005105753A
Application number: RU2005105753/09A
Authority: RU
Inventors: Энрике С. МАЛЬВАР (US); Энрике С. МАЛЬВАР; Иван ТАШЕВ (US); Иван ТАШЕВ
Original assignee: Майкрософт Корпорейшн (Us); Майкрософт Корпорейшн
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-08-10
Also published as: EP1571875A2; CN1664610A; CA2499033A1; RU2369042C2; EP1571875A3; MXPA05002370A; US20050195988A1; AU2005200699A1; CA2499033C; KR20060043338A; KR101117936B1; US7415117B2; CN1664610B; JP4690072B2; BRPI0500614A; JP2005253071A; AU2005200699B2

Claims

1. Способ для конструирования в реальном времени набора лучей для микрофонной решетки из набора предварительно вычисленных моделей шума, содержащий использование вычислительного устройства для вычисления набора комплексных значений усиления для каждого поддиапазона декомпозиции входных сигналов микрофонной решетки для каждого из множества значений ширины луча в диапазоне значений ширины луча, причем указанные наборы комплексных значений усиления вычисляют из предварительно вычисленных моделей шума в сочетании с известной топологией и направленностью микрофонов, составляющих микрофонную решетку; поиска наборов комплексных значений усиления для идентификации единственного набора комплексных значений усиления для поддиапазона в частотной области и для каждой из множества намеченных фокусных точек вокруг микрофонной решетки; и в котором каждый набор комплексных значений усиления выбирают по отдельности в виде набора комплексных значений усиления, имеющих минимальную общую энергию шума по отношению к соответствующим наборам комплексных значений усиления для каждого поддиапазона в частотной области для каждой намеченной фокусной точки вокруг микрофонной решетки, и в котором каждый выбранный набор комплексных значений усиления затем обеспечивают в виде записи в наборе лучей для микрофонной решетки.

2. Способ по п.1, в котором декомпозиция в частотной области представляет собой модулированное комплексное преобразование с перекрытием (MCLT).

3. Способ по п.1, в котором декомпозиция в частотной области представляет собой быстрое преобразование Фурье (FFT).

4. Способ по п.1, в котором предварительно вычисленные модели шума включают в себя по меньшей мере одну из следующих моделей: шума окружающей среды, аппаратного шума и шума точечного источника.

5. Способ по п.4, в котором модели внешнего шума вычисляют путем непосредственной выборки и усреднения изотропного шума в рабочем пространстве вокруг микрофонной решетки.

6. Способ по п.4, в котором модели аппаратного шума вычисляют путем непосредственной выборки и усреднения выходных сигналов микрофонов в микрофонной решетке в рабочем пространстве без шума и реверберации, так что выборке подвергаются только шумы, исходящие от схем микрофонной решетки.

7. Способ по п.1, в котором общую энергию шума вычисляют в функции предварительно вычисленных моделей шума и значений ширины в сочетании с соответствующими наборами комплексных значений усиления.

8. Способ по п.1, в котором по крайней мере один элемент набора предварительно вычисленных моделей вычисляют повторно в реальном времени в соответствии с изменениями уровней шума вокруг микрофонной решетки.

9. Способ по п.1, в котором наборы комплексных значений усиления нормализуют для обеспечения единичного усиления и нулевого сдвига по фазе для сигналов, исходящих из каждой намеченной фокусной точки.

10. Способ по п.1, в котором диапазон значений ширины луча определяют по заданной минимальной ширине луча, заданной максимальной ширине луча и заданному размеру шага ширины луча.

11. Способ по п.1, в котором диапазон значений ширины луча определяют по минимальной ширине луча, настраиваемой пользователем, максимальной ширине луча, настраиваемой пользователем, и размеру шага ширины луча, настраиваемому пользователем.

12. Способ по п.1, в котором заданную топологию и направленность микрофонов, составляющих микрофонную решетку, обеспечивают из файла описания устройства, который определяет рабочие характеристики микрофонной решетки.

13. Способ по п.12, в котором файл описания устройства является внутренним для микрофонной решетки и в котором вычислительному устройству от микрофонной решетки автоматически сообщают известную топологию и направленность микрофонов, составляющих микрофонную решетку, для использования в конструируемой в реальном времени схеме наборов лучей.

14. Способ по п.1, дополнительно содержащий процессор для формирования лучей для использования набора лучей для обработки в реальном времени входящих микрофонных сигналов из микрофонной решетки.

15. Система для автоматического конструирования наборов лучей для решетки датчиков, содержащая контроль всех выходных сигналов датчиков решетки датчиков, имеющей множество датчиков, где каждый датчик имеет известную топологию и диаграмму направленности; создание по меньшей мере одной модели шума из выходных сигналов датчиков; определение набора форм намеченных лучей как функции набора фокусных точек намеченных лучей и диапазона значений ширины намеченных лучей, причем фокусные точки намеченных лучей пространственно распределены в рабочем пространстве вокруг решетки датчиков; определение набора намеченных весовых функций для обеспечения усиления для взвешивания каждой намеченной фокусной точки в зависимости от положения каждой намеченной фокусной точки относительно конкретной формы намеченного луча; вычисление набора возможных лучей путем вычисления набора нормализованных весов для подгонки диаграммы направленности каждого микрофона к каждой форме намеченного луча по всему диапазону значений ширины намеченного луча в частотном диапазоне, представляющем интерес, для каждой взвешенной намеченной фокусной точки; идентификацию набора лучей путем вычисления общей энергии шума для каждого возможного луча в частотном диапазоне, представляющем интерес, и выбор каждого возможного луча, имеющего минимальную энергию шума для каждой из набора частотных полос в частотном диапазоне, представляющем интерес.

16. Система по п.15, в которой нормализованные веса представляют наборы комплексных значений усиления для каждого поддиапазона декомпозиции в частотной области входных сигналов решетки датчиков.

17. Система по п.16, в которой декомпозиция в частотной области представляет собой модулированное комплексное преобразование с перекрытием (MCLT).

18. Система по п.16, в которой декомпозиция в частотной области представляет собой быстрое преобразование Фурье (FFT).

19. Система по п.15, в которой создание по меньшей мере одной модели шума из выходных сигналов датчиков содержит вычисление по меньшей мере одной из следующих моделей: шума окружающей среды, аппаратного шума и шума точечного источника посредством непосредственной выборки и анализа шума в рабочем пространстве вокруг решетки датчиков.

20. Система по п.15, в которой вычисление общей энергии шума для каждого возможного луча в частотном диапазоне, представляющем интерес, содержит определение уровней энергии шума как функции по меньшей мере одной модели шума и нормализованных весов, связанных с каждым возможным лучом.

21. Система по п.15, в которой по меньшей мере одну из моделей шума вычисляют повторно в реальном времени в соответствии с изменениями уровней шума вокруг решетки датчиков.

22. Система по п.15, в которой нормализованные веса для каждого возможного луча гарантируют единичное усиление и нулевой сдвиг по фазе для сигналов, исходящих из каждой соответствующей намеченной фокусной точки.

23. Система по п.15, в которой диапазон значений ширины намеченного луча ограничен минимальным и максимальным значениями ширины луча в сочетании с угловым размером шага ширины луча для выбора определенных значений ширины намеченных лучей в диапазоне значений ширины намеченного луча.

24. Система по п.15, в которой известная топология и направленность каждого датчика автоматически обеспечивается из файла описания устройства, находящегося в решетке датчиков.

25. Система по п.15, дополнительно содержащая процессор формирования лучей для обработки в реальном времени входных сигналов решетки датчиков на основе управления положением лучей путем применения набора лучей к входным сигналам решетки датчиков для конкретных намеченных фокусных точек.

26. Считываемый компьютером носитель, имеющий исполняемые компьютером команды для автоматического конструирования набора управляемых по положению лучей, для обработки выходных сигналов микрофонной решетки, причем исполняемые компьютером команды содержат вычисление наборов комплексных значений усиления для каждого из множества лучей в диапазоне значений ширины луча для каждой из множества намеченных фокусных точек вокруг микрофонной решетки из набора параметров, причем параметры включают в себя одну или несколько моделей шума окружающей среды в совокупности микрофонов в микрофонной решетке и известную топологию и диаграммы направленности каждого микрофона в микрофонной решетке; в котором каждый луч выбирается автоматически по всему диапазону значений ширины луча с использованием углового размера шага ширины луча для выбора определенных значений ширины луча в диапазоне значений ширины луча; вычисление минимальной общей энергии шума для каждого набора комплексных значений усиления для каждой намеченной фокусной точки для каждой ширины луча; и идентификацию наборов комплексных значений усиления и соответствующей ширины луча, имеющей минимальную общую энергию шума для каждой намеченной фокусной точки, и выбор каждого указанного набора в виде элемента набора управляемых по положению лучей для обработки выходных сигналов микрофонной решетки.

27. Считываемый компьютером носитель по п.26, в котором комплексные значения усиления нормализуют для гарантирования единичного усиления и нулевого сдвига по фазе для сигналов, исходящих из соответствующих намеченных фокусных точек.

28. Считываемый компьютером носитель по п.26, в котором комплексные значения усиления вычисляют отдельно для каждого поддиапазона декомпозиции входных сигналов микрофонной решетки в частотной области.

29. Считываемый компьютером носитель по п.26, в котором декомпозиция в частотной области представляет собой любую из декомпозиций: декомпозицию на основе модулированного комплексного преобразования с перекрытием (MCLT) и декомпозицию на основе быстрого преобразования Фурье (FFT).

30. Считываемый компьютером носитель по п.26, дополнительно содержащий процессор формирования лучей для использования набора управляемых по положению лучей для обработки выходных сигналов микрофонной решетки.

31. Считываемый компьютером носитель по п.30, в котором процессор формирования лучей содержит систему локализации источника звука (SSL) для использования оптимизированного набора управляемых по положению лучей для локализации источников аудиосигнала в окружающей среде вокруг микрофонной решетки.

32. Считываемый компьютером носитель по п.31, в котором процессор формирования лучей содержит систему подавления акустического эхо-сигнала (АЕС) для использования оптимизированного набора управляемых по положению лучей для подавления эхо-сигналов вне конкретного отрегулированного по положению луча.

33. Считываемый компьютером носитель по п.31, в котором процессор формирования лучей содержит систему направленной фильтрации для избирательной фильтрации источников аудиосигналов относительно намеченной фокусной точки одного или нескольких управляемых по положению лучей.

34. Считываемый компьютером носитель по п.31, в котором процессор формирования лучей содержит систему избирательной фиксации сигналов для избирательной фиксации источников аудиосигналов относительно намеченной фокусной точки одного или нескольких управляемых по положению лучей.

35. Считываемый компьютером носитель по п.31, в котором процессор формирования лучей содержит комбинацию из двух или более систем из числа следующих систем: система локализации источника звука (SSL) для использования оптимизированного набора управляемых по положению лучей для локализации источников аудиосигналов в окружающей среде вокруг микрофонной решетки; система подавления акустического эхо-сигнала (АЕС) для использования оптимизированного набора управляемых по положению лучей для подавления эхо-сигналов вне конкретного отрегулированного по положению луча; система направленной фильтрации для избирательной фильтрации источников аудиосигнала относительно намеченной фокусной точки одного или нескольких управляемых по положению лучей; и систему избирательной фиксации сигналов для избирательного захвата источников аудиосигнала относительно намеченной фокусной точки одного или нескольких управляемых по положению лучей.