特許ウォッチ

公開番号2024066473
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2023179988
出願日2023-10-19
発明の名称半適応性ビームフォーマ
出願人シナプティクスインコーポレイテッド
代理人個人,個人
主分類G10L 21/0208 20130101AFI20240508BHJP(楽器;音響)
要約【課題】半適応性ビームフォーミングの方法、デバイスおよびシステムを提供する。
【解決手段】半適応性ビームフォーマ300は、マイクロフォンアレイを介して受信したオーディオ信号302に基づき相対伝達関数(RTF)ベクトル(瞬時RTFベクトル304)を決定し、さらに瞬時RTFベクトルと固定RTFベクトル305との合成に基づきマイクロフォンアレイ用の最小分散無歪応答(MVDR)ビームフォーミングフィルタを決定する。固定RTFベクトルは、マイクロフォンアレイの任意のユーザ用の比較的精度の高いMVDRビームフォーミングフィルタを生成する既知のRTFセットを含んでもよい。また、瞬時RTFベクトルと固定RTFベクトルの重み付け平均に基づきMVDRビームフォーミングフィルタを決定する。重み付けは、受信したオーディオ信号の品質又は様々な他の条件に基づいて動的に調整される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
複数のマイクロフォンを介してオーディオ信号を受信し、前記オーディオ信号が各自の音声成分と各自の雑音成分とをそれぞれ有する複数のフレームを含むことと、
前記複数のフレームの第１フレームに基づき、前記複数のマイクロフォンに関する複数の第１相対伝達関数（ＲＴＦ）をそれぞれに決定することと、
前記複数の第１ＲＴＦと、前記複数のマイクロフォンに関する複数の固定ＲＴＦと、前記第１フレームの前記雑音成分の共分散との少なくとも一部分に基づき、前記第１フレームにおいて、前記音声成分をゆがませずに、前記雑音成分のパワーを減少する第１最小分散無歪応答（ＭＶＤＲ）ビームフォーミングフィルタを決定することと、
を含むオーディオ信号を処理する方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記複数のマイクロフォンを介して、音声成分と雑音成分とを有するトレーニング信号を受信することと、
前記トレーニング信号の前記音声成分の共分散と、前記トレーニング信号の前記雑音成分の共分散とに関する信号対雑音比（ＳＮＲ）を増加する一般化固有値（ＧＥＶ）ビームフォーミングフィルタを決定することと、
前記ＧＥＶビームフォーミングフィルタの少なくとも一部分に基づき、前記複数の固定ＲＴＦを決定することと、
をさらに含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記複数の第１ＲＴＦを決定することは、
前記第１フレームの前記音声成分の共分散と、前記第１フレームの前記雑音成分の前記共分散とに関するＳＮＲを増加する第１ＧＥＶビームフォーミングフィルタを決定すること
を含む請求項１の方法。
【請求項４】
前記複数の固定ＲＴＦと、前記複数の第１ＲＴＦと、第１相関係数とに基づき、複数の第１合成ＲＴＦを決定すること
をさらに含む請求項３の方法。
【請求項５】
前記複数の固定ＲＴＦと前記複数の第１ＲＴＦとの相関関係の少なくとも一部分に基づき、前記第１相関係数を決定すること
をさらに含む請求項４の方法。
【請求項６】
前記第１フレームの前記音声成分の前記共分散に関するＳＮＲの少なくとも一部分に基づき、前記第１相関係数を決定すること
をさらに含む請求項４の方法。
【請求項７】
前記複数のフレームの第２フレームに基づき、前記複数のマイクロフォンに関する複数の第２ＲＴＦをそれぞれに決定することと、
前記複数の固定ＲＴＦと、前記複数の第２ＲＴＦと、第２相関係数とに基づき、複数の第２合成ＲＴＦを決定することと、
前記複数の第２合成ＲＴＦと、前記第２フレームの前記雑音成分の共分散とに基づき、第２ＭＶＤＲビームフォーミングフィルタを決定することと、
をさらに含む請求項４の方法。
【請求項８】
前記複数の第２ＲＴＦを決定することは、
前記第２フレームの前記音声成分の共分散と、前記第２フレームの前記雑音成分の前記共分散とに関するＳＮＲを増加する第２ＧＥＶビームフォーミングフィルタを決定すること
を含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記第２フレームの前記音声成分の前記共分散に関する前記ＳＮＲは前記第１フレームの前記音声成分の前記共分散に関するＳＮＲより高く、前記第２相関係数は前記第１相関係数より小さい
請求項８の方法。
【請求項１０】
前記第２フレームの前記音声成分の前記共分散に関する前記ＳＮＲは前記第１フレームの前記音声成分の前記共分散に関する前記ＳＮＲより低く、前記第２相関係数は前記第１相関係数より大きい
請求項８の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実装は、一般に信号処理に関するものであり、特に、信号処理のための半適応性ビームフォーマに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ビームフォーミングは、送受信される信号のエネルギーを空間方向に集束できる信号処理技術である。例えば、ビームフォーマは、マイクロフォンアレイによって検出される音声の品質をマイクロフォン出力での信号合成を通して向上できる。より具体的には、ビームフォーマは、オーディオ信号を合成するとき、信号強度が音声の方向において強化されるように（または、雑音の方向において抑制されるように）、マイクロフォンアレイの各マイクロフォンにより出力されるオーディオ信号に各々の重みを適用する場合がある。適応性ビームフォーマは、合成されたオーディオ信号の品質、または、信号対雑音比（ＳＮＲ）を最適化するために、マイクロフォン出力の重みを動的に調整する能力がある。このように、適応性ビームフォーマは環境の変化に適応できる。適応性ビームフォーミング技術の例は、数ある他の例のうち、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）ビームフォーミング、最小分散無歪応答（ＭＶＤＲ）ビームフォーミング、一般化固有値（ＧＥＶ）ビームフォーミングを含む。
【０００３】
適応性ビームフォーマは、最適な重みセットに収束するための時間を要する。収束前、適応性ビームフォーマは、音声が到来する方向においてオーディオ信号をゆがませ、さらには抑制する場合がある。さらに、低ＳＮＲ環境において、適応性ビームフォーマは、音声の方向以外の方向に（例えば主要な雑音源の方向に）収束する場合がある。したがって、ビームフォーマが間違った方向に収束することを防ぎつつ、適応性ビームフォーマが収束するために要求される遅延を減少する必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
この概要において、選択したコンセプトを簡略化された形式で紹介し、以下の詳細な説明でさらに説明する。この概要は、請求された主題の主な機能や不可欠な機能を同一のものとみなすことを意図せず、また請求された主題の範囲を限定することを意図しない。
【０００５】
この開示における主題の革新的な一態様を、オーディオ信号処理の方法で実装できる。方法は、複数のマイクロフォンを介してオーディオ信号を受信し、オーディオ信号が、各自の音声成分と各自の雑音成分とをそれぞれ有する複数のフレームを含むことと、複数のフレームの第１フレームに基づき、複数のマイクロフォンに関する複数の第１相対伝達関数（ＲＴＦ）をそれぞれに決定することと、複数の第１ＲＴＦと、複数のマイクロフォンに関する複数の固定ＲＴＦと、第１フレームの雑音成分の共分散との少なくとも一部分に基づき、第１フレームにおいて、音声成分をゆがめずに雑音成分のパワーを減少する第１最小分散無歪応答（ＭＶＤＲ）ビームフォーミングフィルタを決定することとを含む。
【０００６】
この開示における主題の他の革新的な態様は、処理システムとメモリとを含むビームフォーマに実装され得る。メモリは、処理システムにより実行されるとき、ビームフォーマに、複数のマイクロフォンを介してオーディオ信号を受信させ、オーディオ信号が各自の音声成分と各自の雑音成分とをそれぞれ有する複数のフレームを含み、複数のフレームの第１フレームに基づき、複数のマイクロフォンに関する複数の第１ＲＴＦをそれぞれに決定させ、複数の第１ＲＴＦと、複数のマイクロフォンに関する複数の固定ＲＴＦと、第１フレームの雑音成分の共分散との少なくとも一部分に基づき、第１フレームにおいて、音声成分をゆがませずに雑音成分のパワーを減少する第１ＭＶＤＲビームフォーミングフィルタを決定させる命令を格納する。
【０００７】
この開示における主題の他の革新的な態様は、複数のマイクロフォンとビームフォーマとを含むヘッドセットに実装され得る。ビームフォーマは、複数のマイクロフォンを介してオーディオ信号を受信し、オーディオ信号が各自の音声成分と各自の雑音成分とをそれぞれ有する複数のフレームを含み、複数のフレームの第１フレームに基づき、複数のマイクロフォンに関する複数のＲＴＦをそれぞれに決定し、複数のＲＴＦと、複数のマイクロフォンに関する複数の固定ＲＴＦと、第１フレームの雑音成分の共分散との少なくとも一部分に基づき、第１フレームにおいて、音声成分をゆがめずに雑音成分のパワーを減少するＭＶＤＲビームフォーミングフィルタを決定するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実装は、例として示されており、添付図面の図によって限定されることを意図するものではない。
【０００９】
図１は、ビームフォーミングを実装し得る環境の一例を示す。
【００１０】
図２は、いくつかの実装による、ビームフォーミングとして構成可能なオーディオ受信器の一例を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許