音频源位置估计的制作方法
【专利摘要】一种用于确定针对音频源的位置估计的装置包括两个话筒(M1,M2)和声学元件(203)，所述声学元件(203)将声学效应提供给从声源位置到第一话筒(M1)的声音。声学效应相对于话筒(M1,M2)之间的轴(201)是不对称的。位置电路(305)响应于在话筒(M1,M2)处的到达时间来估计针对声源的在轴的不同侧的两个可能的位置。估计器(307)确定指示第一话筒信号的声学效应和对于在轴(201)一侧的声源的声学效应的预期特性相匹配的程度的声学效应量度。另一电路(309)响应于声学效应量度通过在两个可能的位置之间进行选择来确定位置估计。方法可以基于在两个话筒处的到达时间来解析与位置确定相关联的位置确定中的不定性。
【专利说明】音频源位置估计
【技术领域】
[0001]本发明涉及针对音频源的位置确定，并且特别地但不排他地，涉及基于针对信号的在两个话筒处的到达时间差的位置估计。
【背景技术】
[0002]在许多应用中，音频源的位置的知识是有益的并且可以例如被用来优化从音频源捕获的音频的信号处理。例如，针对免提通信和电话会议应用的信号处理可以取决于声源的特定位置以及典型地仅仅角方向而被优化。因此，许多音频处理系统包括允许声源的(例如角)位置被检测和跟踪的音频跟踪系统。
[0003]用于确定音频源的位置的一个方法使用话筒阵列，其中话筒信号之间的相对差异被分析以便估计源的位置。使用话筒阵列的常见定位方法是主要基于计算在话筒中的每一个上的声波的到达时间差的。
[0004]使用紧密相间的话筒的其它定位方法是基于构建一阶差分响应的，其通过组合两个话筒信号并且使用优化准则在声源的方向上指向空来实现。
[0005]使用三个话筒，声源相对于阵列的位置能够基于到达时间以及实际上基于到达时间中的差在360度(水平)方位角平面中被确定。然而，为了降低所关联的处理的成本和复杂性，期望尽可能地降低话筒的数目，并且因此期望使用仅两个话筒来执行位置确定。
[0006]采用两个话筒，适 当的到达时间计算可以允许特定位置的确定，即典型地在水平平面中的位置确定。然而，这样的计算要求来自音频源的传输的时间为已知的，并且因此典型地要求音频源与位置确定电路同步。这典型地是高度不切实际的，并且因此位置确定是典型地基于在话筒之间的到达时间测量结果的差的。对于两话筒实施方案，这意味着仅角方向能够典型地在到声源的距离不是已知的情况下被确定。然而，对于许多应用来说，这样的角位置确定是高度有利的并且实际上对于许多应用来说是足够的。
[0007]然而，两话筒设置的另一问题是它像图1中所图示的那样围绕互连两个话筒的轴是完全对称的。在该例子中，两个话筒Ml和M2被用来基于两个话筒Ml和M2之间的时间差来确定对于声源S的角方向A。
[0008]因此,系统确定针对话筒Ml和M2的波前(wavefronts)之间的到达时间差。如果源位于远场中，则声波能够被假定成是平面的并且与彼此平行。使用三角学，角度按下式与到达时间差(TDOA) t (以秒为单位)相关:
【权利要求】
1.一种用于确定针对音频源的位置估计的装置，所述装置包括: 用于生成第一话筒信号的第一话筒(Ml)； 用于生成第二话筒信号的第二话筒(M2)； 声学兀件(203),其将声学效应提供给从声源位置到第一话筒的声音,声学效应相对于第一话筒与第二话筒之间的轴(201)是不对称的； 位置处理器，其包 括: -第一位置电路(305)，其用于响应于针对来自声源的音频的在第一话筒和第二话筒处的到达时间来估计针对声源的第一可能的位置和第二可能的位置，第一可能的位置是在轴(201)的一侧的第一区域中的位置并且第二可能的位置是在轴(201)的相对侧的第二区域中的位置； -估计器(307)，其用于确定针对第一话筒信号的第一声学效应量度，第一声学效应量度指示第一话筒信号的声学效应和对于第一区域中的声源的声学效应的预期特性相匹配的程度； -第二位置电路(309)，其用于响应于第一声学效应量度通过在第一可能的位置与第二可能的位置之间进行选择来确定针对声源的位置估计。
2.根据权利要求1所述的装置，其中第一声学效应量度相对于第一话筒信号的声学效应和对于第二区域中的声源的声学效应的预期特性相匹配的程度来指示第一话筒信号的声学效应和声学兀件(203)对于第一区域中的声源的预期声学效应相匹配的程度。
3.根据权利要求1所述的装置，其中声学效应相对于轴(201)是不对称地频率相关的，并且估计器(307)被布置成响应于第一信号的频率响应与对于第一区域中的声源的预期频率响应之间的相关程度的确定来生成第一声学效应量度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中声学效应是不对称地频率相关的；并且其中估计器(307)包括滤波器以用于对第一话筒信号进行滤波以便生成第一滤波的话筒信号，并且被布置成响应于第一滤波的话筒信号来确定第一声学效应量度。
5.根据权利要求1所述的装置，其中声学元件(203)被布置成使第一话筒从第一区域中的声源接收反射，但不从第二区域中的声源接收反射。
6.根据权利要求5所述的装置，其中预期特性是由来自第一区域中的声源的直接声分量与反射声分量之间的干涉产生的干涉效应。
7.根据权利要求6所述的装置，其中预期特性是干涉频率响应。
8.根据权利要求1所述的装置，其中声学元件(203)仅存在于轴(201)的一侧。
9.根据权利要求1所述的装置，其中估计器(307)被布置成响应于第一话筒信号与第二话筒信号的比较来确定第一声学效应量度。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括: 第二声学元件(1003)，其为从声源位置到第二话筒的声音提供第二声学效应，第二声学效应相对于轴(201)是不对称的；并且其中位置处理器包括: -第二估计器，其用于确定针对第二话筒信号的第二声学效应量度，第二声学效应量度指示第二话筒信号的声学效应和对于第二区域中的声源的声学效应的预期特性相匹配的程度；并且其中 -第二位置电路(309)被布置成响应于第二声学效应量度通过进一步在第一可能的位置与第二可能的位置之间进行选择来确定针对声源的位置估计。
11.根据权利要求10所述的装置，其中第二位置电路(309)被布置成如果第一声学效应量度超过第二声学效应量度则选择第一可能的位置，并且被布置成如果第二声学效应量度超过第一声学效应量度则选择第二可能的位置。
12.根据权利要求1所述的装置，其中声学元件(203)的最近点被定位离第一话筒(Ml)不超过10 cm。
13.根据权利要求1所述的装置，其中第一话筒(Ml)与第二话筒(M2)之间的距离不少于I cm并且不超过50 cm。
14.一种用于根据来自第一话筒(Ml)的第一话筒信号和来自第二话筒(M2)的第二话筒信号确定针对音频环境中的音频源的位置估计的装置，所述音频环境包括将声学效应提供给从声源位置到第一话筒(Ml)的声音的声学元件(203)，声学效应相对于第一话筒(Ml)与第二话筒(M2)之间的轴(201)是不对称的；所述装置包括: 用于接收第一话筒信号的第一接收机； 用于接收第二话筒信号的第二接收机； 第一位置电路(305)，其用于响应于针对来自声源的音频的在第一话筒(Ml)和第二话筒(M2)处的到达时间来估计针对声源的第一可能的位置和第二可能的位置，第一可能的位置是在轴(201)的一侧的第一区域中的位置并且第二可能的位置是在轴(201)的相对侧的第二区域中的位置； 估计器(307)，其用于确定针对第一话筒信号的声学效应量度，声学效应量度指示第一话筒信号的声学效应和对于第一区域中的声源的声学效应的预期特性相匹配的程度； 第二位置电路(309)，其用于响应于声学效应量度通过在第一可能的位置与第二可能的位置之间进行选择来确定针对声源的位置估计。
15.—种用于根据来自第一话筒(Ml)的第一话筒信号和来自第二话筒(M2)的第二话筒信号确定针对音频环境中的音频源的位置估计的方法，所述音频环境包括将声学效应提供给从声源位置到第一话筒(Ml)的声音的声学元件(203)，声学效应相对于第一话筒(Ml)与第二话筒(M2)之间的轴(201)是不对称的；所述方法包括: 接收第一话筒信号； 接收第二话筒信号； 响应于针对来自声源的音频的在第一话筒(Ml)和第二话筒(M2)处的到达时间来估计针对声源的第一可能的位置和第二可能的位置，第一可能的位置是在轴(201)的一侧的第一区域中的位置并且第二可能的位置是在轴(201)的相对侧的第二区域中的位置； 确定针对第一话筒信号的声学效应量度，声学效应量度指示第一话筒信号的声学效应和对于第一区域中的声源的声学效应的预期特性相匹配的程度；以及 响应于第一声学效应量度通过在第一可能的位置与第二可能的位置之间进行选择来确定针对声源的位置估计。
【文档编号】G10K11/20GK104041075SQ201380005646
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月8日 优先权日:2012年1月17日
【发明者】P.科奇奇安, O.奧维特杰斯 申请人:皇家飞利浦有限公司