信号处理方法、信号处理装置以及记录介质与流程

文档序号:20081398发布日期:2020-03-10 10:43阅读:143来源:国知局
信号处理方法、信号处理装置以及记录介质与流程

本公开涉及信号处理方法以及信号处理装置等。



背景技术:

作为现有技术,存在如下技术:基于输入到构成阵列麦克风的多个麦克风的声音的距离衰减,对从各声源输出的声音进行加权,抑制从麦克风的远方输出的声音,并强调从附近输出的声音(参照专利文献1)。另外,作为现有技术,存在如下技术:为了抑制从麦克风的远方输出的声音,强调从附近输出的声音,或者抑制从麦克风的附近输出的声音,强调从远方输出的声音,将使用直达声音的传递特性以及反射声音的传递特性而设计的滤波器应用于所取得的声音(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第5123595号公报

专利文献2:日本专利第5486694号公报



技术实现要素:

然而,在上述现有技术中,难以有效地抑制来自存在于麦克风的附近的声源的输出音。

因此,本公开提供能够比以往更有效地抑制来自存在于麦克风的附近的声源的输出音的信号处理方法等。

本公开的一方式的信号处理方法等包含:增益控制步骤,对从m个麦克风输出的m个信号中的至少一个信号乘以增益,以使表示从位于距所述m个麦克风为规定的距离以内的声源到达所述m个麦克风的声音的m个信号各自的声压级相等,其中,m是2以上的整数;延迟步骤,使所述m个信号中的至少一个信号延迟,以消除由从所述声源到达所述m个麦克风的声音各自的到达时间之间的差产生的、所述m个信号的时间上的差异;以及滤波器应用步骤,通过对从所述增益控制步骤以及所述延迟步骤获得的所述m个信号应用滤波器,生成从位于所述规定的距离以内的所述声源输出的声音被抑制了的信号,所述声源位于距所述m个麦克风中的、位于最接近所述声源的位置的麦克风为所述规定的距离以内。

另外,这些概括性或者具体的方式可以由装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的cd-rom等记录介质实现,也可以由装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。

发明效果

本公开的一方式的信号处理方法等能够比以往更有效地抑制来自存在于麦克风的附近的声源的输出音。

附图说明

图1是表示实施方式中的扬声器与说话者的位置关系的图。

图2是实施方式中的进行时域中的信号处理的信号处理装置的框图。

图3是实施方式中的进行频域中的信号处理的信号处理装置的框图。

图4是表示实施方式中的信号处理方法的顺序的流程图。

图5是表示实施方式中的针对附近声源的信号处理后的频率特性的图表。

图6是表示实施方式中的针对远方声源的信号处理后的频率特性的图表。

图7是表示应用了实施方式中的信号处理方法的紧急通报系统(e-call)的具体例的图。

图8是表示将应用了实施方式中的信号处理方法的紧急通报系统(e-call)设置于车室内的情形的图。

附图标记说明

1说话者

2、3信号处理装置

10a、91扬声器

10b输出目的地

20a、20b、92a、92b麦克风

30增益控制部

40延迟部

50滤波器应用部

60距离信息部

70a、70b频率转换部

80时间信号转换部

90紧急通报系统(e-call)

93按钮

94驾驶员

100、200、300、400线

具体实施方式

(成为本公开的基础的见解)

为了应对义务化的开始紧急通报系统向车辆搭载,开始在紧急通报系统中采用在能够进行不依赖于车型的调谐等方面具有优点的、麦克风以及扬声器成为一体的相对较小型的模块。在紧急通报系统中,设想在紧急时驾驶员等搭乘者与接线员等进行通话等。这里,在麦克风与扬声器接近的相对较小型的模块中,从扬声器输出的声音将会输入到麦克风。因此,在该模块中采用抑制从扬声器输出的声音中的被输入到麦克风的声音的噪声消除技术。

然而,由于扬声器小型,因此在扬声器输出相对较大的声音时,容易在输出音中产生相对于来自声源的输入信号的失真。该失真难以通过以往的回声消除技术消除。因此,在来自扬声器的输出音被输入到麦克风的情况下,失真的部分不会通过回声消除技术而被抑制。

另外,在专利文献1所记载的技术中,在从麦克风的附近以及远方这两方同时输出声音的情况下,难以提取并强调从附近输出的声音,也容易受到周围的噪声带来的影响。另外,在专利文献2所记载的技术中,存在必须预先从麦克风以及声源的位置测定从声源输出的声音的传递特性这一课题。除此之外,在专利文献2所记载的技术中,由于声音的反射状况根据环境而大幅变化,因此在使用传递特性时,还需要考虑收音环境。

因此,本公开的一方式的信号处理方法包含:增益控制步骤,对从m个麦克风输出的m个信号中的至少一个信号乘以增益,以使表示从位于距所述m个麦克风为规定的距离以内的声源到达所述m个麦克风的声音的m个信号各自的声压级相等,其中,m是2以上的整数;延迟步骤,使所述m个信号中的至少一个信号延迟,以消除由从所述声源到达所述m个麦克风的声音各自的到达时间之间的差产生的、所述m个信号的时间上的差异;以及滤波器应用步骤,通过对从所述增益控制步骤以及所述延迟步骤获得的所述m个信号应用滤波器,生成从位于所述规定的距离以内的所述声源输出的声音被抑制了的信号,所述声源位于距所述m个麦克风中的、位于最接近所述声源的位置的麦克风为所述规定的距离以内。

由此,本公开的一方式的信号处理方法能够抑制来自位于距最接近声源的麦克风规定的距离以内的声源的输出音自身。另外,本公开的一方式的信号处理方法通过对来自接近麦克风的声源的输出音、以及来自远离麦克风的声源的输出音都乘以相同的增益,能够高效地抑制来自接近麦克风的声源的输出音,不抑制来自远离麦克风的声源的输出音。另外,本公开的一方式的信号处理方法能够抑制从小型的扬声器等声源输出的、无法通过回声消除技术抑制的声音。即,本公开的一方式的信号处理方法能够抑制也包括声音的失真在内的来自接近麦克风的声源的输出音。

另外,例如所述规定的距离也可以是所述m个麦克风的空间间隔中的最长间隔的3倍以内的距离。

由此,本公开的一方式的信号处理方法能够抑制来自位于距最接近声源的位置的麦克风为m个麦克风各自的间隔中的最长间隔的3倍以内的距离的声源的输出音。距位于最接近声源的位置的麦克风为m个麦克风各自的间隔中的最长间隔的3倍以内的距离所表示的范围是向m个麦克风各自输入的声音的声压级有显著差异的范围。由此,本公开的一方式的信号处理方法能够有效地抑制从位于距麦克风为规定的距离以内的范围的声源输出的声音。

另外,例如所述规定的距离也可以是从所述声源到达位于最接近所述声源的位置的麦克风的声音的声压级成为从所述声源到达所述m个麦克风中位于距所述声源最远的位置的麦克风的声音的声压级的4/3倍以上的距离。

由此,本公开的一方式的信号处理方法能够抑制来自位于如下距离的声源的声音,即,向位于最接近声源的位置的麦克风输入的声压级成为向位于最远离声源的位置的麦克风输入的声压级的4/3倍以上那样的距离。向位于最接近声源的位置的麦克风输入的声压级成为向位于最远离声源的位置的麦克风输入的声压级的4/3倍以上,表示用于能够抑制来自接近麦克风的声源的声音的、进入麦克风的声音压差的大致下限值。由此,本公开的一方式的信号处理方法能够有效地抑制从位于距麦克风为规定的距离以内的范围的声源输出的声音。

另外,例如本公开的一方式的信号处理方法也可以还包括计算所述声源所存在的空间位置步骤。

由此,本公开的一方式的信号处理方法能够计算出从m个麦克风到声源的距离。由此,本公开的一方式的信号处理方法能够自主地抑制来自距最接近声源的麦克风为规定的距离以内的声源的输出音。

另外,例如所述增益控制步骤、所述延迟步骤以及所述滤波器应用步骤也可以在频域中进行。

由此,本公开的一方式的信号处理方法能够在频域中处理从麦克风输出的信号。由此,能够相对较容易地进行信号的处理。

另外,例如所述增益控制步骤、所述延迟步骤以及所述滤波器应用步骤也可以在时域中进行。

由此,本公开的一方式的信号处理方法能够在时域中处理从麦克风输出的信号。由此,能够根据时间与信号的强度来进行信号的处理。

另外,本公开的一方式的信号处理装置具备:增益控制部,对从m个麦克风输出的m个信号中的至少一个信号乘以增益,以使表示从位于距所述m个麦克风为规定的距离以内的声源到达所述m个麦克风的声音的m个信号各自的声压级相等,其中,m是2以上的整数;延迟部,使所述m个信号中的至少一个信号延迟,以消除由从所述声源到达所述m个麦克风的声音各自的到达时间之间的差产生的、所述m个信号的时间上的差异;以及滤波器应用部,通过对从所述增益控制部以及所述延迟部获得的所述m个信号应用滤波器,生成从位于所述规定的距离以内的所述声源输出的声音被抑制了的信号,所述声源位于距所述m个麦克风中的、位于最接近所述声源的位置的麦克风为所述规定的距离以内。

由此,本公开的一方式的信号处理装置能够起到与上述信号处理方法相同的效果。

另外,本公开的一方式的程序也可以使计算机执行所述信号处理方法。

由此,本公开的一方式的程序能够起到与上述信号处理方法相同的效果。

以下,参照附图对实施方式进行具体说明。

另外,以下说明的实施方式均表示概括性地或者具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等作为一个例子,并非限定权利要求的主旨。另外,关于以下的实施方式中的构成要素中的、在表示最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素,作为任意的构成要素进行说明。另外,各图不一定是严格的图示。在各图中,对于实质上相同的构成标注相同的附图标记,省略或者简化重复的说明。

(实施方式)

[本公开的一方式中的扬声器与说话者的位置关系]

图1是表示实施方式中的扬声器与说话者的位置关系的图。如图1所示,扬声器10a与麦克风20a接近地设置。例如扬声器10a与麦克风20a之间的距离约为1cm。另外,扬声器10a与麦克风20a之间的距离也可以是几cm。另外,麦克风20b与麦克风20a接近地设置。例如麦克风20a与麦克风20b之间的距离约为1cm。另外,麦克风20a与麦克风20b之间的距离也可以是几cm。

这里,扬声器10a与麦克风20b之间的距离比扬声器10a与麦克风20a之间的距离长。扬声器10a与麦克风20b之间的距离是扬声器10a与麦克风20a之间的距离的几倍左右。例如扬声器10a与麦克风20b之间的距离是扬声器10a与麦克风20a之间的距离的约两倍,大约为2cm。

接下来,如图1所示,说话者1位于从麦克风20a观察时远离扬声器10a的场所。例如,说话者1与麦克风20a之间的距离约为50cm。另外,说话者1与麦克风20a之间的距离也可以是几10cm或者几m。另外,说话者1位于从麦克风20b观察时远离扬声器10a的场所。例如,说话者1与麦克风20b之间的距离约为51cm。另外,说话者1与麦克风20b之间的距离也可以是几10cm或者几m。这里,说话者1与麦克风20b之间的距离与说话者1与麦克风20a之间的距离几乎没有差别。例如说话者1与麦克风20b之间的距离是说话者1与麦克风20a之间的距离的约1.02倍,约为51cm。

一般来说,声音与距离成比例地减少声压级。由此,扬声器10a与麦克风20b之间的距离是扬声器10a与麦克风20a之间的距离的约2倍,因此进入麦克风20a的扬声器10a的输出音的大小是进入麦克风20b的扬声器10a的输出音的大小的约2倍。另一方面,由于说话者1与麦克风20b之间的距离为说话者1与麦克风20a之间的距离的约1.02倍,因此进入麦克风20a的说话者1发出的声音的大小为进入麦克风20b的说话者1发出的声音的大小的约1.02倍。即,进入麦克风20a的说话者1发出的声音的大小与进入麦克风20b的说话者1发出的声音的大小几乎没有差别。

这样,关于扬声器10a发出的声音,在麦克风20a以及麦克风20b之间,产生与收音相关的灵敏度差。例如麦克风20a以及麦克风20b之间的灵敏度差约为6db。另一方面,关于说话者1发出的声音,在麦克风20a以及麦克风20b之间几乎不产生与收音相关的灵敏度差。

另外,只要扬声器10a、麦克风20a以及麦克风20b接近地配置且说话者1充分地远离麦克风20a以及麦克风20b这一关系性得以保持,则说话者1、扬声器10a、麦克风20a以及麦克风20b之间的距离可以是任意的距离。另外,说话者1也可以是区别于扬声器10a的另一扬声器。另外,说话者1也可以是扬声器以外的各种声源。

[本公开的一方式中的信号处理方法以及信号处理装置]

图2是表示实施方式中的时域中的信号处理的框图。本公开的一方式中的信号处理装置2包括麦克风20a、麦克风20b、增益控制部30、延迟部40、滤波器应用部50、距离信息部60以及输出目的地10b。

上述的构成是在时域中进行信号处理的情况下的构成。这里,扬声器10a是声源的具体例。

麦克风20a以及麦克风20b取得声响等并转换为信号。麦克风可以是动圈式麦克风,也可以是铝带式麦克风。另外,麦克风可以是电容式麦克风,也可以是激光光学式麦克风等。

这里,麦克风20a位于比麦克风20b更靠近扬声器10a的位置。

延迟部40使从麦克风20a输出的信号延迟规定时间。由于麦克风20a位于比麦克风20b更靠近扬声器10a的位置,因此在来自扬声器10a的输出音到达麦克风20b之前,来自扬声器10a的输出音到达麦克风20a。通过使从麦克风20a输出的信号延迟,能够使从麦克风20a输出的信号与从麦克风20b输出的信号的时间一致。即,通过使从麦克风20a输出的信号延迟,能够使从麦克风20a输出的信号与从麦克风20b输出的信号的相位一致。

使从麦克风20a输出的信号延迟的时间可以根据麦克风20a以及麦克风20b的空间的间隔来决定。延迟部40可以使从麦克风20a输出的信号延迟预先设定的时间,也可以通过规定的算法等随时决定使从麦克风20a输出的信号延迟的时间。延迟部40为了使从麦克风20a输出的信号延迟,也可以进行使用了iir(无限脉冲响应,infiniteimpulseresponse)滤波器的中的全通滤波器、或者fir(有限脉冲响应,finiteimpulseresponse)滤波器的卷积运算。另外,也可以在滤波器中设计fir滤波器以及iir滤波器以外的滤波器并使用。

增益控制部30对从麦克风20b输出的信号乘以规定的增益。与从麦克风20b输出的信号相乘的增益由麦克风20a、麦克风20b以及扬声器10a的位置关系决定。该位置关系也可以作为数据储存于距离信息部60。另外,增益控制部30也可以读出距离信息部60中储存的与麦克风20a、麦克风20b以及扬声器10a的位置关系相关的数据并利用于增益的决定。

例如增益控制部30也可以基于麦克风20b及扬声器10a之间的距离相对于麦克风20a及扬声器10a之间的距离的比率来决定与从麦克风20b输出的信号相乘的增益的值。

这里,说明增益控制部30决定增益的具体例。例如若采用麦克风20a作为基准,则与从麦克风20b输出的信号相乘的增益为2。这是因为,扬声器10a与麦克风20a的空间的间隔为1cm,扬声器10a与麦克风20b的空间的间隔为2cm。因此,与从麦克风20b输出的信号相乘的增益被计算为2cm/1cm=2。

滤波器应用部50对从麦克风20a以及麦克风20b输出的信号进行滤波处理。例如从自麦克风20b输出并由增益控制部30乘以增益后的信号中减去自麦克风20a输出并由延迟部40实施了延迟处理的信号。

延迟部40、增益控制部30以及滤波器应用部50由处理器以及存储器实现。此时,延迟部40、增益控制部30以及滤波器应用部50由储存于存储器的程序实现。处理器以及存储器的功能可以利用由云计算提供的功能。另外,延迟部40、增益控制部30以及滤波器应用部50也可以通过不使用处理器的专用的逻辑电路来实现。

距离信息部60是保持与麦克风20a、麦克风20b以及扬声器10a的位置关系相关的数据的存储部。距离信息部60也可以以数据库的形式保持麦克风20a、麦克风20b以及扬声器10a的位置关系。距离信息部60由存储器实现。

输出目的地10b输出由滤波器应用部50实施了处理后的信号的装置。输出目的地10b可以是将输出的信号作为声音输出的扬声器,也可以是存储输出的信号的存储器。另外,输出目的地10b可以与扬声器10a相同,也可以不同。

图3是表示实施方式中的频域中的信号处理的框图。本公开的一方式中的信号处理装置3由麦克风20a、麦克风20b、延迟部40、增益控制部30、滤波器应用部50、距离信息部60、频率转换部70a、频率转换部70b、时间信号转换部80以及输出目的地10b构成。上述的构成是在频域中进行信号处理的情况下的构成。

麦克风20a、麦克风20b、延迟部40、增益控制部30、滤波器应用部50、距离信息部60以及输出目的地10b与在图2中说明过的相同。

频率转换部70a、频率转换部70b将时域的信号转换为频域的信号。作为将时域的信号转换为频域的信号的算法,使用傅立叶变换。另外,作为将时域的信号转换为频域的信号的算法,也可以使用离散傅立叶变换或者高速傅立叶变换。

时间信号转换部80将频域的信号转换为时域的信号。作为将频域的信号转换为时域的信号的算法,使用逆傅立叶变换。

频率转换部70a、频率转换部70b以及时间信号转换部80由处理器以及存储器实现。处理器以及存储器的功能也可以利用由云计算提供的功能。另外,频率转换部70a、频率转换部70b以及时间信号转换部80也可以通过不使用处理器的专用的逻辑电路来实现。

图中所示的n表示频点的数量。

这里,图2以及图3中所述的存储器可以是ram(随机存取存储器,randamaccessmemory),也可以是dram(动态随机存取存储器,dynamicrandamaccessmemory)。另外,存储器可以是sram(静态随机存取存储器,staticrandamaccessmemory),也可以是半导体集成电路。另外,存储器也可以是rom(只读存储器,readonlymemory)、闪存。另外,存储器的功能也可以利用由云计算提供的功能。

图4是表示实施方式中的本公开的信号处理方法的顺序的流程图。

首先,麦克风20a以及麦克风20b取得声音(步骤s1000)。麦克风20a以及麦克风20b将取得的声音转换为信号并输出。此时,取得声音的麦克风也可以是m个(m是2以上的整数)。

接下来,增益控制部30对从麦克风20b输出的信号乘以增益,以使从麦克风20b输出的信号和从麦克风20a输出的信号的声压级相等(步骤s1001)。此时,增益控制部30也可以对至少一个信号赋予增益,以使从m个麦克风输出的信号的声压级相等。

增益控制部30也可以在扬声器10a位于距最接近扬声器10a的麦克风为麦克风20a与麦克风20b的间隔的3倍以内的距离的位置时,进行步骤s1001的处理。另外,增益控制部30也可以在扬声器10a位于进入最接近扬声器10a的麦克风的来自扬声器10a的输出音的声压级为进入麦克风20b的来自扬声器10a的输出音的声压级的4/3倍以上的距离的位置时,进行步骤s1001的处理。这是因为,如果向麦克风20a输入的来自扬声器10a的输出音的声压级和向麦克风20b输入的来自扬声器10a的输出音的声压级没有一定以上的差,则无法得到本公开的信号处理方法的有效效果。在扬声器10a位于进入最接近扬声器10a的麦克风的来自扬声器10a的输出音的声压级为进入麦克风20b的来自扬声器10a的输出音的声压级的4/3倍以上的距离的位置时,能够得到相当大程度的对扬声器10a输出的声音的抑制效果,另外,也能够抑制对来自其他声源的输出音的影响。

另外,本公开的信号处理方法也可以具备计算麦克风20a或者麦克风20b、和扬声器10a的距离的计算部。计算部也可以是激光式的测长传感器等。另外,例如在校准阶段中,计算部也可以基于从扬声器10a输出并向麦克风20a以及麦克风20b输入的声音的声压级,计算麦克风20a或者麦克风20b和扬声器10a的距离。

这里,增益控制部30也可以使用储存于距离信息部60的与麦克风20a、麦克风20b以及扬声器10a的位置关系相关的数据来计算增益的值。另外,增益控制部30也可以从预先确定的增益的值中选择适当的值。

另外,在频域中处理信号的情况下,在进行步骤s1001之前,利用频率转换部70a以及频率转换部70b将时域的信号转换为频域的信号。在从时域向频域的信号转换中,也可以使用傅立叶变换、离散傅立叶变换或者高速傅立叶变换。

然后,延迟部40使从麦克风20a输出的信号延迟,以使从麦克风20a输出的信号与从麦克风20b输出的信号的时间上的差异消失(步骤s1002)。即,延迟部40使从麦克风20a输出的信号延迟,以使从麦克风20a输出的信号与从麦克风20b输出的信号的相位一致。此时,延迟部40也可以使m个信号中的至少一个信号延迟,以消除从m个麦克风输出的m个信号的时间上的差异。

接着,滤波器应用部50对从增益控制部30以及延迟部40输出的信号应用抑制表示位于距麦克风20a规定距离以内的扬声器10a输出的声音的信号的滤波器(步骤s1003)。这里,所应用的滤波器也可以是进行从自增益控制部30输出的信号中减去自延迟部40输出的信号的处理的滤波器。即,所应用的滤波器也可以是将从延迟部40输出的信号乘以-1后的信号与从增益控制部30输出的信号相加的滤波器。另外,滤波器应用部50也可以对所得的信号应用抑制表示处于规定距离以内的声源的声音的信号的滤波器。这里,信号也可以是m个。

另外,在频域中信号处理的情况下,在进行了步骤s1003之后,利用时间信号转换部80,将频域的信号转换为时域的信号。在从频域向时域的信号转换中,也可以使用逆傅立叶变换。

在此,信号处理方法的顺序结束。

另外,图4所示的步骤s1000至步骤s1003所含的信号处理既可以在时域中执行,也可以在频域中执行。

另外,此外步骤s1001以及步骤s1002也可以更换顺序来执行。

另外,本公开的一方式的信号处理方法为,利用增益控制部30以及延迟部40,进行与bf(波束成形,beamformer)处理对应的处理。因此,本公开的一方式的信号处理方法,即使在从麦克风接近的声源以及远离麦克风的声源这两方同时输出声音的情况下,也能够抑制来自接近麦克风的声源的输出音。

[对于附近声源与远方声源的信号处理后的频率特性]

图5是表示实施方式中的对于附近声源的信号处理后的频率特性的图表。线100表示当从位于麦克风20a的附近的扬声器10a输出声音时、从麦克风20a输出的信号。另外,线300表示当从位于麦克风20a的附近的扬声器输出声音时、从滤波器应用部50输出的信号。作为扬声器10a输出的声音,采用了白噪声。

在从位于麦克风20a的附近的扬声器10a输出声音时,将从麦克风20a输出的信号设为m1(t),在从位于麦克风20a的附近的扬声器10a输出声音时,将从麦克风20b输出的信号设为m2(t)。这里,t表示离散化后的时间的样本。将从来自扬声器10a的输出音到达麦克风20a的时间起到来自扬声器10a的输出音到达麦克风20b的时间之差设为延迟时间τ。另外,将由增益控制部30赋予给m2(t)的增益设为g。这里,将从滤波器应用部50输出的信号设为y1(t)。在滤波器应用部50中,进行y1(t)=g×m2(t)-m1(t)*h(τ)这一处理。*表示滤波处理,h(τ)表示使信号延迟时间τ的滤波器。

如上述那样,增益g根据扬声器10a与麦克风20a之间的距离和扬声器10a与麦克风20b之间的距离的比率决定。具体而言,以使从麦克风20b输出的信号所表示的来自扬声器10a的输出音的声压级与从麦克风20a输出的信号所表示的来自扬声器10a的输出音的声压级为相同等级的方式决定增益g。

另外,通过经过延迟部40的处理,从麦克风20b输出的表示来自扬声器10a的输出音的信号的相位与从麦克风20a输出的表示来自扬声器10a的输出音的信号的相位一致。

由此,经过对声压级与相位一致的信号彼此进行减法运算的处理,使得信号y1(t)的声压级变得比m1(t)声压级小。如图5所示,线100示出了-40db,线300示出了-80db。即,来自扬声器10a的输出音通过本公开的信号处理方法而被抑制。

例如,考虑扬声器10a与麦克风20a之间的距离为1cm,麦克风20a与麦克风20b之间的距离为1cm,扬声器10a与麦克风20b之间的距离为2cm的情况。此时,根据扬声器10a、麦克风20a以及麦克风20b的位置关系,与信号m2(t)相乘的增益g为2。另外,根据扬声器10a、麦克风20a以及麦克风20b的位置关系,信号m2(t)的声压级为信号m1(t)的声压级的1/2。由此,信号m2(t)乘以增益2,从而声压级与信号m1(t)大致相等。另外,通过延迟部40,对信号m1(t)赋予与从来自扬声器10a的输出音到达麦克风20a的时间起到来自扬声器10a的输出音到达麦克风20b的时间之差相等的延迟时间,由此信号m1(t)与信号m2(t)的相位一致。由此,通过从被赋予增益2的信号m2(t)减去与信号m2(t)相位一致的信号m1(t),使得表示来自扬声器10a的输出音的信号的音压接近0。由此,本公开的一方式的信号处理方法能够抑制表示来自扬声器10a的输出音的信号。

图6是表示实施方式中的对于远方声源的信号处理后的频率特性的图表。线200表示当位于麦克风20a的远方的说话者1发出声响时从麦克风20a输出的信号。另外,线400表示当位于麦克风20a的远方的说话者1发出声响时从滤波器应用部50输出的信号。作为说话者1发出的声响,采用了白噪声。

当位于麦克风20a的远方的说话者1发出声响时,将从麦克风20a输出的信号设为m′1(t),当位于麦克风20a的远方的说话者1发出声响时,将从麦克风20b输出的信号设为m′2(t)。这里,t表示离散化后的时间的样本。将从说话者1发出的声响到达麦克风20a的时间起到说话者1发出的声响到达麦克风20b的时间之差设为延迟时间τ。另外,将由增益控制部30赋予给m′2(t)的增益设为g。这里,将从滤波器应用部50输出的信号设为y2(t)。在滤波器应用部50中,进行y2(t)=g×m′2(t)-m′1(t)*h(τ)这一处理。*表示滤波处理,h(τ)表示使信号延迟时间τ的滤波器。

增益g如上述那样决定。另外,通过经过滤波器应用部50的处理,向麦克风20b输入的说话者1发出的声响的相位和向麦克风20a输入的说话者1发出的声响的相位一致。

由此,信号y2(t)的声压级成为与m′1(t)的声压级大致相等的值。这是因为m′1(t)与m′2(t)在声压级上几乎没有差别。m′1(t)与m′2(t)在声压级上几乎没有差别的理由是,说话者1与麦克风20a之间的距离和说话者1与麦克风20b之间的距离之差,在说话者1与麦克风20a之间的距离或者说话者1与麦克风20b之间的距离中所占的比例小。

因此,信号y2(t)的声压级不接近等于0。例如,信号y2(t)的声压级与信号m′1(t)大致相等。如图6所示,线200示出了-40db,同样,线400也示出了-40db。即,说话者1发出的声响未通过本公开的信号处理方法被抑制。

例如,考虑说话者1与麦克风20a之间的距离为50cm,麦克风20a与麦克风20b之间的距离为1cm,说话者1与麦克风20b之间的距离为51cm的情况。此时,根据说话者1、麦克风20a以及麦克风20b的位置关系,与信号m′2(t)相乘的增益g为2。另外,根据扬声器10a、麦克风20a以及麦克风20b的位置关系,信号m′2(t)的声压级为信号m1(t)的声压级的50/51。由此,信号m′2(t)乘以增益2,从而声压级成为信号m′1(t)的约2倍。另外,通过延迟部40,将与从说话者1发出的声响到达麦克风20a时间起到说话者1发出的声响到达麦克风20b的时间之差相等的延迟时间赋予信号m′1(t),从而信号m′1(t)与信号m′2(t)的相位一致。由此,通过从被赋予增益2的信号m′2(t)中减去与信号m′2(t)相位一致的信号m′1(t),表示说话者1发出的声响的信号的音压接近信号m′1(t)或者信号m′2(t)的音压。由此,本公开的一方式的信号处理方法不抑制表示说话者1发出的声响的信号。

即,本公开的一方式的信号处理方法在使用了多个麦克风的收音中,能够在特定的距离以内的范围形成死角。

图7是表示应用了实施方式中的本公开的信号处理方法的紧急通报系统(e-call)的具体例的图。紧急通报系统90具备扬声器91、麦克风92a、麦克风92b以及按钮93。例如,紧急通报系统90也可以是立方体等箱型的模块。另外,紧急通报系统90的形状不限于上述的形状。紧急通报系统90可以是立方体等箱型,也可以是多面体等形状,还可以是圆筒状或者球体的形状。

使用者为了在紧急时通知是紧急情况,能够按下按钮93。然后,使用者能够通过麦克风92a以及麦克风92b向接线员等发送声响。另外,使用者能够从扬声器91听到接线员等的声响。

由于紧急通报系统90是相对较小型的模块,因此扬声器91也小型。另外,扬声器91、麦克风92a、以及麦克风92b相互接近地配置。如图7所示,紧急通报系统90中的扬声器91、麦克风92a、以及麦克风92b的位置关系与本公开的一方式的信号处理装置中的扬声器10a、麦克风20a、以及麦克风20b的位置关系类似。

图8是表示将应用了实施方式中的本公开的信号处理方法的紧急通报系统(e-call)设置于车室内的情形的图。在图8中,紧急通报系统90安装于车室内的驾驶座与副驾驶席之间的顶棚。具体而言,在车室内的驾驶座与副驾驶席之间的设置有车室灯等的场所的附近,设置紧急通报系统90。另外,紧急通报系统90设置于车室内的场所并不限定于顶棚。紧急通报系统90也可以安装于车室内的仪表板等。

接下来,关于紧急通报系统90实际安装于车室内的情况下的扬声器91、麦克风92a、麦克风92b以及驾驶员94的位置关系进行叙述。在紧急通报系统90中,麦克风92a以及麦克风92b接近地设置。扬声器91也在紧急通报系统90中与麦克风92a以及麦克风92b接近地设置。扬声器91、麦克风92a以及麦克风92b各自之间的距离为几mm~几cm。另一方面,朝向扬声器91发出声响的驾驶员94远离麦克风92a以及麦克风92b。具体而言,驾驶员94存在于距麦克风92a以及麦克风92b为几10cm的距离。

如图8所示,紧急通报系统90中的扬声器91、麦克风92a、麦克风92b、以及驾驶员94的位置关系与本公开的一方式的信号处理装置中的扬声器10a、麦克风20a、麦克风20b以及说话者1的位置关系类似。

[补充]

图2所示的信号处理装置2的构成是麦克风为麦克风20a以及麦克风20b这两个的构成,但不限于此。麦克风也可以是m个(m是2以上的整数)。这里,m个麦克风包含距扬声器10a的距离不同的至少两个麦克风。

在麦克风为m个情况下,也可以选择m个麦克风中的两个,并应用图2~图4所示的构成。另外,从m个之中选择的两个麦克风可以选择多组,也可以对多组分别应用图2~图4所示的构成。

在麦克风为m个情况下,将位于最接近扬声器10a的位置的麦克风与延迟部连接。另外,将最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风分别与延迟部以及增益控制部连接。然后,对从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、然后从(m-1)个增益控制部输出的信号,以及从位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出并输入到延迟部之后从延迟部输出的信号,在滤波器应用部中实施滤波处理。实施了滤波处理后的信号向输出目的地10b输入,并从输出目的地10b输出。

另外,从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号也可以是从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出、进而输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出的信号。

另外,例如,这里进行的滤波处理也可以是如下处理:分别对从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出的信号分别乘以适当的增益的值,以使从位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出并输入到延迟部之后从延迟部输出的信号的声压级、及从位于最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出的信号的声压级之和相等。接着,这里进行的滤波处理也可以是如下处理:从自位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出并输入到延迟部之后从延迟部输出的信号中,减去从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号。相反,接着在这里进行的滤波处理也可以是如下处理:从自最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并输入到(m-1)个延迟部之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号中,减去从位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出并输入到延迟部之后从延迟部输出的信号。

另外,这里进行的滤波处理也可以是如下处理:从使自位于最接近扬声器10a的麦克风输出并输入到延迟部之后从延迟部输出的信号为m倍后的信号中,减去从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并输入到(m-1)个延迟部之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号。

另外,这里进行的滤波处理只要是能够使用m个麦克风所取得的信号来抑制表示m个麦克风取得的来自扬声器10a的输出音的信号的处理,则也可以是其他处理。

另外,在信号处理装置2由m个麦克风构成的情况下,也可以对n个(n是2以上的整数)的声源(扬声器等)分别具有上述的构成。

另外,图3所示的信号处理装置3的构成设为麦克风为麦克风20a以及麦克风20b这两个的构成,但不限于此。麦克风也可以是m个(m是2以上的整数)。在麦克风为m个情况下,将位于最接近扬声器10a的位置的麦克风连接于频率转换部与延迟部。另外,将最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个与频率转换部、延迟部以及增益控制部连接。而且,对从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出、经由频率转换部输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号,以及从位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出经由频率转换部并输入到延迟部、之后从延迟部输出的信号,在滤波器应用部中实施滤波处理。被实施了滤波处理后的信号向时间信号转换部输入,从时间信号转换部输出之后向输出目的地10b输入,并从输出目的地10b输出。

另外,从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出、经由频率转换部输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号也可以是,从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出、经由频率转换部输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出、进而输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出的信号。

另外,例如这里进行的滤波处理也可以是如下处理:分别对从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出的信号分别乘以适当的增益的值,以使从位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出、经由频率转换部输入到延迟部、之后从延迟部输出的信号的声压级、及从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出并经过频率转换部的信号的声压级之和相等。接着,这里进行的滤波处理也可以是如下处理:从自位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出、经由频率转换部输入到延迟部、之后从延迟部输出的信号中,减去从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出、经由频率转换部输入到(m-1)个延迟部、之后从(m-1)个延迟部输出进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号。相反,接着在这里进行的滤波处理也可以是如下处理:从自最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出、经由频率转换部输入到(m-1)个延迟部之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号中,减去从位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出、经由频率转换部输入到延迟部之后从延迟部输出的信号。

另外,这里进行的滤波处理也可以是如下处理:从使自位于最接近扬声器10a的位置的麦克风输出、经由频率转换部输入到延迟部之后从延迟部输出的信号为m倍后的信号中,减去从最接近扬声器10a的麦克风以外的(m-1)个麦克风中的各个输出、经由频率转换部输入到(m-1)个延迟部之后从(m-1)个延迟部输出、进而输入到(m-1)个增益控制部、之后从(m-1)个增益控制部输出的信号。

另外,这里进行的滤波处理只要是能够使用m个麦克风所取得的信号来抑制表示m个麦克风取得的来自扬声器10a的输出音的信号的处理,则也可以是其他处理。

另外,在信号处理装置3由m个麦克风构成的情况下,也可以对n个(n是2以上的整数)的声源(扬声器等)分别具有上述的构成。

另外,在本实施方式中,各构成要素可以由专用的硬件构成,也可以通过执行适合于各构成要素的软件程序来实现。各构成要素也可以通过cpu或者处理器等程序执行部读出并执行硬盘或者半导体存储器等记录介质中记录的软件程序来实现。

具体而言,信号处理装置2以及信号处理装置3也可以各自具备处理电路(processingcircuitry)和电连接于该处理电路且能够从该处理电路访问的存储装置(storage)。

处理电路包含专用的硬件以及程序执行部的至少一方,使用存储装置执行处理。另外,在处理电路包含程序执行部的情况下,存储装置存储由该程序执行部执行的软件程序。

这里,实现本实施方式的信号处理方法的软件是如下那样的程序。

即,该程序使计算机执行如下信号处理方法,包含:增益控制步骤,为了使表示从位于距m个(m是2以上的整数)的麦克风为规定距离以内的声源到达所述m个麦克风的声音的m个信号各自的声压级相等,对从所述m个麦克风输出的m个信号中的至少一个信号乘以增益;延迟步骤,使所述m个信号中的至少一个信号延迟,以消除由从所述声源到达所述m个麦克风的声音各自的到达时间之间的差产生的、所述m个信号的时间上的差异;以及滤波器应用步骤,通过对从所述增益控制步骤以及所述延迟步骤获得的所述m个信号应用滤波器,生成被抑制了从位于所述规定的距离以内的所述声源输出的声音的信号,所述声源位于距所述m个麦克风中的、位于最接近所述声源的位置的麦克风为所述规定的距离以内。

另外,各构成要素也可以如上述那样是电路。这些电路可以作为整体构成一个电路,也可以分别是不同的电路。另外,各构成要素可以用通用的处理器实现,也可以用专用的处理器实现。

另外,也可以由另一构成要素执行特定的构成要素所执行的处理。

以上,基于实施方式说明了信号处理方法、信号处理装置2以及信号处理装置3,但信号处理方法以及信号处理装置并不限定于该实施方式。在不脱离本公开的主旨的情况下,对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得的方式、组合不同的实施方式中的构成要素而构建的方式也包含在一个或者多个方式的范围内。

工业上的可利用性

本公开能够应用于例如紧急通报系统(e-call)、智能手机、tv会议系统、或者会议用麦克风以及扬声器等。

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