集音裝置、集音裝置的輸入信號校正方法以及移動設(shè)備信息系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】具備：小信號功率取得部(3)，其對于由麥克風(fēng)陣列的多個麥克風(fēng)取得的多個輸入信號的各個輸入信號，將值比規(guī)定的第(1)閾值小的輸入信號的功率作為該輸入信號的小信號功率；校正量設(shè)定部(4)，其根據(jù)輸入信號各自的所述小信號功率求出用于校正多個輸入信號的各個校正量；以及校正部(5)，其根據(jù)用于校正多個輸入信號的各個校正量來分別校正輸入信號。
【專利說明】
集音裝置、集音裝置的輸入信號校正方法從及移動設(shè)備信息 系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及使用多個聲音采集設(shè)備對聲音等音響進(jìn)行集音的集音裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了高效地對聲音及音樂等音響進(jìn)行聲音采集，考慮了使用多個麥克風(fēng)(麥克風(fēng) 陣列)進(jìn)行集音的麥克風(fēng)陣列處理，并廣泛采用。麥克風(fēng)的頻率特性及增益特性一般由于制 造時的個體差異、隨時間變化或設(shè)置環(huán)境等因素而不是均勻的，根據(jù)個體不同而存在偏差。 在麥克風(fēng)陣列處理中，如果所使用的麥克風(fēng)的頻率特性及增益特性存在偏差，則集音性能 會惡化，因此，要對利用麥克風(fēng)取得的信號進(jìn)行校正，W消除麥克風(fēng)之間的特性差。
[0003] 雖然存在利用揚(yáng)聲器等聲源裝置產(chǎn)生校正用的音響（校正音）并根據(jù)利用麥克風(fēng) 取得的校正音的信號對所取得的信號進(jìn)行校正來消除麥克風(fēng)之間的特性偏差的方法，但 是，在該方法中，需要產(chǎn)生校正音的聲源裝置。對此，提出了 W下方法:無需聲源裝置，使用 由麥克風(fēng)取得來到麥克風(fēng)中的音響、特別是聲音等作為集音對象的音響后，稱作目的 音)而得到的信號，依次修正信號，W消除麥克風(fēng)之間的特性差(專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-55343號公報（圖7)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[000引可是，在根據(jù)由麥克風(fēng)取得來到麥克風(fēng)中的音響而得到的信號進(jìn)行校正的情況 下，由于所取得的音響的聲源與目的音的聲源的位置不同等因素，導(dǎo)致所進(jìn)行的校正不一 定是適于目的音的集音的校正。另外，即使根據(jù)取得目的音而得到的信號進(jìn)行校正，也可能 錯誤地根據(jù)取得不是目的音的音響而得到的信號進(jìn)行校正，在運(yùn)樣的情況下，還是不一定 能夠進(jìn)行適于目的音的集音的校正。
[0009] 運(yùn)樣，存在運(yùn)樣的問題:使用W往的麥克風(fēng)陣列的集音裝置可能進(jìn)行不適宜作為 集音對象的目的音的校正。
[0010] 本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題而完成的，其目的在于獲得一種使用來到麥克 風(fēng)中的音響進(jìn)行由麥克風(fēng)陣列的多個麥克風(fēng)取得的信號的校正、且降低進(jìn)行不適于作為集 音對象的音響的校正的可能性的集音裝置。
[0011] 用于解決問題的手段
[0012] 本發(fā)明的集音裝置具備：小信號功率取得部，其針對由多個麥克風(fēng)取得的多個輸 入信號中的各個輸入信號，將值比規(guī)定的第1闊值小的輸入信號的功率作為該輸入信號的 小信號功率;校正量設(shè)定部，其根據(jù)輸入信號各自的所述小信號功率求出用于校正多個輸 入信號的各個校正量；W及校正部，其根據(jù)用于校正多個輸入信號的各個校正量來分別校 正輸入信號。
[0013] 本發(fā)明的集音裝置的輸入信號校正方法是運(yùn)樣的方法，該集音裝置根據(jù)由多個麥 克風(fēng)取得的多個輸入信號來生成集音對象的音響的信號，包括W下步驟:將比規(guī)定的闊值 小的輸入信號的功率作為該輸入信號的小信號功率;根據(jù)輸入信號的所述小信號功率求出 用于校正該輸入信號的各個校正量；W及根據(jù)用于校正各個輸入信號的校正量來校正該輸 入信號。
[0014] 本發(fā)明的移動設(shè)備信息系統(tǒng)具備:集音裝置，其對于由多個麥克風(fēng)取得的多個輸 入信號中的各個輸入信號，將值比規(guī)定的闊值小的輸入信號的功率作為該輸入信號的小信 號功率，根據(jù)各個該小信號功率，求出用于校正與該小信號功率對應(yīng)的輸入信號的校正量， 生成輸出信號，該輸出信號是使用根據(jù)各個該校正量分別對所述多個輸入信號進(jìn)行校正后 的信號來對作為集音對象的音響進(jìn)行強(qiáng)調(diào)而得到的；W及根據(jù)該集音裝置輸出的輸出信號 的聲音識別結(jié)果進(jìn)行處理的路徑引導(dǎo)裝置、使用集音裝置的輸出信號的通話裝置W及使用 集音裝置的輸出信號的主動消音裝置的至少任意一個裝置。
[0015] 發(fā)明的效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的集音裝置，對于來自構(gòu)成麥克風(fēng)陣列的各麥克風(fēng)的輸入信號，將比 規(guī)定的第1闊值小的功率作為各個輸入信號的小信號功率，根據(jù)該小信號功率求出用于校 正各個輸入信號的校正量，利用求得的校正量來校正各輸入信號，因此，能夠獲得降低進(jìn)行 不適于作為集音對象的音響的校正的可能性的集音裝置。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的集音裝置的輸入信號校正方法，對于來自構(gòu)成麥克風(fēng)陣列的各麥克 風(fēng)的輸入信號，將比規(guī)定的第1闊值小的功率作為各個輸入信號的小信號功率，根據(jù)該小信 號功率求出用于校正各個輸入信號的校正量，利用求得的校正量來校正各輸入信號，因此， 能夠進(jìn)行降低進(jìn)行不適于作為集音對象的音響的校正的可能性的校正。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的移動設(shè)備信息系統(tǒng)，集音裝置對于由多個麥克風(fēng)取得的多個輸入信 號的各個輸入信號，將值比規(guī)定的闊值小的輸入信號的功率作為該輸入信號的小信號功 率，根據(jù)各個該小信號功率求出用于校正與該小信號功率對應(yīng)的輸入信號的校正量，輸出 輸出信號，該輸出信號是使用根據(jù)各個該校正量分別對多個輸入信號進(jìn)行校正后的信號來 強(qiáng)調(diào)作為集音對象的音響而得到的，路徑引導(dǎo)裝置、通話裝置或主動消音裝置通過使用該 良好的音響的信號，能夠W更良好的性能進(jìn)行動作。
【附圖說明】
[0019] 圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的集音裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0020] 圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的集音裝置的信號校正部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0021] 圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的集音裝置的小信號功率取得部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0022] 圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的集音裝置的處理流程的流程圖。
[0023] 圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的集音裝置的輸入信號的功率和小信號功率闊值 的一例的曲線圖。
[0024] 圖6是將圖5所示的曲線圖的一部分沿縱軸方向放大后的曲線圖。
[0025] 圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的集音裝置的信號校正部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026] 圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的集音裝置的信號校正部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0027] 圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的集音裝置的信號校正部的變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0028] 圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的車載信息系統(tǒng)(移動設(shè)備信息系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)的框 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] W下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。并且，在所參照的附圖中，對相同 的部分或相當(dāng)?shù)牟糠指郊酉嗤臉?biāo)號。
[0030] 實(shí)施方式1.
[0031] 圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的集音裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。本實(shí)施方式的集音裝置 具備信號校正部1和信號處理部2,其中，信號校正部1對在構(gòu)成麥克風(fēng)陣列20的多個麥克風(fēng) 2h~21n(N為2W上的自然數(shù)）中取得的音響的信號(輸入信號)進(jìn)行校正，信號處理部2對由 信號校正部1校正后的信號進(jìn)行處理。并且，在之后的說明中，例如在無需區(qū)別特定的麥克 風(fēng)的情況下，有時簡稱為麥克風(fēng)21。運(yùn)在其他框圖和信號的標(biāo)記中也相同。
[0032] 在圖1中，將被輸入到信號校正部1的輸入信號xim(n)~xim(n)作為下述運(yùn)樣的 信號:集音裝置所具備的AD(模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換器(未圖示)對麥克風(fēng)2h~21n取得的音響的電 信號進(jìn)行數(shù)字化，按照規(guī)定的采樣頻率(例如8曲Z)進(jìn)行采樣，分割成每個規(guī)定時間（例如每 10毫秒)的帖。在此，η表示用于識別被分割的各個帖的帖編號。并且，在之后的說明中，有時 省略(η)而只是表示為xim運(yùn)樣的情況。
[0033] 圖2是示出信號校正部1的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。信號校正部1由小信號功率取得部 3i~3n、校正量設(shè)定部4、校正部5i~5n構(gòu)成。小信號功率取得部3對于被輸入的輸入信號 xin，將值比規(guī)定的第1闊值小的輸入信號xin的功率確定為小信號功率Pmin并輸出。校正量 設(shè)定部4根據(jù)小信號功率取得部3輸出的小信號功率化in,確定對與各小信號功率對應(yīng)的輸 入信號xin進(jìn)行校正的校正量。校正部5根據(jù)由校正量設(shè)定部4確定的各個校正量來校正輸 入信號xin。在此，雖然與N個輸入信號xim~xim對應(yīng)地具備N個小信號功率取得部3i~3n， 但是，也可W構(gòu)成為1個塊(block)處理多個輸入信號。運(yùn)對于校正部5i~5n等也相同。
[0034] 圖3是示出小信號功率取得部3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的框圖。小信號功率取得部3由 下述部分構(gòu)成:功率計算部6，其計算輸入信號xin的功率;最小值跟蹤部7，其求出功率的最 小值的長期平均值;闊值計算部8,其根據(jù)功率的最小值的長期平均值計算第1闊值；W及比 較部9,其對輸入信號xin的功率與第1闊值進(jìn)行比較，輸出小信號功率Pmin。小信號功率取 得部3i~3n具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0035] 上述的信號校正部1和信號處理部2、還有構(gòu)成信號校正部1的小信號功率取得部 3、校正量設(shè)定部4、校正部5、構(gòu)成小信號功率取得部3的功率計算部6、最小值跟蹤部7、闊值 計算部8、比較部9可W通過由通用處理器或DSP(Digi1:al Si即al P;rocesso;r)、RAM(Random Access Memory)等周邊電路構(gòu)成的硬件W及由處理器執(zhí)行的軟件得W實(shí)現(xiàn)。另外，運(yùn)些各 塊還可W通過ASIC(Application Specific Integrated Cir州it)等硬件得W實(shí)現(xiàn)。
[0036] 接下來，對本實(shí)施方式的集音裝置的動作進(jìn)行說明。圖4是示出本實(shí)施方式的集音 裝置的處理流程的流程圖。
[0037] 首先，信號校正部1接收包含麥克風(fēng)陣列20的麥克風(fēng)21i~21n取得的聲音或音樂等 目的音、W及背景噪音等目的音W外的噪音的輸入音的輸入信號xini(n)~xinN(n) (STlOO)o
[0038] 小信號功率取得部3i~3n處理被輸入至信號校正部1的輸入信號xim(n)~xinN (η)，輸出輸入信號xini(n)~xinN(n)的各個小信號功率F*mini(n)~F*minN(n)。W下，參照圖 3和圖4對小信號功率取得部3進(jìn)行的處理的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。
[0039] 首先，小信號功率取得部3的功率計算部6利用下式（1)根據(jù)輸入信號xin(n)計算 輸入信號的當(dāng)前的帖的功率，輸出輸入信號功率Pin(nKSTlOl)。在式（1)中，η為帖編號，t 為表示帖內(nèi)的離散時間的編號。xin(n，t)針對輸入信號xin(n)表示帖η的時刻t的振幅。在 采樣頻率8曲Z、10毫秒的帖的情況下，M=80。
[0040]
媒
[0041 ]接收到功率計算部6輸出的輸入信號功率Pin(n)后的最小值跟蹤部7跟蹤輸入信 號功率Pin(n)的最小值(最小功率），計算最小值的長期平均值(ST102)。具體而言，最小值 跟蹤部7根據(jù)下式(2)計算輸入信號功率Pin(n)的最小值的長期平均值Ptr(n)。最小值跟蹤 部7將計算出的長期平均值Ptr(n)輸出至闊值計算部8。
[0042]
[0043] 在式（2)中，α為用于遺忘的時間常數(shù)，例如在下式(3)中給出。在式(3)中，PNP0W_ ΤΗ為預(yù)先規(guī)定的闊值。在輸入信號功率Pin(n)比PNP0W_TH大的情況下，通過將遺忘系數(shù)α設(shè) 為較大的值，使遺忘速度變緩。由此，在輸入信號xin(n)中混入了作為目的音的聲音等的大 功率成分的情況下，能夠抑制目的音的功率對輸入信號功率Pin(n)的最小值的長期平均值 Ptr(n)造成影響，能夠提高輸入信號功率Pin(n)的最小值的跟蹤精度。
[0044]
[0045] 接下來，闊值計算部8根據(jù)下式(4)，使被輸入的長期平均值Ptr(n)與規(guī)定的數(shù)值 PADD(n)相加，規(guī)定作為輸入信號xin(n)的第1闊值的小信號功率闊值Pth(n)并輸出 (ST103)。本實(shí)施方式中的數(shù)值PADD(n)的優(yōu)選的一例為固定值的3地。但是，也可W根據(jù)輸 入音的種類等例如按每個帖來適當(dāng)進(jìn)行變更，W便能夠良好地進(jìn)行輸入信號的校正。
[0046] Pth(n)=Ptr(n)+PADD(n) (4)
[0047] 接下來，比較部9根據(jù)下式巧)對輸入信號功率Pin(n)和小信號功率闊值Pth(n)進(jìn) 行比較，求出輸入信號xin(n)的小信號功率化in(n)并輸出（ST104)。在Pin(n)低于Pth(n) 的情況下，將Pin(n)作為化in(n)輸出。另一方面，在Pin(n)為Pth(n) W上的情況下，輸出前 一帖的值即Ftain(n-l)。
[004引
[0049]比較部9存儲輸出的輸入信號xin(n)的小信號功率化in(n)，W便在下一個帖的處 理中使用。
[0050] 使用圖5和圖6所示的曲線圖對本實(shí)施方式中的小信號功率取得部3的動作原理進(jìn) 行說明。在圖5中，（A)示出伴隨著取得聲音而得到的輸入信號xin的時間經(jīng)過的波形的變 化，（B)示出伴隨著該輸入信號xin的功率的時間經(jīng)過的變化。圖5的(B)中，實(shí)線B1表示功率 計算部6計算出的輸入信號功率Pin。另外，粗實(shí)線B2為闊值計算部8計算出的小信號功率闊 值Pth。圖6是將圖5的(B)的一部分沿縱軸方向放大后的曲線圖。
[0051] 在圖5、圖6所示的輸入信號功率Pin為小信號功率闊值PthW上的區(qū)間的帖中，將 前一帖的小信號功率化in作為該帖的小信號功率化in,而不是將輸入信號功率Pin作為該 帖的小信號功率Pmin，因此，能夠抑制包含有作為目的音的聲音的區(qū)間的輸入信號功率Pin 對小信號功率化in產(chǎn)生的影響。
[0052] 接收到小信號功率取得部3i~3n各自輸出的小信號功率化im(n)~化iriN(n)的校 正量設(shè)定部4計算并求出用于校正各麥克風(fēng)21的增益的校正量即校正增益g(n)(ST105)。在 此，作為校正量的計算的一例，對W麥克風(fēng)2h為基準(zhǔn)的示例進(jìn)行說明。也可W不W麥克風(fēng) 2li為基準(zhǔn)，而是W其他麥克風(fēng)212~2In中的任意麥克風(fēng)為基準(zhǔn)。例如，在預(yù)先知道目的首的 聲源的位置的情況下，可最靠近聲源的麥克風(fēng)21為基準(zhǔn)。并且，通過W任意麥克風(fēng)21為 基準(zhǔn)，可W不必預(yù)先確定用于求出校正量的功率的基準(zhǔn)。
[0053] 對校正量的計算的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。校正量設(shè)定部4W麥克風(fēng)2h的小信號功率 Pmim(n)為基準(zhǔn)，W使麥克風(fēng)21i~21n的小信號功率Pmim(n)~Pmim(n)各自成為同一電平 的方式，根據(jù)下式(6)計算校正增益gm(n)。!!!為m上NW下的自然數(shù)。
[0化4]
[0055] 校正量設(shè)定部4將計算出的校正增益gi(n)~gN(n)分別輸出至校正部5i~5n。接收 到校正增益gi(n)~gN(n)的校正部5i~5n根據(jù)下式(7)對輸入信號xini(n)~xinN(n)進(jìn)行校 正(ST106)。在此，m為上NW下的自然數(shù)。在W麥克風(fēng)211為基準(zhǔn)的情況下，根據(jù)式(6)，針 對輸入信號xim(n)的校正增益gi(n)為1.0,因此，xim(n)=yim(n)。校正部引尋對輸入信 號xim(n)~xim(n)進(jìn)行校正后的信號(稱作校正信號)yim(n)~^nN(n)輸出至信號處理 部2。
[0056] yinm(n) = gm(n) · xinm(n) (7)
[0057] 在接收到校正信號yini(n)~yiriN(n)的信號處理部2中，使用校正信號yini(n)~ yim(n)進(jìn)行例如延遲求和法、最大似然法等公知的強(qiáng)調(diào)處理來輸出輸出信號（ST107)。
[0058] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的集音裝置，對于來自麥克風(fēng)陣列的各麥克風(fēng)的各輸 入信號，跟蹤功率的最小值，規(guī)定作為各輸入信號的功率的第1闊值的小信號功率闊值，將 值比該小信號功率闊值小的輸入信號的功率確定為小信號功率，根據(jù)小信號功率計算對來 自各麥克風(fēng)的輸入信號進(jìn)行校正的校正量。
[0059] 由此，能夠根據(jù)功率比規(guī)定的闊值小的輸入信號進(jìn)行輸入信號的校正，因此，能夠 降低進(jìn)行不適于作為集音對象的音響的校正的可能性，能夠進(jìn)行由麥克風(fēng)取得的輸入信號 的校正。運(yùn)是因為，例如背景噪音等那樣的無定向性的音響適于進(jìn)行用于縮小麥克風(fēng)特性 差異的輸入信號的校正，可W將功率較小的輸入信號看作擴(kuò)散的無定向性的音響的信號。
[0060] 另外，由于跟蹤來自麥克風(fēng)的輸入信號的功率的最小值來規(guī)定第1闊值，因此，無 需預(yù)先確定該闊值，就能夠靈活地與集音裝置的使用環(huán)境相對應(yīng)地校正麥克風(fēng)之間的特性 差。
[0061] 實(shí)施方式2.
[0062] 在實(shí)施方式1中，進(jìn)行與輸入信號的功率的最小值(最小功率)對應(yīng)的控制，但也可 W通過分析輸入信號的狀態(tài)來提高校正的精度。
[0063] 圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的集音裝置的信號校正部化的結(jié)構(gòu)的框圖。實(shí)施方 式2的集音裝置的整體結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同。圖7中，與實(shí)施方式1不同的是，具備分析輸入 信號的信號判定部10,信號判定部10的分析結(jié)果輸入至小信號功率取得部3b。
[0064] 信號判定部10可W與其他塊相同地通過處理器W及由處理器執(zhí)行的程序來實(shí)現(xiàn)、 或者通過ASIC等硬件來實(shí)現(xiàn)。
[0065] W與實(shí)施方式1的差異為中屯、。對本實(shí)施方式的集音裝置的動作進(jìn)行說明。信號校 正部化與實(shí)施方式1相同地接收輸入信號xim(n)~xim(n)。在本實(shí)施方式中，首先，信號判 定部10分析接收到的輸入信號xim(n)~xim(n)。然后，信號判定部10判定所接收到的輸入 信號xim例如是聲音還是噪音，將其結(jié)果作為判定信息輸出至小信號功率取得部3b。作為 分析輸入信號xim(n)~xim(n)的方法，例如可W使用自相關(guān)分析等方法。在小信號功率取 得部3b中，根據(jù)被輸入的判定信息，例如在輸入信號不是噪音的情況下，停止最小功率的跟 蹤，在判定為噪音的情況下，進(jìn)行最小功率的跟蹤。除此之外的處理與實(shí)施方式1相同。
[0066] 根據(jù)本實(shí)施方式，通過使用對輸入信號的狀態(tài)進(jìn)行分析后的結(jié)果來控制最小功率 的跟蹤處理，能夠進(jìn)行更高精度的跟蹤，能夠進(jìn)行精確的增益校正。運(yùn)對于在輸入信號中頻 繁地混入聲音的情況、或者由于麥克風(fēng)被敲打等而導(dǎo)致高級別的噪音混入的情況等特別有 效。
[0067] 實(shí)施方式3.
[0068] 在實(shí)施方式1中，進(jìn)行了與輸入信號的全部頻帯的最小功率對應(yīng)的控制，但是也可 W將輸入信號變換成頻域，按照輸入信號的每個頻譜成分、或每個帶寬而對校正進(jìn)行細(xì)分， 從而進(jìn)行更加細(xì)致的校正。
[0069] 圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的集音裝置的信號校正部Ic的結(jié)構(gòu)的框圖。實(shí)施方 式3的集音裝置的整體結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同。在圖8中，與實(shí)施方式1不同的是，具備:FFT部 (頻譜變換部）11，其針對輸入信號進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT:化St Fourier Transform)處 理；和IFFT部(頻譜逆變換部）12，其針對校正后的信號進(jìn)行FFT(IFFT: Inverse FFT)逆處 理。其他結(jié)構(gòu)與圖2相同，但是，小信號功率提取部3c、校正量設(shè)定部4c、校正部5cW頻譜作 為處理對象。
[0070] FFT部11JFFT部12可W與其他塊相同地通過處理器W及由處理器執(zhí)行的程序來 實(shí)現(xiàn)、或者通過ASIC等硬件來實(shí)現(xiàn)。
[0071] 接下來，W與實(shí)施方式1的差異為中屯、，對本實(shí)施方式的集音裝置的動作進(jìn)行說 明。由于FFT處理和IFFT處理為公知技術(shù)，因此，省略詳細(xì)的說明。在本實(shí)施方式的信號校正 部Ic中，首先，F(xiàn)FT部11對輸入的輸入信號xin(n)進(jìn)行FFT處理。具體而言，進(jìn)行下式(8)所示 的FFT分析，將輸入信號xin(n)變換為功率譜Xin(n，k)。在此，F(xiàn)FT( ·)表示FFT分析，K由通 過該處理而求出的功率譜的總數(shù)，k為對求得的功率譜標(biāo)記的0至K-1的編號(頻譜編號）。在 圖8中，省略了頻譜編號的標(biāo)記。
[0072] Xin(n，k)=FFT(xin(n)) k = 0，. . .，Κ-1 (8)
[0073] 當(dāng)小信號功率取得部3c接收到FFT部11輸出的功率譜Xin(n，k)時，利用與上述實(shí) 施方式1相同的方法，按照每個頻譜求出作為第2闊值的功率譜的闊值，根據(jù)該闊值確定小 信號功率譜Xmin(n，k)并輸出。
[0074] 接下來，校正量設(shè)定部4c使用與輸入信號xini(n)~xiriN(n)各自對應(yīng)的小信號功 率譜Xmini (η，k)~Xmim(η，k)，利用與實(shí)施方式1相同的方法計算每個頻譜的校正量即頻譜 校正增益Gi(n，k)~GN(n，k)。
[0075] 接下來，校正部5c針對對應(yīng)的輸入信號xin(n)的功率譜Xin(n，k)，利用下式(9)按 照每個頻譜進(jìn)行校正。在此，m為上NW下的自然數(shù)。
[0076] Yinm(n，k)=Gm(n，k) · Xinm(n，k) k = 0,. . .，Κ-1 (9)
[0077] 然后，IFFT部12利用IFFT處理將對應(yīng)的校正后的功率譜5dm(n，k)~yim(n，k)分 別再次變換為時域信號，將校正信號yim(n)~yim(n)輸出至信號處理部2。之后的處理與 實(shí)施方式1相同。
[0078] 根據(jù)本實(shí)施方式3,通過按照對輸入信號xin(n)進(jìn)行FFT處理而求得的每個功率譜 計算校正量來進(jìn)行校正，因此，不是針對輸入信號整體，而是能夠按照每個頻譜成分或每個 帶寬使頻率特性W及振幅一致，從而能夠進(jìn)行更加精確的校正。
[0079] 另外，作為上述的實(shí)施方式3的變形例，如圖9所示，也可W構(gòu)成為具備信號判定部 lOd，其針對輸入信號的頻譜進(jìn)行與實(shí)施方式2相同的輸入信號的分析，小信號功率取得部 3d使用信號判定部lOd輸出的判定信息進(jìn)行與實(shí)施方式2相同的處理。
[0080] 實(shí)施方式4.
[0081] 對上述的實(shí)施方式1至實(shí)施方式3中說明的集音裝置組裝至具備搭載于汽車、船舶 等移動設(shè)備上的路徑引導(dǎo)裝置或通話裝置等的移動設(shè)備信息系統(tǒng)中的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 W下，將車載信息系統(tǒng)作為移動設(shè)備信息系統(tǒng)的示例進(jìn)行說明。
[0082] 圖10是示出本實(shí)施方式的車載信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的框圖。本實(shí)施方式的車載 信息系統(tǒng)具備上述的實(shí)施方式1至3的任意實(shí)施方式的集音裝置100、路徑引導(dǎo)裝置101、聲 音識別裝置102、通話裝置103、主動消音裝置104、麥克風(fēng)陣列20、顯示裝置105、通信裝置 106、揚(yáng)聲器107。圖10所示的結(jié)構(gòu)為一個示例，除此之外，還可W將各種裝置組合起來。
[0083] 接下來，對該車載信息系統(tǒng)的動作進(jìn)行說明。麥克風(fēng)陣列20將取得的音響的信號 輸入至集音裝置100。集音裝置100進(jìn)行在實(shí)施方式1至實(shí)施方式3中說明的任意動作，輸出 輸出信號。聲音識別裝置102、通話裝置103、主動消音裝置104接收集音裝置100輸出的輸出 信號。
[0084] 聲音識別裝置102對所接收的集音裝置100的輸出信號進(jìn)行聲音識別處理，將使用 者發(fā)出的指示等輸出至路徑引導(dǎo)裝置101或通話裝置103。接收到來自聲音識別裝置102的 指示的路徑引導(dǎo)裝置101實(shí)施被指定的路徑引導(dǎo)處理，利用顯示裝置105顯示路徑引導(dǎo)圖 像、或?qū)⒙窂揭龑?dǎo)聲音等從揚(yáng)聲器107輸出。
[0085] 另外，接收到來自聲音識別裝置102的指示的通話裝置103控制通信裝置106。例 如，在為通話開始的指示的情況下，通話裝置103進(jìn)行控制W使通信裝置106連接與通信對 象之間的通信線路。然后，將從集音裝置100接收到的輸出信號輸出至通信裝置106。通信裝 置106經(jīng)由通信線路與通信對象進(jìn)行通信，將接收到的信號輸出至通話裝置103。通話裝置 103將從通信裝置106接收到的信號從揚(yáng)聲器107輸出。
[0086] 另外，主動消音裝置104使用從集音裝置100接收到的輸出信號來預(yù)測車廂內(nèi)的環(huán) 境噪音，生成抵消該環(huán)境噪音的音響信號并從揚(yáng)聲器107輸出，降低車廂內(nèi)的噪音。
[0087] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，車載信息系統(tǒng)的集音裝置100能夠使用來到麥克風(fēng)中 的音響來降低進(jìn)行不適于作為集音對象的音響的校正的可能性，由此進(jìn)行由麥克風(fēng)取得的 信號的校正，因此，能夠獲得良好的輸出信號。由此，能夠提高車載信息系統(tǒng)具備的裝置所 進(jìn)行的、使用由麥克風(fēng)取得的聲音等音響進(jìn)行的處理的性能。
[0088] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0089] 如上所述，本發(fā)明的集音裝置或集音方法不需要進(jìn)行集音的目的音，W使麥克風(fēng) 之間的特性差異變小的方式對麥克風(fēng)陣列取得的音響的信號進(jìn)行校正，由此，能夠生成良 好的集音后的音響的信號，因此，在車載導(dǎo)航裝置運(yùn)樣的車載信息系統(tǒng)等的根據(jù)進(jìn)行集音 后的音響實(shí)施處理的系統(tǒng)中有用。
[0090] 標(biāo)號說明
[0091] 1、化、1。、1(1:信號校正部；2:信號處理部；3、313、3(3、3(1:小信號功率取得部;4、4。 校正量設(shè)定部；5、5c :校正部;6 :功率計算部；7:最小值跟蹤部；8:闊值計算部；9:比較部； 10、10d:信號判定部；10:FFT部(頻譜變換部）；ll:IFFT部(頻譜逆變換部）；20:麥克風(fēng)陣列； 21:麥克風(fēng)；100:集音裝置；101:路徑引導(dǎo)裝置；102:聲音識別裝置；103:通話裝置；104:主 動消音裝置;105:顯示裝置;106:通信裝置;107:揚(yáng)聲器。
【主權(quán)項】
1. 一種集音裝置，其特征在于， 所述集音裝置具備： 小信號功率取得部，其針對由多個麥克風(fēng)取得的多個輸入信號中的各個輸入信號，將 值比規(guī)定的第1閾值小的所述輸入信號的功率作為該輸入信號的小信號功率； 校正量設(shè)定部，其根據(jù)所述輸入信號各自的所述小信號功率求出用于校正所述多個輸 入信號的各個校正量；以及 校正部，其根據(jù)用于校正所述多個輸入信號的各個所述校正量來分別校正所述輸入信 號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集音裝置，其特征在于， 所述小信號功率提取部針對所述多個輸入信號中的各個輸入信號，根據(jù)所述輸入信號 的功率的最小值的長期平均值規(guī)定所述第1閾值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集音裝置，其特征在于， 所述校正量設(shè)定部以所述多個輸入信號中的各個輸入信號的所述小信號功率中的任 意一個為基準(zhǔn)，根據(jù)要用校正量進(jìn)行校正的所述輸入信號的所述小信號功率以及作為所述 基準(zhǔn)的小信號功率求出用于校正所述多個輸入信號的各個所述校正量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的集音裝置，其特征在于， 所述集音裝置具備： 頻譜變換部，其將所述輸入信號變換為作為頻域信號的頻譜;和 頻譜逆變換部，其將作為頻域信號的頻譜變換為時域信號， 所述小信號功率取得部將比針對由所述頻譜變換部變換后的所述輸入信號的頻譜規(guī) 定的第2閾值小的所述輸入信號的功率譜作為該輸入信號的小信號功率譜， 所述校正量設(shè)定部根據(jù)所述輸入信號的所述小信號功率譜，求出用于校正該輸入信號 的頻譜的校正量， 所述校正部根據(jù)由所述校正量設(shè)定部求出的用于校正所述輸入信號的頻譜的校正量 來校正該輸入信號的頻譜， 所述頻譜逆變換部將在所述校正部中校正后的所述輸入信號的頻譜變換為時域信號。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的集音裝置，其特征在于， 所述集音裝置具備信號判定部，該信號判定部分析所述輸入信號，輸出判定該輸入信 號的狀態(tài)而得到的判定信息， 所述小信號功率取得部使用所述判定信息實(shí)施取得所述小信號功率或小信號功率譜 的處理。6. -種集音裝置的輸入信號校正方法，該集音裝置根據(jù)由多個麥克風(fēng)取得的多個輸入 信號來生成集音對象的音響的信號，其特征在于，包括以下步驟： 將比規(guī)定的閾值小的所述輸入信號的功率作為該輸入信號的小信號功率； 根據(jù)所述輸入信號的所述小信號功率，求出用于校正該輸入信號的各個校正量；以及 根據(jù)用于校正各個所述輸入信號的所述校正量來校正該輸入信號。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的集音裝置的輸入信號校正方法，其特征在于， 包括以下步驟： 計算所述多個輸入信號中的各個輸入信號的所述功率； 針對所述多個輸入信號中的各個輸入信號求出所述功率的最小值的長期平均值；以及 根據(jù)所述多個輸入信號中的各個輸入信號的所述長期平均值，分別規(guī)定與該長期平均 值對應(yīng)的所述輸入信號的所述閾值。8. -種移動設(shè)備信息系統(tǒng)，其特征在于， 所述移動設(shè)備信息系統(tǒng)具備： 集音裝置，其對于由多個麥克風(fēng)取得的多個輸入信號中的各個輸入信號，將值比規(guī)定 的閾值小的所述輸入信號的功率作為該輸入信號的小信號功率，根據(jù)各個小信號功率，求 出用于校正與該小信號功率對應(yīng)的所述輸入信號的校正量，生成輸出信號，該輸出信號是 使用根據(jù)各個該校正量分別對所述多個輸入信號進(jìn)行校正后的信號來對作為集音對象的 音響進(jìn)行強(qiáng)調(diào)而得到的；以及 根據(jù)所述集音裝置輸出的所述輸出信號的聲音識別結(jié)果進(jìn)行處理的路徑引導(dǎo)裝置、使 用所述輸出信號的通話裝置以及使用所述輸出信號的主動消音裝置中的至少任意一個裝 置。
【文檔編號】G10L21/0316GK105830152SQ201480068414
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年1月28日
【發(fā)明人】古田訓(xùn)
【申請人】三菱電機(jī)株式會社