專利名稱:聲音獲取方法和聲音獲取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及聲音獲取方法和聲音獲取裝置,更具體地說,涉及到從多個(gè)語音聲源中獲取語音并在輸出前調(diào)節(jié)它們的音量的聲音獲取方法和聲音獲取裝置。
背景技術(shù):
例如,在遠(yuǎn)程電信會(huì)議中,人們在不同的遠(yuǎn)程區(qū)域參加,如果在每個(gè)地方只用一個(gè)麥克風(fēng)去獲取在每個(gè)遠(yuǎn)程區(qū)域內(nèi)的坐在不同位置的多個(gè)與會(huì)人員的語音,接收到的信號(hào)電平會(huì)因?yàn)榕c會(huì)人員距麥克風(fēng)的距離不同和他們語音音量的不同而差異巨大。在遠(yuǎn)程接收端再現(xiàn)的語音在音量上與在傳輸端的與會(huì)人員的差別巨大,有時(shí),幾乎不能將一個(gè)與會(huì)人員與另一個(gè)與會(huì)人員區(qū)分開。
圖17按方塊圖的形式描述了所公開的傳統(tǒng)聲音獲取裝置的基本結(jié)構(gòu),例如,日本專利申請Kokai Publication 8-250944。傳統(tǒng)的聲音獲取裝置由麥克風(fēng)41、功率計(jì)算部42、放大因數(shù)(factor)設(shè)置部43和放大器44組成。功率計(jì)算部42計(jì)算被麥克風(fēng)41所接收的信號(hào)的長時(shí)間(long-time)平均功率Pave。長時(shí)間平均功率能夠通過將信號(hào)平方并將平方后的輸出按時(shí)間積分得到。接著,放大因數(shù)設(shè)置部43基于通過功率計(jì)算部42計(jì)算得到的接收信號(hào)的長時(shí)間平均功率Pave和預(yù)定期望發(fā)送電平Popt設(shè)定放大因數(shù)G。放大因數(shù)G能夠通過,例如下面的等式(1)計(jì)算出。
G=(Popt/Pave)1/2(1)放大器44通過設(shè)定的放大因數(shù)G放大麥克風(fēng)接收的信號(hào)并輸出放大的信號(hào)。
通過處理上述的步驟,輸出信號(hào)功率達(dá)到期望發(fā)送電平Popt,根據(jù)它音量能夠自動(dòng)調(diào)整。但是,傳統(tǒng)的聲音獲取方法,由于放大因數(shù)是基于長時(shí)間平均功率確定的,在設(shè)定合適的放大因數(shù)的過程中會(huì)產(chǎn)生幾到十幾秒的延遲。因此,在多個(gè)說話者出席并且他們的語音被麥克風(fēng)以不同的電平獲取的情形下,會(huì)產(chǎn)生問題即只要說話者從一個(gè)變?yōu)榱硪粋€(gè),設(shè)定合適的放大因數(shù)會(huì)延遲,結(jié)果造成語音在不合適的音量下被再現(xiàn)。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供聲音獲取裝置和聲音獲取方法,在甚至多個(gè)說話者存在并且他們的語音被麥克風(fēng)以不同電平獲得的情況下,自動(dòng)調(diào)整每個(gè)語音的音量到合適的值,以及實(shí)現(xiàn)該方法的程序。
發(fā)明內(nèi)容
一種根據(jù)本發(fā)明通過多個(gè)通道中的麥克風(fēng)從每個(gè)聲源獲取聲音的聲音獲取方法,包括(a)狀態(tài)決定步驟,包括從所述的多個(gè)通道麥克風(fēng)所接收的信號(hào)中決定話語(utterance)時(shí)段的話語決定步驟;(b)聲源位置探測步驟,即當(dāng)在所述話語決定步驟中決定了話語時(shí)段時(shí),從所述接收信號(hào)中探測所述每個(gè)聲源的位置;(c)頻域轉(zhuǎn)換步驟,即將所述接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);(d)協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟,即計(jì)算所述頻域接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣;(e)協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟,即基于所述聲音位置探測步驟的探測結(jié)果對每個(gè)聲源存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;(f)濾波器系數(shù)計(jì)算步驟,即基于所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣和預(yù)定的輸出電平計(jì)算所述多個(gè)通道中的濾波器系數(shù);(g)濾波步驟,即通過所述多個(gè)通道中的濾波器系數(shù)分別對所述多個(gè)通道中的接收信號(hào)進(jìn)行濾波;和(h)疊加步驟,即將所述多個(gè)通道中的濾波結(jié)果全部疊加,并將疊加后的結(jié)果提供為發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明,通過放置于聲音空間(acoustic space)的多個(gè)通道中的麥克風(fēng)從每個(gè)聲源獲取聲音的聲音獲取裝置,包括狀態(tài)決定部,包括話語決定部,用于從被所述多個(gè)通道的麥克風(fēng)接收的信號(hào)中確定話語時(shí)段;
聲源位置探測部,用于當(dāng)話語持續(xù)時(shí)段被所述話語決定部決定后從所述接收信號(hào)中探測所述每個(gè)聲源的位置;頻域轉(zhuǎn)換部,用于將所述接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);協(xié)方差矩陣計(jì)算部,用于計(jì)算所述多個(gè)通道的所述頻域接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣;協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部,用于基于通過所述聲音位置探測部探測的結(jié)果對所述每個(gè)聲源存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;濾波器系數(shù)計(jì)算部,用于通過利用所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣計(jì)算所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù)以使所述每個(gè)聲源的發(fā)送信號(hào)電平變?yōu)槠谕碾娖剑凰龆鄠€(gè)通道的濾波器,用于通過利用所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù)分別對所述麥克風(fēng)接收的信號(hào)進(jìn)行濾波;和加法器,用于將所述多個(gè)通道的所述濾波器的輸出全部疊加并將疊加后的輸出提供為發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面,一種語音獲取方法,用于通過聲音空間中至少一個(gè)通道的麥克風(fēng)從至少一個(gè)聲源獲取語音,而在該空間內(nèi)接收的信號(hào)通過擴(kuò)音器再現(xiàn),包括(a)狀態(tài)確定步驟,即從通過所述的至少一個(gè)通道的所述麥克風(fēng)獲取的聲音和所述接收到的信號(hào)確定話語時(shí)段和接收時(shí)段;(b)頻域轉(zhuǎn)換步驟,即將所述獲取的信號(hào)和所述接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);(c)協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟,即根據(jù)所述頻域的獲取信號(hào)和接收信號(hào)在所述話語時(shí)段計(jì)算協(xié)方差矩陣和在所述接收時(shí)段計(jì)算協(xié)方差;(d)協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)階段,即分別對所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;(e)濾波器系數(shù)計(jì)算步驟,即基于所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段所存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣對所述至少一個(gè)通道的所述獲取信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù)和對所述接收信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù),以使回聲,其為包含在所述接收信號(hào)中的接收信號(hào)的組成部分,能被消除;(f)濾波步驟,即利用所述接收信號(hào)的濾波器系數(shù)和所述至少一個(gè)通道的所述獲取信號(hào)的濾波器系數(shù)對所述接收信號(hào)和所述獲取信號(hào)進(jìn)行濾波;和(g)疊加步驟,即將所述濾波的信號(hào)全部疊加并提供疊加后的輸出作為發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面的聲音獲取裝置包括麥克風(fēng),至少在一個(gè)通道中,用于從聲源獲取語音并用于輸出獲取的信號(hào);擴(kuò)音器,用于再現(xiàn)接收的信號(hào);狀態(tài)決定部,用于從所述獲取的信號(hào)和接收的信號(hào)中決定話語時(shí)段和接收時(shí)段;頻域轉(zhuǎn)換部,用于將所述獲取信號(hào)和所述接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);協(xié)方差矩陣計(jì)算部,用于分別對所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段的所述獲取和接收的信號(hào)計(jì)算協(xié)方差矩陣;協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部,用于分別為所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;濾波器系數(shù)計(jì)算部,用于基于所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣為所述至少一個(gè)通道的獲取信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù)和為所述接收信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù)以消除所述接收信號(hào)內(nèi)的回聲;獲取信號(hào)濾波器和接收信號(hào)濾波器,在其內(nèi)為所述獲取信號(hào)和所述接收信號(hào)設(shè)定了濾波器系數(shù),用于濾波所述獲取信號(hào)和濾波所述接收信號(hào);和加法器,用于全部疊加所述獲取信號(hào)濾波器和所述接收信號(hào)濾波器的輸出,并且用于提供疊加后的信號(hào)作為發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明,甚至當(dāng)存在多個(gè)說話者并且他們的聲音被多個(gè)麥克風(fēng)以不同的電平獲取時(shí),麥克風(fēng)的方向性可以正確的被控制以對每個(gè)說話者自動(dòng)調(diào)節(jié)語音的音量到合適的值。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的方塊圖。
圖2是展示圖1中狀態(tài)決定部14的結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例的方塊圖。
圖3是展示圖1中聲源位置探測部15的結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例的方塊圖。
圖4是展示圖1中濾波器系數(shù)計(jì)算部21的結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例的方塊圖。
圖5是展示利用圖1的聲音獲取裝置的聲音獲取方法的第一個(gè)范例的流程圖。
圖6是展示利用圖1的聲音獲取裝置的聲音獲取方法的第二個(gè)范例的流程圖。
圖7是展示利用圖1的聲音獲取裝置的聲音獲取方法的第三個(gè)范例的流程圖。
圖8是說明根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的方塊圖。
圖9是圖8中狀態(tài)決定部14的結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例的方塊圖。
圖10是說明根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的方塊圖。
圖11是展示圖7中狀態(tài)決定部14的結(jié)構(gòu)的范例的方塊圖。
圖12是說明根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的方塊圖。
圖13是說明根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的方塊圖。
圖14是展示圖14中加權(quán)因數(shù)設(shè)定部21H的結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例的方塊圖。
圖15是展示圖4中加權(quán)因數(shù)設(shè)定部21H的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)范例的方塊圖。
圖16是展示圖4中白化部21J的結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例的方塊圖。
圖17是展示當(dāng)每個(gè)實(shí)施例含協(xié)方差矩陣平均功能時(shí)用到的協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18的一個(gè)范例的方塊圖。
圖18A是展示在第一個(gè)實(shí)施例處理之前的說話者A和B的模擬語音波形的圖。
圖18B是展示在第一個(gè)實(shí)施例處理之后的說話者A和B的模擬語音波形的圖。
圖19是展示模擬的接收和發(fā)送語音波形,它展示了根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例消除回聲和噪聲。
圖20是說明傳統(tǒng)的聲音獲取裝置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
第一個(gè)實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的方塊圖。
該實(shí)施例的聲音獲取裝置包括放置在聲音空間中M個(gè)通道內(nèi)的麥克風(fēng)111到11M,濾波器121至12M,加法器13,狀態(tài)決定部14,聲音位置確定部15,頻域轉(zhuǎn)換部16,協(xié)方差矩陣計(jì)算部17,協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18,獲取聲音電平評估部19,和濾波器系數(shù)計(jì)算部21。
在此實(shí)施例中,在聲音空間中語音聲源91至9K的位置已被探測到,然后獲取信號(hào)的協(xié)方差矩陣在頻域中對各個(gè)語音聲源被計(jì)算和存儲(chǔ),并且這些協(xié)方差矩陣被用于計(jì)算濾波器系數(shù)。這些濾波器系數(shù)用來濾波被麥克風(fēng)獲取的信號(hào),從而控制從各個(gè)語音聲源來的信號(hào)有固定的音量。在此實(shí)施例中,盡管沒有特別說明,假定從麥克風(fēng)111至11M的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào),它是由麥克風(fēng)獲取的信號(hào)在預(yù)定的采樣頻率下通過數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到。此假設(shè)也適用于本發(fā)明其它實(shí)施例。
首先,狀態(tài)決定部14探測從每個(gè)被麥克風(fēng)111至11M接收的信號(hào)中探測話語時(shí)段(utterance period)。例如,如圖2所示,在狀態(tài)決定部14中所有從麥克風(fēng)111至11M接收的信號(hào)通過疊加部14A全部疊加起來,然后疊加后的輸出被分別施加到短時(shí)間平均功率計(jì)算部14B和長時(shí)間平均功率計(jì)算部14C來得到短時(shí)間平均功率(例如,大約范圍在0.1到1秒)PavS和長時(shí)間平均功率(例如,大約范圍在1到100秒)PavL,然后短時(shí)間平均功率和長時(shí)間平均功率的比值,RP=PavS/PavL,在除法部14D中計(jì)算出來,并且在話語決定部14E中功率比RP與預(yù)定的話語極限值RthU相比較;如果功率比值超過極限值,那么前者被決定為指示話語時(shí)段。
當(dāng)被狀態(tài)決定部14決定的結(jié)果是話語時(shí)段,聲源位置探測部15估計(jì)聲源的位置。用于估計(jì)聲源位置的方法有,例如,交叉相關(guān)方法。
假設(shè)M(M是等于或大于2的整數(shù))代表麥克風(fēng)的數(shù)目并且τij代表了被第i個(gè)和第j個(gè)麥克風(fēng)11i和11j所獲取的信號(hào)的延遲時(shí)間差(delay timedifference)的測量值。獲取信號(hào)間的延遲時(shí)間差的測量值能夠通過計(jì)算獲取信號(hào)間的交叉相關(guān)和探測其最大峰值位置而得到。接著,假設(shè)第m個(gè)(其中m=1,…,M)麥克風(fēng)的聲音獲取位置被代表為(Xm,Ym,Zm)并且估計(jì)的聲源位置是 獲取信號(hào)間的延遲時(shí)間差的測量值 其可以從這些位置中獲得,用等式(2)表達(dá)。
τ^ij=1c(xi-X^)2+(yi-Y^)2+(zi-Z^)2-1c(xi-X^)2+(yi-Y^)2+(zj-Z^)2---(2)]]>其中c是聲音速度。
接著,獲取信號(hào)間的延遲時(shí)間差的測量值τij和估計(jì)的值 乘以聲音速度c以轉(zhuǎn)換為距離值,其作為從各自獲取語音的麥克風(fēng)的位置到話語聲源間的距離的差的測量和估計(jì)值dij和 這些值的平均平方誤差e(q)通過等式(3)給出。
e(q)=Σi=1M-1Σj=i+1M|dij-d^ij|2]]>=Σi=1M-1Σj=i+1M|dij-(xi-X^)2+(yi-Y^)2+(zi-Z^)2-(xj-X^)2+(yj-Y^)2+(zj-Z^)2|2]]>=Σi=1M-1Σj=i+1M|dij-ri+rj|2---(3)]]>其中q=(X,^Y^,Z^).]]>ri和rj代表了估計(jì)的聲源位置q=(X^,Y^,Z^)]]>和麥克風(fēng)11i和11j間的距離。
通過極小化等式(3)的平均方差e(q)得到解,有可能得到估計(jì)的聲源位置其最小化獲取的信號(hào)間的延遲時(shí)間差的測量值與估計(jì)值間的誤差。此時(shí),盡管由于等式(3)是非線性聯(lián)立方程并且難以解析求解,估計(jì)的聲源位置可以通過利用逐次修正的數(shù)值分析來得到。
為得到最小化等式(3)的估計(jì)的聲源位置 等式(3)的特定點(diǎn)的梯度被計(jì)算,然后估計(jì)的聲源位置在減小誤差直到梯度為零的方向上進(jìn)行修正;因此,估計(jì)的聲源位置通過重復(fù)的對u=0,1,....計(jì)算下面的等式(4)來修正q(u+1)=q(u)-α·grade(q)|q=q(u)---(4)]]>其中α是修正步長,并且它被設(shè)定為α>0的值。q(u)代表q修正了u次,并且q(0)=(X^0,Y^0,Z^0)]]>是當(dāng)u=0時(shí)預(yù)定的任意初始值。grad代表梯度,它表達(dá)為下列等式(5)至(10)。
grade(q)=(∂e(q)∂X^,∂e(q)∂Y^,∂e(q)∂Z^)---(5)]]>∂e(q)∂X^=2Σi=1M-1Σj=i+1M{dij-ri+rj}×{xi-X^ri-xj-X^rj}---(6)]]>∂e(q)∂X^=2Σi=1M-1Σj=i+1M{dij-ri+rj}×{yi-Y^ri-yj-Y^rj}---(7)]]>∂e(q)∂X^=2Σi=1M-1Σj=i+1M{dij-ri+rj}×{zi-Z^ri-zj-Z^rj}---(8)]]>ri=(xi-X^)2+(yi-Y^)2+(zi-Z^)2---(9)]]>
rj=(xj-X^)2+(yi-Y^)2+(zj-Z^)2---(10)]]>如前所述,通過反復(fù)計(jì)算等式(4),在誤差被極小化的地方有可能得到估計(jì)的聲源位置。
圖3以方塊的形式說明聲源位置探測部15的功能結(jié)構(gòu)。在此例中,聲源位置探測部15包括延遲時(shí)間差測量部15A,乘法器15B,距離計(jì)算部15C,平均平方誤差計(jì)算部15D,梯度計(jì)算部15E,相關(guān)決定部15F,和估計(jì)位置更新部15G。
延遲時(shí)間差測量部15A在從一個(gè)語音聲源9k話語時(shí),對每個(gè)(i,j)對通過交叉相關(guān)方案測量延遲時(shí)間差,i=1,2,...,M-1;j=i+1,i+2,...,M基于通過麥克風(fēng)11i和11j接收的信號(hào)。乘法器15B對每個(gè)測量的延遲時(shí)間差τij乘以聲速c以得到聲源與麥克風(fēng)11i和11j間的距離差dij。距離計(jì)算部15C通過等式(9)和(10)計(jì)算,估計(jì)位置更新部15G反饋的估計(jì)的聲源位置 與麥克風(fēng)11i和11j間的距離ri和rj。但是在這種情況下,估計(jì)位置更新部15G將任意初始值 作為首次估計(jì)的聲源位置提供給距離計(jì)算部15C。平均平方誤差計(jì)算部15D利用dij,ri和rj通過等式(3)對所有上述(i,j)對去計(jì)算平均平方誤差。梯度計(jì)算部15F利用當(dāng)前估計(jì)的聲源位置和dij,ri,rj通過等式(6),(7)和(8)計(jì)算平均平方誤差e(q)的梯度grad e(q)。
相關(guān)決定部15F將平均平方誤差的梯度grad e(q)的每個(gè)元素與預(yù)定的極限值eth相比較以決定是否每個(gè)元素小于極限值eth,并且如果是,則輸出那時(shí)的估計(jì)位置聲源位置 如果每個(gè)元素并不都小于eth,則估計(jì)位置更新部15G利用梯度grad e(q)和當(dāng)前估計(jì)位置q=(X^,Y^,Z^)]]>通過等式(4)更新估計(jì)位置,并且將更新后的估計(jì)位置qu+1=(X^,Y^,Z^)]]>提供給距離計(jì)算部15C。距離計(jì)算部15C利用更新的估計(jì)位置 和dij參照前面相同的方式計(jì)算ri和rj;此后,平均平方誤差計(jì)算部15D更新e(q),然后梯度計(jì)算部15E計(jì)算更新的grad e(q),并且相關(guān)決定部15F決定更新的平均平方誤差e(q)是否小于極限值eth。
這樣,估計(jì)位置 的更新被重復(fù)直到平均平方誤差的梯度grad e(q)的每個(gè)元素變得充分小(小于eth),在此附近估計(jì)聲源9k的位置 相似的,其它聲源的位置也被估計(jì)出。
頻域轉(zhuǎn)換部16將每個(gè)麥克風(fēng)獲取的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。例如,獲取信號(hào)的采樣頻率是16kHz,每個(gè)麥克風(fēng)11m(m=1,...,M)的獲取信號(hào)的樣本使用快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform,F(xiàn)FT)處理以每幀256次采樣以得到同樣數(shù)目的頻域信號(hào)樣本Xm(ω)。
接著,協(xié)方差矩陣計(jì)算部17計(jì)算麥克風(fēng)獲取信號(hào)的協(xié)方差并生成協(xié)方差矩陣。假設(shè)X1(ω)至XM(ω)代表對每個(gè)聲源9k通過頻域轉(zhuǎn)換部16得到的麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào),這些信號(hào)的一個(gè)M×M協(xié)方差矩陣RXX(ω)一般表達(dá)為下面的等式(11)。
RXX(ω)=X1(ω)···XM(ω)X1(ω)*···XM(ω)*]]> 其中*代表共軛轉(zhuǎn)置。
接著,協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18,基于聲源位置探測部15的探測結(jié)果,將協(xié)方差矩陣RXX(ω)作為每個(gè)聲源9k的一個(gè)M×M協(xié)方差矩陣RSkSk(ω)存儲(chǔ)起來。
假設(shè)Ak(ω)=(ak1(ω),...,akM(ω))代表每個(gè)聲源9k的M-通道獲取信號(hào)的加權(quán)混合向量,獲取聲音電平估計(jì)部19對每個(gè)聲源9k通過下面的等式(12)利用存儲(chǔ)在協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18中的每個(gè)聲源9k的獲取信號(hào)的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω)計(jì)算獲取的聲音電平。
PSk=1WΣω=0WAk(ω)HRSkSk(ω)Ak(ω)---(12)]]>在上文中,加權(quán)混合向量表示為有可控制的頻率特性的向量Ak(ω)=(ak1(ω),...,akM(ω)),但是如果沒有頻率特征控制是有效的,向量Ak的元素可能是預(yù)先設(shè)定的值ak1,ak2,…,akM。例如,加權(quán)混合向量Ak的元素對每個(gè)聲源9k在對應(yīng)于元素的麥克風(fēng)變得越來越接近聲源9k時(shí),被給定越來越大的值。極端情況下,最接近聲源9k的麥克風(fēng)11m所對應(yīng)的元素有可能設(shè)定為1而對其它元素設(shè)定為0,比如Ak=(0,...,0,akm=1,0,...,0)。下面的描述中,為簡單起見,ak1(ω),…,akM(ω)被簡單表示為ak1,…,akM。
等式(12)中的H表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置,并且Ak(ω)HRSkSk(ω)Ak(ω)能表達(dá)為下面的等式。
Ak(ω)HRSkSk(ω)Ak(ω)]]>=ak1*(ak1X1(ω)X1(ω)*+ak2X2(ω)X1(ω)*+···+akMXM(ω)X1(ω)*)]]>+ak2*(ak1X1(ω)X2(ω)*+ak2X2(ω)X2(ω)*+···+akMXM(ω)X1(ω)*)]]>+akM*(ak1X1(ω)XM(ω)*+ak2X2(ω)XM(ω)*+···+akMXM(ω)XM(ω)*)]]>=Ω(ω)---(13)]]>等式(12)意味著獲取信號(hào)平均功率Psk是通過在由頻域轉(zhuǎn)換部16生成的頻域信號(hào)的頻帶0到W(采樣數(shù)目)上將由等式(13)給出的由Ω(ω)表示的功率譜采樣值(sample value)疊加起來然后將疊加后的值除以W計(jì)算得到。
例如,假設(shè)麥克風(fēng)111距聲源91最近,加權(quán)因數(shù)ak1的值是這樣確定的,被麥克風(fēng)111(第一個(gè)通道)獲取的信號(hào)分配到最大的加權(quán)并且其它通道的獲取信號(hào)的加權(quán)因數(shù)ak2,ak3,…,akM的值都小于ak1。根據(jù)這樣的加權(quán)方案,有可能增加從聲源91獲取的信號(hào)的S/N或比未進(jìn)行這種加權(quán)的情況減小房間反射(room reverberation)的影響。即,每個(gè)聲源9k的加權(quán)混合向量的加權(quán)因數(shù)的最優(yōu)值是被麥克風(fēng)的方向性和布局以及聲源的布局用實(shí)驗(yàn)方法以這樣的方式即增加,例如聲源9k所對應(yīng)的輸出語音信號(hào)的S/N并降低房間反射來預(yù)先確定。但是根據(jù)本發(fā)明,甚至在所有的通道進(jìn)行了相同的加權(quán),從各個(gè)聲源獲取的信號(hào)也能夠控制到期望的電平。
接著,濾波器系數(shù)計(jì)算部21為從每個(gè)聲源以期望的音量獲取語音而計(jì)算濾波器系數(shù)。首先,假定H1(ω)至HM(ω)代表每個(gè)連接到一個(gè)麥克風(fēng)的濾波器121至12M的濾波器系數(shù)的頻域轉(zhuǎn)換后的形式。接著,假定H(ω)代表這些濾波器系數(shù)通過下面的等式(14)構(gòu)成的矩陣。
H(ω)=H1(ω)···HM(ω)---(14)]]>此外,假定XSk,1至XSk,M代表第k個(gè)聲源9k的話語期間每個(gè)麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換的信號(hào)。
在此情形下,濾波器系數(shù)矩陣H(ω)需要滿足的條件是當(dāng)麥克風(fēng)獲取信號(hào)用濾波器系數(shù)矩陣H(ω)濾波并且濾波后的信號(hào)全部疊加時(shí),從每個(gè)聲源來的信號(hào)成分有期望的電平Popt。因此,下面的等式(15)是理想的條件,根據(jù)它通過疊加聲源9k的濾波后的信號(hào)得到的信號(hào)與對從麥克風(fēng)111至11M獲取的信號(hào)的加權(quán)混合向量Ak(ω)乘以期望的增益所得到的信號(hào)相同。
XSk,1(ω)···XSk,M(ω)H(ω)=PoptPSkXSk,1(ω)···XSk,M(ω)Ak(ω)---(15)]]>其中k=1,...,K,k代表聲源數(shù)目。
接著,為得到濾波器系數(shù)矩陣H(ω)通過最小二乘方法求解條件等式(15)而給出下面的等式(16)。
H(ω)={Σk=1KCSkRSkSk(ω)}-1Σk=1KCSkPoptPSkRSkSk(ω)Ak(ω)---(16)]]>其中CSk是加權(quán)因數(shù)其為對第k個(gè)聲源位置施加靈敏度約束。這里所說的靈敏度約束是考慮到聲源位置展平當(dāng)前聲音獲取裝置的頻率特性。該值的增加則增大了所關(guān)注聲源的靈敏度約束,允許扁平的頻率特性的聲音獲取但是對于其它聲源位置損害了頻率特性。因此,最好是CSk通常設(shè)定的值大約在范圍0.1至10之內(nèi)以對所有的聲源施加比較平衡的限制。
圖4以方塊的形式說明用于計(jì)算用等式(16)表示的濾波器系數(shù)的濾波器系數(shù)計(jì)算部21的功能結(jié)構(gòu)。在此例中,協(xié)方差矩陣RS1S1至RSKSK分別對應(yīng)于聲源91至9K,由協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18提供,施加到乘法器21A1至21AK,在那里它們分別乘以由加權(quán)因數(shù)設(shè)定部21H設(shè)定的加權(quán)因數(shù)CS1至CSK。聲源91至9K的獲取聲音電平PS1至PSK,由獲取聲音電平估計(jì)部19估計(jì)出來,提供到平方比率計(jì)算部21B1至21BK,在那里它們之間的平方比率,(Popt/PS1)1/2至(Popt/PSK)1/2,和預(yù)定的期望輸出電平Popt被計(jì)算出,并且計(jì)算出的值提供到乘法器21C1至21CK分別同從乘法器21A1至21AK的結(jié)果相乘。從乘法器21C1至21CK出來的結(jié)果供應(yīng)給乘法器21D1至21DK,在那里它們進(jìn)一步同加權(quán)混合向量A1(ω)至AK(ω)相乘,并且相乘后結(jié)果的總和矩陣被加法器21E計(jì)算出。另一方面,從乘法器21A1至21AK出來的結(jié)果的總和矩陣被加法器21F計(jì)算出,并且通過逆矩陣乘法器21G,被加法器21F計(jì)算出的矩陣的逆矩陣與從加法器21E出來的輸出相乘以計(jì)算出濾波器系數(shù)H(ω)。
接著,被濾波器系數(shù)計(jì)算部21計(jì)算出的濾波器系數(shù)H1(ω)、H2(ω)、…、HM(ω)被設(shè)定在濾波器121至12M中,以分別對從麥克風(fēng)111至11M獲取的信號(hào)濾波。濾波后的信號(hào)被加法器13全部疊加起來,通過它疊加后的輸出提供為輸出信號(hào)。
下面將給出三個(gè)使用根據(jù)本發(fā)明的聲音獲取裝置的范例的描述。
如圖5所示,第一個(gè)方法開始時(shí)在步驟S1中初始的聲源數(shù)目K設(shè)置為K=0。接著的是步驟S2,在其內(nèi)狀態(tài)決定部14周期性的檢查話語情況,并且如果探測到話語,在步驟S3中涉及到聲源位置探測部15探測聲源。在步驟S4中決定所探測的聲源位置是否和以前所探測的任意一個(gè)聲源位置匹配,并且如果匹配的位置存在,對應(yīng)于那個(gè)聲源位置的協(xié)方差矩陣RXX(ω)在步驟S5中在協(xié)方差矩陣計(jì)算部17內(nèi)重新計(jì)算,并在步驟S6中協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18中對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的協(xié)方差矩陣用重新計(jì)算出的協(xié)方差矩陣更新。
當(dāng)在步驟S4中沒有在以前探測的聲源位置中發(fā)現(xiàn)匹配的位置,K在步驟S7中增加1,然后在步驟S8對應(yīng)于那個(gè)聲源位置的協(xié)方差矩陣RXX(ω)在協(xié)方差矩陣計(jì)算部17中被新計(jì)算出來,并且在步驟S9中協(xié)方差矩陣在協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18的新區(qū)域內(nèi)存儲(chǔ)起來。
接著,在步驟S10中獲取信號(hào)電平根據(jù)存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣在獲取聲音電平估計(jì)部19里估計(jì)出,然后在步驟S11中估計(jì)出的獲取聲音電平和協(xié)方差矩陣被濾波器系數(shù)計(jì)算部17用于計(jì)算濾波器系數(shù)H1(ω)至HM(ω),并且在步驟S12中在濾波器121至12M設(shè)定的濾波器系數(shù)用新計(jì)算出的值更新。
第二種方法,如圖6所示,預(yù)先設(shè)定最大聲源數(shù)目的值在Kmax中并且在步驟S1中預(yù)先設(shè)定初始聲源數(shù)目K為0。后面的步驟S2至S6與圖5所示的情形一致;即,麥克風(fēng)輸出信號(hào)被檢查話語情況,并且如果探測到話語,那么它的聲源位置被探測出,然后決定探測到的聲源位置是否匹配任意一個(gè)以前探測的,并且如果匹配位置存在,對應(yīng)該聲源位置的協(xié)方差矩陣被計(jì)算并作為新更新的矩陣在相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)存儲(chǔ)。
當(dāng)在步驟S4中沒有在以前探測的聲源位置中發(fā)現(xiàn)匹配的位置,K在步驟S7中增加1,并且在步驟S8中檢查以判斷K是否大于最大值Kmax。如果未超過最大值Kmax,那么探測到的位置的協(xié)方差矩陣在步驟S9中計(jì)算出,并且在步驟S10中協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)在新區(qū)域內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)在步驟S8中K超過最大值Kmax,在步驟S11中設(shè)定K=Kmax,然后在步驟S12中存儲(chǔ)在協(xié)方差存儲(chǔ)部18中的最早更新的一個(gè)協(xié)方差矩陣被刪除,并且被協(xié)方差矩陣計(jì)算部17在步驟S13中計(jì)算出新的協(xié)方差矩陣在步驟S14中被存儲(chǔ)在那塊區(qū)域。后續(xù)的步驟S15,S16和S17與圖5中的步驟S10,S11和S12是一樣的;即,對每個(gè)聲源所估計(jì)的獲取聲音電平根據(jù)協(xié)方差矩陣計(jì)算出,并且濾波器系數(shù)被計(jì)算出并且設(shè)定在濾波器121至12M。此方法比圖5方法好是因?yàn)閰f(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18的存儲(chǔ)區(qū)域能夠通過限制聲源數(shù)目K的最大值到Kmax而減小。
在第一種和第二種方法中,如上所述,每次語音的探測總是伴隨著協(xié)方差矩陣的計(jì)算和存儲(chǔ)以及濾波器系數(shù)的更新,但是下面所述的第三種方法在探測到的話語的聲源位置匹配任意一個(gè)已經(jīng)探測的聲源位置時(shí)不伴隨濾波器系數(shù)更新。圖7說明第三種方法的處理過程。在步驟S1中聲源數(shù)目K的初始值設(shè)定為0,然后在步驟S2中狀態(tài)探測部14周期性的檢查話語情況,并且如果探測到話語,在步驟S3中聲源位置探測部15探測所探測到話語的聲源位置。在步驟S4中決定探測的聲源位置是否匹配任意一個(gè)以前探測的聲源位置,并且如果匹配的位置存在,處理過程回到步驟S2而無需更新。如果在步驟S4中任意一個(gè)已經(jīng)探測的聲源位置中不存在匹配的位置,即,如果聲源9k移動(dòng)到不同于以前所處的位置,或者如果增加了新的聲源,K在步驟S5中增加1,然后在步驟S6中對應(yīng)于該聲源的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω)在協(xié)方差矩陣計(jì)算部17中被新計(jì)算出來,并且在步驟S7中它被存儲(chǔ)在協(xié)方差存儲(chǔ)部18中相應(yīng)的新區(qū)域MAk,然后在步驟S8中協(xié)方差矩陣被獲取聲音電平估計(jì)部19用來估計(jì)獲取聲音電平,然后在步驟S9中所有的協(xié)方差矩陣和估計(jì)的獲取聲音電平被濾波器系數(shù)計(jì)算部21用來計(jì)算更新的濾波器系數(shù),并且在步驟S10中更新的濾波器系數(shù)被設(shè)定到濾波器121至12M,接著返回到步驟S2。
所上所述,根據(jù)本發(fā)明,聲源位置從多個(gè)麥克風(fēng)的獲取信號(hào)中估計(jì)出,然后對每個(gè)聲源計(jì)算出獲取信號(hào)的協(xié)方差矩陣,然后用于調(diào)節(jié)每個(gè)聲源位置的音量的濾波器系數(shù)被計(jì)算出,并且濾波器系數(shù)被用來濾波麥克風(fēng)的獲取信號(hào),通過它有可能得到音量針對每個(gè)說話者位置調(diào)整的輸出信號(hào)。
當(dāng)圖1的實(shí)施例參照聲源位置探測部15估計(jì)每個(gè)聲源9k的坐標(biāo)位置的情形進(jìn)行描述時(shí),有可能計(jì)算聲源方向,即,每個(gè)聲源針對麥克風(fēng)111至11M排列的角位置。估計(jì)聲源方向的方法已被提出,例如,在Tanaka,Kaneda,和Kojima,“Performance Evaluation of a Sound Source DirectionEstimating Method under Room Reverberation”,Journal of the Societyof Acoustic Engineers of Japan,vol.50,No.7,1994,pp.540-548。簡而言之,獲取信號(hào)的協(xié)方差矩陣只需對每個(gè)聲源計(jì)算出并存儲(chǔ)。
第二個(gè)實(shí)施例圖8是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的功能方塊圖。
本實(shí)施例的聲音獲取裝置包括麥克風(fēng)111至11M,濾波器121至12M,加法器13,狀態(tài)決定部14,聲源位置探測部15,頻域轉(zhuǎn)換部16,協(xié)方差矩陣計(jì)算部17,協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18,獲取聲音電平估計(jì)部19,和濾波器系數(shù)計(jì)算部21。
本實(shí)施例對根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的獲取聲音電平調(diào)整增加了噪聲衰減的效果。
首先,狀態(tài)決定部14根據(jù)從麥克風(fēng)111至11M接收的信號(hào)的功率探測話語時(shí)段和噪聲時(shí)段。狀態(tài)決定部14包括,如圖9所示,如同第一個(gè)實(shí)施例的情形,通過短時(shí)間平均功率計(jì)算部14B和長時(shí)間平均功率計(jì)算部14C對各個(gè)麥克風(fēng)的獲取信號(hào)計(jì)算短時(shí)間平均功率PavS和長時(shí)間平均功率PavL,然后短時(shí)間平均功率和長時(shí)間平均功率間的比率,Rp=PavS/PacL,在除法部14D被計(jì)算出,然后該比率與話語極限值PthU在話語探測部14E相比較,并且如果功率比超過極限值,它被決定為指示話語時(shí)段存在。噪聲決定部14F將功率比率Rp與噪聲極限值PthN相比較,并且如果功率比小于極限值,它被決定為指示噪聲時(shí)段存在。
當(dāng)被話語決定部14E決定的結(jié)果指示為話語時(shí)段,聲源位置探測部15探測就如同本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例中涉及的同樣的方式探測的聲源位置。
接著,頻域轉(zhuǎn)換部16轉(zhuǎn)換在每個(gè)聲源9k的話語時(shí)段和噪聲時(shí)段從麥克風(fēng)111至11M獲取的信號(hào)為頻域信號(hào),并將它們提供給協(xié)方差矩陣計(jì)算部17。協(xié)方差矩陣計(jì)算部17如同本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例相同的方式對聲源9k計(jì)算頻域獲取信號(hào)的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω)。此外,協(xié)方差矩陣計(jì)算部計(jì)算在噪聲時(shí)段的頻域獲取信號(hào)的協(xié)方差矩陣RNN(ω)。
協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18基于聲源位置探測部15探測的結(jié)果和狀態(tài)決定部15的決定結(jié)果,對每個(gè)聲源91,…,9k在區(qū)域MA1,…,MAK,MAK+1存儲(chǔ)話語時(shí)段的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω)和噪聲時(shí)段的協(xié)方差矩陣RNN(ω)。
獲取聲音電平估計(jì)部19如同本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例相同的方式對每個(gè)聲源估計(jì)獲取聲音電平PSk。
接著,濾波器系數(shù)計(jì)算部21對從每個(gè)聲源9k以期望的音量獲取聲音和為衰減噪聲計(jì)算濾波器系數(shù)。首先,噪聲衰減的條件被計(jì)算出。假設(shè)在噪聲時(shí)段麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)被XN,1(ω)至XN,M(ω)所代表。如果麥克風(fēng)獲取信號(hào)XN,1(ω)至XN,M(ω)在噪聲時(shí)段通過濾波器121至12M和加法器13后變?yōu)榱?,這意味著噪聲能被衰減;因此,噪聲衰減的條件通過下面的等式(17)給出。
(XN,1(ω),...,XN,M(ω))H(ω)=0 (17)通過同時(shí)滿足等式(17)和用以調(diào)整獲取聲音電平的等式(15),如前面本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例所提到的,有可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)獲取聲音電平調(diào)整和噪聲衰減。
接著,為得到濾波器系數(shù)矩陣H(ω)通過最小二乘方法求解條件等式(15)和等式(17)給出下面的等式(18)。
H(ω)={Σk=1KCSkRSkSk(ω)+CNRNN(ω)}-1Σk=1KCSkPoptPSkRSkSk(ω)Ak(ω)---(18)]]>CN是噪聲衰減率的加權(quán)常數(shù);該常數(shù)數(shù)值的增加則增加了噪聲衰減速度。但是,由于CN的增加降低了對聲源位置的靈敏度約束并且增加了獲取聲音信號(hào)的頻率特性的降低(degradation),CN正常設(shè)定為大約在范圍0.1至10中的合適的值。其它符號(hào)的意義與在第一個(gè)實(shí)施例中是一樣的。
接著,通過等式(18)計(jì)算的濾波器系數(shù)被設(shè)定在濾波器121至12M中并用來濾波麥克風(fēng)獲取信號(hào)。濾波后的信號(hào)通過加法器13疊加起來,疊加后的信號(hào)被提供作為輸出信號(hào)。
如上所述,本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例除了在本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)獲取聲音電平調(diào)整之外允許噪聲衰減。
本實(shí)施例的其它部分與本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例相同,因此它們不再被描述。
第三個(gè)實(shí)施例圖10是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的功能方塊圖。
本實(shí)施例的聲音獲取裝置包括擴(kuò)音器22,麥克風(fēng)111至11M,濾波器121至12M和23,加法器13,狀態(tài)決定部14,聲源位置探測部15,頻域轉(zhuǎn)換部16,協(xié)方差矩陣計(jì)算部17,協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18,獲取聲音電平估計(jì)部19,和濾波器系數(shù)計(jì)算部21。
本實(shí)施例對本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置增加了擴(kuò)音器22以再現(xiàn)從位于遠(yuǎn)程位置的與會(huì)的說話者那里接收的信號(hào)和用于濾波接收信號(hào)的濾波器23,從實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)看,除了獲取聲音電平調(diào)整和第二個(gè)實(shí)施例的噪聲衰減,增加了回聲的消除,它是被麥克風(fēng)111至11M所獲取的擴(kuò)音器再現(xiàn)信號(hào)的成分。
狀態(tài)決定部14,如圖11所示除了圖4所示狀態(tài)決定部14的結(jié)構(gòu),包括短時(shí)間平均功率計(jì)算部14B’和長時(shí)間平均功率計(jì)算部14C’以分別計(jì)算接收信號(hào)的短時(shí)間平均功率P’avS和長時(shí)間平均功率P’avL;除法部14D’以計(jì)算它們的比率R’P=P’avS/P’avL;接收決定部14G其將比率R’p與預(yù)定的接收信號(hào)極限值RthR相比較,并且如果前者大于后者,決定狀態(tài)為接收時(shí)段;和狀態(tài)確定部14H其基于話語決定部14E、噪聲決定部14F和接收決定部14G所決定的結(jié)果確定狀態(tài)。當(dāng)被接收決定部14G所決定的結(jié)果是接收時(shí)段時(shí),狀態(tài)確定部14H確定狀態(tài)為接收時(shí)段,而不管話語決定部14E和噪聲決定部14F的決定結(jié)果如何,反之當(dāng)接收決定部14G決定狀態(tài)不是接收時(shí)段,狀態(tài)確定部如圖4所示情形根據(jù)話語決定部14E和噪聲決定部14F的決定來確定狀態(tài)是話語或噪聲時(shí)段。
當(dāng)狀態(tài)決定部14決定的結(jié)果是話語時(shí)段,聲源位置探測部15如同本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例中涉及的相同的方式探測聲源的位置。
接著,頻域轉(zhuǎn)換部16將麥克風(fēng)獲取信號(hào)和接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域信號(hào)X1(ω),...,XM(ω)和Z(ω),并且協(xié)方差矩陣計(jì)算部17計(jì)算頻域獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣。麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)X1(ω)至XM(ω)的協(xié)方差矩陣RXX(ω)和頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)Z(ω)通過下面的等式(19)計(jì)算出。
RXX(ω)=Z(ω)X1(ω)···XM(ω)Z(ω)*X1(ω)*···XM(ω)*---(19)]]>其中*代表共軛轉(zhuǎn)置。
接著,在協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18中,基于聲源位置探測部15的探測結(jié)果和狀態(tài)決定部14的決定結(jié)果,協(xié)方差矩陣RXX(ω)被作為在話語時(shí)段對于每個(gè)聲源9k的獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω),作為在噪聲時(shí)段獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣RNN(ω),以及作為在接收時(shí)段獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣REE(ω)分別在區(qū)域MA1,...,MAK,MAK+1,MAK+2中存儲(chǔ)起來。
獲取聲音電平估計(jì)部19基于每個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣RS1S1,…,RSKSK和預(yù)定的對每個(gè)聲源的含有M+1個(gè)元素的加權(quán)混合向量A1(ω),…,AK(ω)通過下面的等式(20)對每個(gè)聲源9k計(jì)算獲取聲音電平PSk。
PSk=1WΣω=0WAk(ω)HRSkSk(ω)Ak(ω)---(20)]]>接著,濾波器系數(shù)計(jì)算部21計(jì)算濾波器系數(shù)以從每個(gè)聲源以期望的音量獲取說出的語音。假設(shè)H1(ω)至HM(ω)代表分別連接到麥克風(fēng)的濾波器121至12M的濾波器系數(shù)的頻域轉(zhuǎn)換后的形式,并且假定F(ω)代表用于濾波接收信號(hào)的濾波器23的濾波器系數(shù)的頻域轉(zhuǎn)換后的形式。然后,假定H(ω)代表這些濾波器系數(shù)構(gòu)成的由下面的等式(21)所給定的矩陣。
H(ω)=F(ω)H1(ω)···HM(ω)---(21)]]>此外,假設(shè)XE,1(ω)至XE,M(ω)代表在接收時(shí)段麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)ZE(ω)代表接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)XN,1(ω)至XN,M(ω)代表在噪聲時(shí)段麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)ZN(ω)代表接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)XSk,1(ω)至XSk,M(ω)代表在話語時(shí)段第k個(gè)聲源9k的麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);并且假設(shè)ZSk(ω)代表接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)。
在此情形下,濾波器系數(shù)矩陣H(ω)需要滿足的條件是當(dāng)麥克風(fēng)獲取信號(hào)和發(fā)送信號(hào)各自使用濾波器系數(shù)矩陣H(ω)濾波以及濾波后的信號(hào)全部疊加起來時(shí),回聲和噪聲信號(hào)被消除并且僅有發(fā)送語音信號(hào)以期望的電平發(fā)送。
因此,對于在接收時(shí)段和噪聲時(shí)段的信號(hào),下面等式(22)和(23)是理想的條件通過它們?yōu)V波后和疊加后的信號(hào)為0。
(ZE(ω)XE,1(ω)…XE,M(ω))H(ω)=0 (22)(ZN(ω)XN,1(ω)…XN,M(ω))H(ω)=0 (23)對于在話語時(shí)段的信號(hào),下面的等式是理想的條件通過它濾波后和疊加的信號(hào)與將麥克風(fēng)獲取信號(hào)和接收信號(hào)乘以由預(yù)定的M+1個(gè)元素和期望增益組成的加權(quán)混合向量Ak(ω)后得到的信號(hào)相等。
ZSk(ω)XSk,1(ω)···XSk,M(ω)H((ω))=PoptPSkZSk(ω)XSk,1(ω)···XSk,M(ω)Ak(ω)---(24)]]>加權(quán)混合向量Ak(ω)=(a0(ω),ak1(ω),...,akM(ω))中的元素a0(ω)代表對接收信號(hào)的加權(quán)因數(shù);通常,它被設(shè)定為a0(ω)=0。
接著,為得到濾波器系數(shù)矩陣H(ω),通過最小二乘方法求解等式(22)至(24)構(gòu)成的條件給出下面的等式H(ω)={Σk=1KCSkRSkSk(ω)+CNRNN(ω)+CEREE(ω)}-1Σk=1KCSkPoptPSkRSkSk(ω)Ak(ω)--(25)]]>CE是增進(jìn)回聲往返損耗的加權(quán)常數(shù);該值越大,增進(jìn)回聲往返損耗增加就越多。但是,CE值的增加加速了獲取信號(hào)頻域特性的惡化和降低了噪聲衰減特性。因此,CE通常設(shè)定為大約在范圍0.1至10.0內(nèi)合適的值。其它符號(hào)的意義與在第二個(gè)實(shí)施例中的相同。
以這種途徑,濾波器系數(shù)能夠以調(diào)整音量和衰減噪聲的形式確定出。
接著,通過等式(25)得到的濾波器系數(shù),設(shè)定在濾波器121至12M和23,其分別濾波麥克風(fēng)獲取信號(hào)和接收信號(hào)。濾波后的信號(hào)被加法器13全部疊加起來,從加法器出來的疊加后的信號(hào)被作為發(fā)送信號(hào)輸出。其它部分與本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例相同因此不再重復(fù)描述。
如上所述,本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例允許除了本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的獲取聲音電平調(diào)整和噪聲衰減之外,還實(shí)現(xiàn)了回聲消除。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)實(shí)施例被描述為對第二個(gè)實(shí)施例增加了回聲消除能力,回聲消除能力也能增加到第一個(gè)實(shí)施例。在這種情況下,噪聲決定部14F在詳細(xì)展示圖10中狀態(tài)決定部14的圖11中被刪掉,并且圖10中的協(xié)方差矩陣計(jì)算部17在噪聲時(shí)段不計(jì)算協(xié)方差矩陣RNN(ω)。因此,在濾波器系數(shù)計(jì)算部21中濾波器系數(shù)的計(jì)算可以通過下面的等式完成,其依據(jù)前面的描述是顯而易見的。
H(ω)={Σk=1KCSkRSkSk(ω)+CEREE(ω)}-1Σk=1KCSkPoptPSkRSkSk(ω)Ak(ω)---(26)]]>第四個(gè)實(shí)施例盡管上面的描述為對第二個(gè)實(shí)施例的獲取聲音電平調(diào)整和噪聲衰減能力增加了回聲消除能力的實(shí)施例,圖10的第三個(gè)實(shí)施例也能夠配置為僅具噪聲衰減和回聲消除能力的聲音獲取裝置。這樣結(jié)構(gòu)的一個(gè)范例展示于圖12。
如圖12中所描述,該實(shí)施例有這樣的結(jié)構(gòu),其中在圖10結(jié)構(gòu)中聲源位置探測部15和獲取聲音電平估計(jì)部19被刪掉并且協(xié)方差矩陣計(jì)算部17計(jì)算發(fā)送信號(hào)的協(xié)方差矩陣矩陣RSS(ω),接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣REE(ω),以及噪聲信號(hào)的協(xié)方差矩陣RNN(ω),它們被分別存儲(chǔ)在協(xié)方差存儲(chǔ)部18的存儲(chǔ)區(qū)域MAS,MAE和MAN中?;芈曄芰δ軌蚶弥辽僖粋€(gè)麥克風(fēng)來實(shí)現(xiàn),不過這里展示了使用M個(gè)麥克風(fēng)的范例。
狀態(tài)決定部14,如在圖10實(shí)施例中,從被麥克風(fēng)121至12M獲取的信號(hào)和接收信號(hào)中決定話語時(shí)段,接收時(shí)段,和噪聲時(shí)段;狀態(tài)決定部與圖11中描述的相應(yīng)部件在具體結(jié)構(gòu)和操作上是相同的。獲取信號(hào)和接收信號(hào)被頻域轉(zhuǎn)換部16轉(zhuǎn)換為頻域獲取信號(hào)X1(ω)至XM(ω)和頻域接收信號(hào)Z(ω),其被提供給協(xié)方差矩陣計(jì)算部17。
接著,協(xié)方差矩陣計(jì)算部17生成頻域獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣。麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)X1(ω)至XM(ω)和接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)Z(ω)的協(xié)方差矩陣RXX(ω)通過下面的等式(27)計(jì)算。
Rxx(ω)=Z(ω)X1(ω)···XM(ω)Z(ω)*X1(ω)*···XM(ω)*---(27)]]>其中*代表共軛轉(zhuǎn)置。
接著,在協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18中,基于狀態(tài)決定部14的決定結(jié)果,協(xié)方差矩陣RXX(ω)被作為在話語時(shí)段每個(gè)聲源9k的獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣RSS(ω),作為在噪聲時(shí)段獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣RNN(ω),以及作為在接收時(shí)段獲取信號(hào)和接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣REE(ω)分別在區(qū)域MAS,MAN,和MAE中存儲(chǔ)起來。
接著,濾波器系數(shù)計(jì)算部21從聲源獲取說出的語音,并且計(jì)算濾波器系數(shù)以消除回聲和噪聲。假設(shè)H1(ω)至HM(ω)分別代表連接到麥克風(fēng)的濾波器121至12M的濾波器系數(shù)的頻域轉(zhuǎn)換后的形式,并且假定F(ω)代表用于濾波接收信號(hào)的濾波器23的濾波器系數(shù)的頻域轉(zhuǎn)換后的形式。然后,假定H(ω)代表這些濾波器系數(shù)構(gòu)成的由下面的等式(28)所給定的矩陣。
H(ω)=F(ω)H1(ω)···HM(ω)---(28)]]>此外,假設(shè)XE,1(ω)至XE,M(ω)代表在接收時(shí)段麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)ZE(ω)代表接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)XN,1(ω)至XN,M(ω)代表在噪聲時(shí)段麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)ZN(ω)代表接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);假設(shè)XSk,1(ω)至XSk,M(ω)代表在話語時(shí)段麥克風(fēng)獲取信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào);并且假設(shè)ZS(ω)代表在話語時(shí)段接收信號(hào)的頻域轉(zhuǎn)換信號(hào)。
在此情形下,濾波器系數(shù)矩陣H(ω)需要滿足的條件是當(dāng)麥克風(fēng)獲取的信號(hào)和發(fā)送信號(hào)各自使用濾波器系數(shù)矩陣H(ω)濾波以及濾波后的信號(hào)全部疊加起來時(shí),回聲和噪聲信號(hào)被消除并且僅有發(fā)送語音信號(hào)以期望的電平發(fā)送。
因此,對于在接收時(shí)段和噪聲時(shí)段的信號(hào),下面等式(29)和(30)是理想的條件通過它們?yōu)V波的和疊加的信號(hào)為0。
(ZE(ω)XE,1(ω)…XW,M(ω))H(ω)=0 (29)(ZN(ω)XN,1(ω)…XN,M(ω))H(ω)=0 (30)對于在話語時(shí)段的信號(hào),下面的等式是理想的條件,通過它濾波后以及疊加的信號(hào)與將麥克風(fēng)獲取信號(hào)和接收信號(hào)乘以由預(yù)定的M+1個(gè)元素組成的加權(quán)混合向量A(ω)后得到的信號(hào)相等。
ZS(ω)XSk,1(ω)···XSk,M(ω)H(ω)=PoptPSkZS(ω)XSk,1(ω)···XSk,M(ω)Λk(ω)---(31)]]>加權(quán)混合向量A(ω)=(a0(ω),ak1(ω),...,akM(ω))中的第一個(gè)元素a0(ω)代表接收信號(hào)的加權(quán)因數(shù);通常,它被設(shè)定為a0(ω)=0。
接著,為得到濾波器系數(shù)矩陣H(ω)通過最小二乘方法求解等式(29)至(31)構(gòu)成的條件給出下面的等式H(ω)={RSS(ω)+CNRNN(ω)+CEREE(ω)}-1RSS(ω)A(ω)(32)CE是增進(jìn)回聲往返損耗的加權(quán)常數(shù);該值越大,增進(jìn)回聲往返損耗增加就越多。但是,CE值的增加加速了獲取信號(hào)頻域特性的惡化和降低了噪聲衰減特性。因此,CE通常設(shè)定為大約在范圍0.1至10.0內(nèi)合適的值。其它符號(hào)的意義與在第二個(gè)實(shí)施例中的相同。
以這種途徑,濾波器系數(shù)能夠以調(diào)整音量和降低噪聲的形式確定出。
接著,通過等式(32)得到的濾波器系數(shù),設(shè)定在濾波器121至12M和23,其分別濾波麥克風(fēng)獲取的信號(hào)和接收信號(hào)。濾波后的信號(hào)被加法器13全部疊加起來,從加法器出來的疊加后的信號(hào)被作為發(fā)送信號(hào)輸出。其它部分與本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例相同,因此不再重復(fù)描述。
如上所述,本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例除了噪聲衰減的效果之外還允許回聲消除的實(shí)現(xiàn)。
第五個(gè)實(shí)施例圖13說明第五個(gè)實(shí)施例。根據(jù)第五個(gè)實(shí)施例,在圖12的第四個(gè)實(shí)施例中,在話語時(shí)段聲源位置被探測,對每個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣被計(jì)算和存儲(chǔ)并且在噪聲時(shí)段對噪聲的協(xié)方差矩陣被計(jì)算和存儲(chǔ)。然后,這些存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣被用來計(jì)算濾波器系數(shù)以消除噪聲和回聲。麥克風(fēng)獲取的信號(hào)和接收的信號(hào)使用這些濾波器系數(shù)濾波,從而得到噪聲和回聲被消除的發(fā)送信號(hào)。
第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與第三個(gè)實(shí)施例是共同的,除了圖10中獲取聲音電平估計(jì)部19被刪掉。
狀態(tài)決定部如第三個(gè)實(shí)施例中探測話語時(shí)段,接收時(shí)段和噪聲時(shí)段。當(dāng)狀態(tài)決定部14決定的結(jié)果是話語時(shí)段,聲源位置15探測部15估計(jì)每個(gè)聲源9k的位置。聲源位置估計(jì)方法與圖1的第一個(gè)實(shí)施例中用到的是一樣的,不再重復(fù)。
接著,在頻域轉(zhuǎn)換部16中獲取信號(hào)和接收信號(hào)被轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào),它們被提供給協(xié)方差計(jì)算部17。
協(xié)方差計(jì)算部17對各個(gè)聲源9k的獲取信號(hào)和接收信號(hào)計(jì)算協(xié)方差矩陣RS1S1(ω)至RSKSK(ω),在接收時(shí)段計(jì)算協(xié)方差矩陣REE(ω)和在噪聲時(shí)段計(jì)算協(xié)方差矩陣RNN(ω)。協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18基于狀態(tài)決定部14的決定結(jié)果和聲源位置探測部15的位置探測結(jié)果,分別在相應(yīng)的區(qū)域MA1至MAK,MAK+1和MAK+2中存儲(chǔ)協(xié)方差矩陣RS1S1(ω)至RSKSK(ω),REE(ω)和RNN(ω)。
為了發(fā)送被獲取的語音,濾波器系數(shù)計(jì)算部21計(jì)算濾波器系數(shù)以消除回聲和噪聲。如同第三個(gè)實(shí)施例中的情形,通過最小二乘方法對濾波器系數(shù)矩陣H(ω)求解條件表達(dá)式給出下面的等式H(ω)={Σk=1KCSkRSkSk(ω)+CNRNN(ω)+CEREE(ω)}-1Σk=1KCSkRSkSk(ω)Ak(ω)---(33)]]>上面的Cs1至CSk是對各個(gè)聲源的靈敏度約束的加權(quán)常數(shù),CE是對增進(jìn)回聲往返損耗的加權(quán)常數(shù),以及CN是對噪聲衰減速度的加權(quán)常數(shù)。
這樣得到的濾波器系數(shù)被設(shè)定在濾波器121至12M和23,它們分別過濾麥克風(fēng)獲取的聲音信號(hào)和接收信號(hào)。其它部分與本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例相同,因此不再重復(fù)描述。第五個(gè)實(shí)施例允許生成的發(fā)送信號(hào)如同第三個(gè)實(shí)施例一樣消除了從那里來的回聲和噪聲。此外,根據(jù)第五個(gè)實(shí)施例,靈敏度約束能夠施加給多個(gè)聲源,并且靈敏度能夠?qū)η懊娴恼f出語音的聲源保持住。因此,本實(shí)施例是有益的,其原因是即使當(dāng)聲源移動(dòng)時(shí),由于在聲源發(fā)出語音的條件下能夠維持對聲源的靈敏度,所以語音的初始部分的語音質(zhì)量不會(huì)變壞。
第六個(gè)實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置將被描述。
在本實(shí)施例的聲音獲取裝置中,在第一個(gè)至第三個(gè)和第五個(gè)實(shí)施例中的聲音獲取裝置中的對聲源位置9k的靈敏度約束的加權(quán)因數(shù)CS1至CSK是基于時(shí)間(timewise)變化的。
對聲源91至9k的靈敏度約束的時(shí)變加權(quán)因數(shù)CS1至CSK根據(jù)過去的話語順序而設(shè)置越來越小。第一種方法是隨著從探測每個(gè)已經(jīng)探測到的聲源位置到探測最近探測到的聲源位置所流逝的時(shí)間的增加而減小加權(quán)因數(shù)CSk。第二種方法是根據(jù)探測K個(gè)聲源位置的順序?qū)⒓訖?quán)因數(shù)CSk設(shè)置越來越小。
圖14以方塊圖的形式說明了為實(shí)現(xiàn)上述第一種方法的加權(quán)因數(shù)設(shè)置部21H的功能結(jié)構(gòu)。加權(quán)因數(shù)設(shè)置部21H包括時(shí)鐘21H1輸出時(shí)間;時(shí)間存儲(chǔ)部21H2其根據(jù)每次聲源位置的探測,覆蓋探測時(shí)間t,利用數(shù)字k作為地址代表探測的聲源9k;加權(quán)因數(shù)確定部21H3?;诖鎯?chǔ)于時(shí)間存儲(chǔ)部21H2中聲源位置探測的時(shí)間,加權(quán)因數(shù)確定部21H3分配預(yù)定的值Cs作為加權(quán)因數(shù)SCk給當(dāng)前探測的數(shù)字為k(t)的聲源,并且依照在探測時(shí)間tk后流逝的時(shí)間t-tk分配值q(t-tk)CS為加權(quán)因數(shù)給其它每個(gè)數(shù)字k≠k(t)的聲源。q是預(yù)定的值范圍是0<q≤1。以這種方式,各個(gè)聲源的靈敏度約束加權(quán)因數(shù)CS1至CSK被確定,并且它們提供給21A1至21AK。
圖15以方塊圖的形式說明實(shí)現(xiàn)上述第二種方法的加權(quán)因數(shù)設(shè)置部21H的功能性結(jié)構(gòu)。在這個(gè)例子中,它包括時(shí)鐘21H1,時(shí)間存儲(chǔ)部21H2,順序決定部21H4,和加權(quán)因數(shù)確定部21H5。順序決定部21H4從存儲(chǔ)在時(shí)間存儲(chǔ)部21H2中的時(shí)間決定探測聲源91至9k{k(t)=k(1),...,k(K)}的位置的順序(最新的順序)。加權(quán)因數(shù)確定部21H5分配預(yù)定的值CS作為加權(quán)因數(shù)CSk(1)給最新探測的聲源9k(1)。對其它聲源,加權(quán)因數(shù)確定部對t=1,2,...,K-1計(jì)算CSk(t+1)←qCSk(t)以得到加權(quán)因數(shù)CSk(2),…,CSk(t)。這些加權(quán)因數(shù)CSk(2)至CSk(t)根據(jù)順序{k(1),...,k(K)}重新排列,然后作為加權(quán)因數(shù)CS1,…,CSK輸出。q的值是預(yù)定的范圍在0<q<1的值。
通過如上述對各個(gè)聲源改變靈敏度約束的加權(quán),有可能降低在過去話語的聲源位置的靈敏度約束。因此,與第一個(gè)至第三個(gè)實(shí)施例相比,本實(shí)施例的裝置降低了受靈敏度約束的聲源數(shù)目,增強(qiáng)了獲取的聲音電平調(diào)節(jié)能力和噪聲與回聲消除功能。
其它部分與本發(fā)明第一個(gè)至第三個(gè)和第五個(gè)實(shí)施例的那些部分是相同的,因此不再重復(fù)描述。
第七個(gè)實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置將被描述。
根據(jù)本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的特點(diǎn)在于在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)至第六個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的濾波器系數(shù)計(jì)算部21中白化了協(xié)方差矩陣RXX(ω)。圖16說明了在圖4所示的濾波器系數(shù)計(jì)算部21中被虛線所指示的一種典型的白化部21J1至21JK的功能結(jié)構(gòu)。白化部21J包括對角矩陣計(jì)算部21JA,加權(quán)部21JB,逆運(yùn)算部21JC和乘法部21JD。對角矩陣計(jì)算部21JA對提供的協(xié)方差矩陣RXX(ω)生成對角矩陣diag(RXX(ω))。加權(quán)部21JB通過計(jì)算下面基于預(yù)定的任意M或M+1行的矩陣D的等式對對角矩陣分配加權(quán)。
DTdiag(RXX(ω))D(34)逆運(yùn)算部21JC計(jì)算等式(34)的逆。
1/{DTdiag(RXX(ω))D}(35)上面的T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。在乘法部21JD你計(jì)算部21JC的計(jì)算結(jié)果乘以每個(gè)輸入到那的協(xié)方差矩陣RXX(ω)以得到白化后的協(xié)方差矩陣。
隨著協(xié)方差矩陣這樣白化后,在濾波器系數(shù)計(jì)算部21中得到的濾波器系數(shù)不再隨著發(fā)送信號(hào),獲取信號(hào)和噪聲信號(hào)的譜改變而改變。結(jié)果,獲取聲音電平調(diào)節(jié)能力和回聲與噪聲消除能力不會(huì)隨著譜改變而改變——這使得實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的獲取聲音電平調(diào)整和回聲與噪聲消除成為可能。
其它部分與本發(fā)明第一個(gè)至第四個(gè)實(shí)施例的相同,因此不再重復(fù)描述。
第八個(gè)實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置將被描述。
第八個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的特點(diǎn)在于根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)至第七個(gè)實(shí)施例的聲音獲取裝置的協(xié)方差存儲(chǔ)部18將已經(jīng)存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣與被協(xié)方差矩陣計(jì)算部17新計(jì)算出的協(xié)方差矩陣求均值并把平均后的協(xié)方差矩陣存為當(dāng)前的協(xié)方差矩陣。
協(xié)方差矩陣通過,例如下面的方法求平均。假設(shè)已經(jīng)存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣被RXX,old(ω)代表而被協(xié)方差矩陣計(jì)算部17新計(jì)算出的協(xié)方差矩陣被RXX,new(ω)代表,下面的等式被用來計(jì)算平均的協(xié)方差矩陣RXX(ω)。
RXX(ω)=(1-p)RXX,new(ω)+pRXX,old(ω)(36)其中p是一個(gè)常數(shù)其確定了平均的時(shí)間常數(shù)并取值0≤p<1。
圖17說明協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部18和提供在那的平均部18A的功能結(jié)構(gòu)。平均部18A包括乘法器18A1,加法器18A2,和乘法器18A3。對應(yīng)于聲源9k的被協(xié)方差矩陣計(jì)算部17計(jì)算出的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω),被作為新的協(xié)方差矩陣RSkSk,new(ω)提供給乘法器18A1并被乘以(1-p),并且乘法器的輸出被施加到加法器18A2。另一方面,對應(yīng)于聲源9k的協(xié)方差矩陣從存儲(chǔ)區(qū)域18B中讀出然后作為舊的協(xié)方差矩陣RSkSk,old(ω)提供給乘法器18A3并被乘以常數(shù)p。相乘后的輸出通過加法器18A2加到乘法器18A1的輸出(1-p)RSkSk,new(ω)中,這樣得到的協(xié)方差矩陣RSkSk(ω)改寫在對應(yīng)于聲源9k的存儲(chǔ)區(qū)域。
通過所述的對協(xié)方差矩陣求平均和存儲(chǔ)平均后的協(xié)方差矩陣,有可能相比平均之前減小電路噪聲或相似干擾的影響,因此提供了準(zhǔn)確的協(xié)方差矩陣——這使得確定濾波器系數(shù)以提高獲取聲音電平調(diào)整,噪聲消除或回聲消除性能成為可能。
其它部分與本發(fā)明第一個(gè)至第五個(gè)實(shí)施例的相同,因此不再重復(fù)描述。
順便提及,本發(fā)明能夠用專用于此的硬件來實(shí)現(xiàn);或者,也有可能是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的程序其記錄在計(jì)算機(jī)可讀的記錄媒體上并讀入計(jì)算機(jī)以執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀的記錄媒體涉及到諸如軟盤,磁光盤片,CD-ROM,DVD-ROM,非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,或內(nèi)部或外部硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀記錄媒體也包括在短時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)的保留程序的媒體(傳輸媒體或傳輸波)例如通過因特網(wǎng)傳輸程序這種情況,和在固定的時(shí)間內(nèi)保留程序,例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作為服務(wù)器的易失性存儲(chǔ)器這種情形。
發(fā)明的效果接著,為證明根據(jù)本發(fā)明的聲音獲取裝置的第一個(gè)實(shí)施例的效果,圖18A和圖18B展示了在20厘米×20厘米的方形區(qū)域的角上放置麥克風(fēng)的模擬結(jié)果。模擬條件是——麥克風(fēng)數(shù)目4,信噪比20分貝,房間反射時(shí)間300毫秒,揚(yáng)聲器數(shù)目2(揚(yáng)聲器A在距方形區(qū)域中心50厘米的位置其方向?yàn)榕c它的一條邊成直角,揚(yáng)聲器B在距方形區(qū)域中心200厘米處其方向與揚(yáng)聲器A成90°)。圖18A展示了當(dāng)揚(yáng)聲器A和B在所述條件下交替說話時(shí)得到的麥克風(fēng)接收的信號(hào)的波形。比較揚(yáng)聲器A和B的語音波形顯示出揚(yáng)聲器B的語音波形在振幅上小。圖18B展示了通過本發(fā)明處理過的波形。揚(yáng)聲器A和B的語音波形在振幅上幾乎相等,從這里獲取聲音的電平調(diào)整的效果能夠被證實(shí)。
圖19展示了用圖10中所示的第三個(gè)實(shí)施例得到的模擬結(jié)果。模擬條件是——麥克風(fēng)數(shù)目M4,處理前的發(fā)送信號(hào)的信噪比20分貝,發(fā)送信號(hào)與回聲比-10分貝,房間反射時(shí)間300毫秒。圖19展示了當(dāng)在所述條件下重復(fù)的交互發(fā)送和接收信號(hào)所得到的發(fā)送信號(hào)電平。行A展示了處理前的發(fā)送信號(hào)電平,行B展示了通過第三個(gè)實(shí)施例處理后的發(fā)送信號(hào)電平。所述結(jié)果顯示出第三個(gè)實(shí)施例衰減回聲大概40分貝和衰減噪聲信號(hào)大約15分貝,從這里可以證實(shí)本發(fā)明的實(shí)施例是有效的。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例,通過根據(jù)被多個(gè)麥克風(fēng)獲取的信號(hào)探測聲源位置;對每個(gè)聲源位置基于話語時(shí)段的協(xié)方差矩陣計(jì)算濾波器系數(shù);通過濾波器系數(shù)濾波麥克風(fēng)獲取的信號(hào);疊加濾波后的信號(hào),有可能得到對每個(gè)聲源位置進(jìn)行音量調(diào)整的發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例,通過利用在第一個(gè)實(shí)施例中在話語時(shí)段的協(xié)方差以及在噪聲時(shí)段的協(xié)方差矩陣來確定濾波器系數(shù),有可能既實(shí)現(xiàn)噪聲消除又實(shí)現(xiàn)獲取的聲音電平調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例,通過利用在第一個(gè)或第二個(gè)實(shí)施例中的話語時(shí)段的協(xié)方差矩陣加上在接收時(shí)段的協(xié)方差矩陣來確定濾波器系數(shù),有可能實(shí)現(xiàn)回聲消除。
根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例,通過利用話語時(shí)段的協(xié)方差矩陣和接收時(shí)段的協(xié)方差矩陣來確定濾波器系數(shù),有可能通過擴(kuò)音器再現(xiàn)接收的信號(hào)并消除回聲。
根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例,通過利用第四個(gè)實(shí)施例中話語和接收時(shí)段的協(xié)方差矩陣加上噪聲時(shí)段的協(xié)方差矩陣來確定濾波器系數(shù),有可能進(jìn)一步消除噪聲。
根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例,通過在第一個(gè),第二個(gè),第三個(gè)和第五個(gè)實(shí)施例中計(jì)算濾波器系數(shù)時(shí)對較早的話語的協(xié)方差矩陣分配較小的加權(quán)因數(shù),有可能進(jìn)一步增強(qiáng)獲取聲音電平調(diào)整,噪聲消除或回聲消除性能。
根據(jù)本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例,通過在第一個(gè)至第六個(gè)實(shí)施例中計(jì)算濾波器系數(shù)時(shí)白化協(xié)方差矩陣,有可能實(shí)現(xiàn)獲取的聲音電平調(diào)整,噪聲消除和回聲消除對信號(hào)的譜改變不易受影響。
根據(jù)本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施例,當(dāng)協(xié)方差矩陣在第一個(gè)至第七個(gè)實(shí)施例中存儲(chǔ)時(shí),協(xié)方差矩陣和已經(jīng)存儲(chǔ)在相應(yīng)區(qū)域的矩陣取平均并且加權(quán)平均協(xié)方差矩陣被存儲(chǔ),通過它有可能得到更準(zhǔn)確的協(xié)方差矩陣并確定出能在獲取聲音電平調(diào)整,噪聲衰減和回聲消除方面提供增強(qiáng)了性能的濾波器系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)本發(fā)明通過多個(gè)通道的麥克風(fēng)從每個(gè)聲源獲取聲音的聲音獲取方法,包括(a)狀態(tài)決定步驟,包括從所述的多個(gè)通道的麥克風(fēng)所接收的信號(hào)中決定話語時(shí)段的話語決定步驟;(b)聲源位置探測步驟,即當(dāng)在所述話語決定步驟中決定了話語時(shí)段時(shí),從所述接收信號(hào)中探測所述每個(gè)聲源的位置;(c)頻域轉(zhuǎn)換步驟,即將所述接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);(d)協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟,即計(jì)算所述頻域接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣;(e)協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟,即基于所述聲音位置探測步驟的探測結(jié)果對每個(gè)聲源存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;(f)濾波器系數(shù)計(jì)算步驟,即基于所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣和預(yù)定的輸出電平計(jì)算所述多個(gè)通道中的濾波器系數(shù);(g)濾波步驟,即通過所述多個(gè)通道中的濾波器系數(shù)分別對所述多個(gè)通道中的接收信號(hào)進(jìn)行濾波;和(h)疊加步驟,即將所述多個(gè)通道中的濾波結(jié)果全部疊加,并將疊加后的輸出提供為發(fā)送信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1的聲音獲取方法,其進(jìn)一步包括獲取的聲音電平估計(jì)步驟,即基于對應(yīng)于所述每個(gè)聲源存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣對所述每個(gè)聲源的話語估計(jì)獲取的聲音電平,并且其中所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟包括基于所述對應(yīng)于所述每個(gè)聲源所存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣和所述估計(jì)的獲取聲音電平計(jì)算所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù)以使輸出電平變成期望的電平的步驟。
3.如權(quán)利要求2的聲音獲取方法,其中所述狀態(tài)決定步驟包括從所述多個(gè)通道的所述獲取信號(hào)中決定噪聲時(shí)段的噪聲決定步驟;所述協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟包括當(dāng)所述噪聲時(shí)段決定后,計(jì)算在所述噪聲時(shí)段獲取的信號(hào)的協(xié)方差矩陣以作為噪聲協(xié)方差矩陣的步驟;所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟用于存儲(chǔ)對應(yīng)于每個(gè)聲源的所述獲取信號(hào)的所述協(xié)方差矩陣和存儲(chǔ)所述噪聲時(shí)段的所述協(xié)方差矩陣;和所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟用于通過基于對應(yīng)于在所述話語時(shí)段中每個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣和在所述噪聲時(shí)段中存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣計(jì)算所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù),以使對所述每個(gè)聲源的獲取的信號(hào)電平變?yōu)槠谕碾娖讲⑶以肼暠凰p。
4.如權(quán)利要求2的聲音獲取方法,其中用于再現(xiàn)接收的信號(hào)的擴(kuò)音器布置在所述聲音空間中,其中所述狀態(tài)決定步驟包括接收決定步驟以從所述接收的信號(hào)中決定接收時(shí)段;所述頻域轉(zhuǎn)換步驟包括轉(zhuǎn)換所述接收信號(hào)到頻域信號(hào)的步驟;所述協(xié)方差計(jì)算步驟根據(jù)所述多個(gè)通道的所述頻域獲取信號(hào)和所述頻域接收信號(hào)計(jì)算在所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段中的所述協(xié)方差矩陣;所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟存儲(chǔ)對應(yīng)于在話語時(shí)段中每個(gè)聲源的所述協(xié)方差矩陣和在所述接收時(shí)段中的所述協(xié)方差矩陣;和所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟基于存儲(chǔ)的在所述話語時(shí)段中對應(yīng)于所述每個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣和存儲(chǔ)的在所述噪聲時(shí)段的協(xié)方差矩陣,計(jì)算所述多個(gè)通道的所述濾波器系數(shù),以使對所述每個(gè)聲源的獲取聲音電平變成期望的電平并且噪聲被衰減。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法,其中所述聲源的數(shù)目是K其等于或大于2;并且所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟在將所述K個(gè)聲源的靈敏度約束的加權(quán)CS1至CSK分配給對應(yīng)于所述K個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣后計(jì)算所述濾波器系數(shù),分配給所述聲源的所述加權(quán)以所述聲源的話語順序逐漸減小。
6.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法,其中,假設(shè)所述多個(gè)通道是M個(gè)通道,所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟在通過對所述每個(gè)協(xié)方差矩陣乘以基于對角元diag(RXX(ω))和任意的M或M+1行矩陣D形成的加權(quán)1/{DHdiag(RXX(ω))D}來白化每個(gè)協(xié)方差矩陣RXX(ω)之后計(jì)算所述濾波器系數(shù)。
7.權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法,其中所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟將以前存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣和被所述協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟新計(jì)算出的協(xié)方差矩陣取平均并將取平均后的協(xié)方差矩陣作為當(dāng)前協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)。
8.一種聲音獲取裝置,其通過放置在聲音空間的多個(gè)麥克風(fēng)從每個(gè)聲源獲取聲音,包括狀態(tài)決定部,包括話語確定部,用于從所述多個(gè)通道的麥克風(fēng)接收的信號(hào)中確定話語時(shí)段;聲源位置探測部,用于當(dāng)話語持續(xù)時(shí)段被所述話語決定部決定后從所述接收信號(hào)中探測所述每個(gè)聲源的位置;頻域轉(zhuǎn)換部,用于將所述接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);協(xié)方差矩陣計(jì)算部,用于計(jì)算所述多個(gè)通道的所述頻域接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣;協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部,用于基于通過所述聲音位置探測部探測的結(jié)果對所述每個(gè)聲源存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;濾波器系數(shù)計(jì)算部,用于通過利用所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣計(jì)算所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù)以使所述每個(gè)聲源的發(fā)送信號(hào)電平變?yōu)槠谕碾娖?;所述多個(gè)通道的濾波器,用于通過利用所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù)分別對從所述麥克風(fēng)接收的信號(hào)進(jìn)行濾波;和加法器,用于將所述多個(gè)通道的所述濾波器的輸出全部疊加并將疊加后的輸出提供為發(fā)送信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8的聲音獲取裝置,其進(jìn)一步包括獲取聲音電平估計(jì)部,從對應(yīng)于所述每個(gè)聲源存儲(chǔ)的所述協(xié)方差矩陣對所述每個(gè)聲源估計(jì)獲取的聲音電平,并且其中濾波器系數(shù)計(jì)算部用于在基于所述估計(jì)的獲取聲音電平對對應(yīng)于所述每個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣分配加權(quán)后計(jì)算所述多個(gè)通道的所述濾波器系數(shù)以使所述每個(gè)聲源的發(fā)送信號(hào)電平變成期望的電平。
10.一種聲音獲取程序用于通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法。
11.一種聲音獲取方法,用于通過聲音空間里至少一個(gè)通道的麥克風(fēng)從至少一個(gè)聲源獲取語音,而在該空間內(nèi)接收的信號(hào)被擴(kuò)音器再現(xiàn),包括(a)狀態(tài)決定步驟,即從被所述的至少一個(gè)通道的所述麥克風(fēng)獲取的聲音和所述接收的信號(hào)中決定話語時(shí)段和接收時(shí)段;(b)頻域轉(zhuǎn)換步驟,即將所述獲取的信號(hào)和所述接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);(c)協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟,即根據(jù)所述頻域的獲取信號(hào)和接收信號(hào)在所述話語時(shí)段計(jì)算協(xié)方差矩陣和在所述接收時(shí)段計(jì)算協(xié)方差;(d)協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)階段,即分別對所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;(e)濾波器系數(shù)計(jì)算步驟,即基于在所述話語時(shí)段中和所接收時(shí)段所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣對所述獲取信號(hào)計(jì)算與通道數(shù)目相同數(shù)目的濾波器系數(shù)和對所述接收信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù),以使回聲,其為包含在所述接收信號(hào)中的接收信號(hào)的組成部分,能被消除;(f)濾波步驟,即利用所述接收信號(hào)的濾波器系數(shù)和所述至少一個(gè)通道的所述獲取信號(hào)的濾波器系數(shù)對所述接收信號(hào)和所述獲取信號(hào)進(jìn)行濾波;和(g)疊加步驟,即將所述濾波的信號(hào)全部疊加并將疊加后的輸出提供為發(fā)送信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11的聲音獲取方法,其中所述狀態(tài)決定步驟包括從所述的獲取信號(hào)和所述的接收信號(hào)中決定噪聲時(shí)段的步驟;所述協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟包括在所述噪聲時(shí)段計(jì)算協(xié)方差矩陣的步驟;所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟包括在上述噪聲時(shí)段存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣的步驟;并且所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟基于在所述話語時(shí)段,所述接收時(shí)段和所述噪聲時(shí)段所存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣計(jì)算所述至少一個(gè)通道的接收信號(hào)濾波器系數(shù)和所述獲取信號(hào)濾波器系數(shù)以使所述回聲和噪聲被消除。
13.如權(quán)利要求11的聲音獲取方法,其中所述麥克風(fēng)在多個(gè)通道的每一個(gè)被提供以從多個(gè)聲源獲取語音,并且其進(jìn)一步包括聲音位置探測步驟,當(dāng)所述話語時(shí)段被所述狀態(tài)決定步驟決定時(shí)從所述多個(gè)麥克風(fēng)的獲取信號(hào)中探測聲源位置;并且其中的所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟基于所述狀態(tài)決定步驟的決定結(jié)果和所述探測的聲源位置存儲(chǔ)對應(yīng)于所述探測的聲源位置和所述接收時(shí)段的所述協(xié)方差矩陣。
14.如權(quán)利要求13的聲音獲取方法,其中所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟在將K個(gè)聲源位置的靈敏度約束的加權(quán)CS1至CSK分配給對應(yīng)于各個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣后計(jì)算所述濾波器系數(shù),分配給所述聲源位置的所述加權(quán)按所述聲源的話語順序逐漸減小。
15.如權(quán)利要求11至14中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法,其中,所述多個(gè)通道是M個(gè)通道且其等于或大于2,并且所述濾波器系數(shù)計(jì)算步驟在通過對所述協(xié)方差矩陣乘以基于對角元diag(RXX(ω))和任意的M或M+1行矩陣D形成的加權(quán)1/{DHdiag(RXX(ω))D}來白化每個(gè)協(xié)方差矩陣RXX(ω)之后計(jì)算所述濾波器系數(shù)。
16.如權(quán)利要求11至14中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法,其中所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)步驟將以前存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣和被所述協(xié)方差矩陣計(jì)算步驟新計(jì)算出的協(xié)方差矩陣取平均并將取平均后的協(xié)方差矩陣作為當(dāng)前協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)。
17.根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的聲音獲取裝置包括至少一個(gè)通道的麥克風(fēng),用于從聲源獲取語音并用于輸出獲取的信號(hào);擴(kuò)音器,用于再現(xiàn)接收的信號(hào);狀態(tài)決定部,用于從所述獲取的信號(hào)和接收的信號(hào)中決定話語時(shí)段和接收時(shí)段;頻域轉(zhuǎn)換部,用于將所述獲取信號(hào)和所述接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào);協(xié)方差矩陣計(jì)算部,用于分別對所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段的所述獲取和接收的信號(hào)計(jì)算協(xié)方差矩陣;協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部,用于分別為所述話語時(shí)段和所述接收時(shí)段存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;濾波器系數(shù)計(jì)算部,用于基于所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣為所述至少一個(gè)通道的獲取信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù)和為所述接收信號(hào)計(jì)算濾波器系數(shù)以消除所述接收信號(hào)的回聲;獲取信號(hào)濾波器和接收信號(hào)濾波器,在其內(nèi)為所述獲取信號(hào)和所述接收信號(hào)設(shè)定了濾波器系數(shù),用于濾波所述獲取信號(hào)和濾波所述接收信號(hào);和加法器,用于全部疊加所述獲取信號(hào)濾波器和所述接收信號(hào)濾波器的輸出,并且用于提供疊加后的信號(hào)作為發(fā)送信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17的聲音獲取裝置,其中所述麥克風(fēng)和所述獲取信號(hào)濾波器都提供在多個(gè)通道的每一個(gè)中,并且所述加法器將所述多個(gè)通道的所述獲取信號(hào)濾波器的輸出和所述接收信號(hào)濾波器的輸出全部疊加并將疊加后的輸出提供為發(fā)送信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18的聲音獲取裝置,其中所述狀態(tài)決定部包括噪聲決定部用于從所述獲取信號(hào)和所述接收信號(hào)中決定噪聲時(shí)段;所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部用于在所述噪聲時(shí)段存儲(chǔ)所述協(xié)方差矩陣;并且所述濾波器系數(shù)計(jì)算部用于基于所述存儲(chǔ)的協(xié)方差矩陣計(jì)算所述多個(gè)通道的濾波器系數(shù)以使所述接收信號(hào)的回聲和噪聲被消除,并且在所述多個(gè)通道的所述濾波器中設(shè)定計(jì)算出的濾波器系數(shù)。
20.如權(quán)利要求19的聲音獲取裝置,其進(jìn)一步包括聲源探測部以基于所述多個(gè)通道的獲取信號(hào)探測K個(gè)聲源的位置;并且其中的所述協(xié)方差計(jì)算部用于在所述話語時(shí)段對每個(gè)聲源計(jì)算協(xié)方差矩陣;所述協(xié)方差矩陣存儲(chǔ)部用于在所述話語時(shí)段存儲(chǔ)對應(yīng)于每個(gè)聲源的所述協(xié)方差矩陣;并且所述濾波器系數(shù)計(jì)算部包括方法以將所述各個(gè)聲源的靈敏度約束的加權(quán)CS1至CSK分配給對應(yīng)于所述各個(gè)聲源的協(xié)方差矩陣后計(jì)算所述濾波器系數(shù),分配給所述聲源的所述加權(quán)以所述聲源的話語順序逐漸減小。
21.一種聲音獲取程序,其通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求11至16任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音獲取方法。
全文摘要
根據(jù)(upon)通過狀態(tài)決定部14探測話語時(shí)段,聲源位置探測部15探測被聲源位置探測部15探測到的聲源9
文檔編號(hào)H04R3/00GK1698395SQ20048000017
公開日2005年11月16日 申請日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者小林和則, 古家賢一 申請人:日本電信電話株式會(huì)社