具有紧密间隔元件的传声器用于获取多个信号，从其分离来自希望源的信号。该信号分离方法使用到达方向的信息或从获取信号之间诸如相位、延迟和振幅的变化确定的其他信息，以及关注源的信号和/或干扰信号的结构信息的组合。和常规的波束形成方法的有效性相比，通过这个信息组合，所述元件可以被更紧密间隔。在一些示例中，所有的传声器元件被集成到单个微电机械系统(MEMS)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】信号源分离 交叉参考相关申请 本申请要求下列申请的权益： ?于2013年2月13日提交的、标题为"SIGNALSOURCESEPARATION"的美国临时 申请No. 61/764290 ; ?于2013年3月15日提交的、标题为"SIGNALSOURCESEPARATION"的美国临时 申请No. 61/788521 ; ?于 2013 年 9 月 24 日提交的、标题为"TIME-FREQUENCYDIRECTIONAL FACTORIZATIONFORSOURCESEPARATION" 的美国临时申请No. 61/881678; ?于 2013 年 9 月 24 日提交的、标题为"SOURCESEPARATIONUSINGDIRECTIONOF ARRIVALHISTOGRAMS" 的美国临时申请No. 61/881709 ;和 ?于 2013 年 12 月 23 日提交的、标题为"SMOOTHINGHME-FREQUENCYSOURCE SEPARATIONMASKS"的美国临时申请No. 61/919851。每一个在此引入作为参考。 本申请也涉及但不主张于2013年9月17日提交的、标题为"SOURCESEPARATION USINGACIRCULARMODEL"的国际申请PCT/US2013/060044的申请日的权益，其通过引用并 入本文。
技术介绍
本专利技术涉及分离信号源，并且特别涉及一种在多传声器系统中分离多个音频信号 源。 多声源可以存在于其中音频信号由多个传声器接收的环境。定位、分离和/或跟 踪源可以用于许多应用中。例如，在多传声器助听器中，多个源之一可以被选择为所需的信 号源，其信号被提供到助听器的用户。所需的源越好地在传声器信号中分离，用户越好地感 知所需的信号，希望提供更高的清晰度、低疲劳等。 使用多传声器信号从关注的源中分离信号的一种广泛方法是波束成形，其使用以 波长或更多的级别的距离分离的多个传声器以向传声器系统提供方向灵敏度。然而，波束 成形的方法可以例如限制于传声器的分离不充分。 两耳（包括跨传声器）相位差（IPD)已用于从获得信号的集合的源分离。已经显 示：只使用具有退化元分解估计技术OUET)的iro和耳间水平差（ILD)，盲源分离是可能 的。DUET依赖于条件：将被分离的源显示出W-分离正交。该正交意味着在混合的短时傅 立叶变换（STFT)的每一时频槽的能量假定由单个源支配。该混合STFT可被划分成不相交 的集合，使得仅分配给第j个源的槽用来重建它。从理论上讲，只要源是W-分离正交，就可 以实现完美的分离。即使语音信号仅大致正交，良好的分离可以在实践中实现。 通过分解信号的时间对频率的表示，从例如音频信号的单个获取信号（即，从单 个传声器）的源分离已使用所需信号的结构进行解决。一种这样的方法使用信号的时间对 频率矩阵表示（例如，能量分布）的非负项的非负矩阵分解。该分析的一种产品可以是时 间对频率的掩模（例如，二进制掩模），它可用于提取近似于关注的源信号的信号（g卩，来自 希望源的信号）。类似的方法已基于使用混合模型建模期望的源而被开发，其中源的信号的 频率分布被建模为一组典型光谱特性的混合（例如，在频率上的能量分布）。 在一些技术中，信号源的"干净"(clean)示例用于确定特性（例如，典型光谱特性 的估计），其然后用于识别退化（例如，噪声）信号中的源信号。在一些技术中，"无监督" 方法估计劣化信号本身的原型特征，或者"半监督"方式适应从劣化信号的先前确定原型。 从单个获取的信号分离源的方法已经使用了类似的分解技术，其中两个或更多个 源存在。在一些这样的方法中，每个源都与一组不同的典型光谱特性相关联。多源信号然 后进行分析，以确定哪些时间/频率分量和关注的源相关联，并且该信号部分被提取为所 需的信号。 和从单个获取信号分离单一源一样，使用原型光谱特性以多源分离的一些方法使 用信号的无监督分析（例如，采用期望最大化（EM)算法，或包括多个源的关节隐马尔可夫 模型训练的变体），例如，以向一个或多个信号适用参数概率模型。 使用"音频场景分析"和/或所需要源的特性的先验知识，形成时频掩模的其他方 法来也用于上混音频并用于选择所需的来源。
技术实现思路
在一个方面，总体上，具有紧密间隔元件的传声器用于获取多个信号，从其中分离 来自期望源的信号。例如，期望源的信号从背景噪声或从特定干扰源的信号中分离。信号 分离方法使用到达方向的信息或从获取信号之间从诸如相位、延迟和振幅的变化确定的其 他信息，以及关注源的信号和/或干扰信号的结构信息的组合。和常规的波束形成方法的 有效性相比，通过这个信息组合，所述元件可以被更紧密间隔。在一些示例中，所有的传声 器元件被集成到单个微电机械系统（MEMS)。 在另一个方面，总体上，根据声信号中的源用于信号分离的音频信号分离系统包 括微电机械系统（MEMS)的传声器单元。传声器单元包括多个声端口。在相对于传声器单 元的空间位置，每个声端口用于感测声环境。在至少一些实施例中，空间位置之间的最小间 距小于3毫米。该传声器单元还包括多个传声器元件，每一个都耦合至所述多个声学的声 端口，基于所述声端口的空间位置的声环境获取信号。该传声器单元还包括耦合传声器元 件到电路，所述传声器元件被配置为提供一个或多个传声器信号，一起代表代表的获得信 号和由传声器元件获得的信号中的变化。 方面可以包括以下一个或多个特征。 所述一个或多个传声器的信号包括多个传声器信号，每个传声器信号对应于不同 的传声器元件。 该传声器单元进一步包括多个模拟接口，每个模拟接口被配置以提供所述多个传 声器信号的模拟传声器信号。 所述一个或多个传声器信号包括在所述传声器单元的电路中形成的数字信号。 所述一个或多个获取信号中的变化表示在多个频谱分量的每一个所获得的信号 之间的相对相位变化和相对延迟变化的至少一个。在一些示例中，频谱分量代表不同的频 率或频率范围。在其它示例中，频谱分量可基于倒频谱分解或小波变换。 传声器元件的空间位置是共面的位置。在一些示例中，共面位置包括位置的规则 栅格。 该MEMS传声器单元具有包括多个面的封装，以及声学端口位于封装的多面上。 信号分离系统具有多个MEMS传声器单元。 信号分离系统具有耦合到传声器单元的音频处理器，所述音频处理器被配置为使 用从所获取信号中差异确定的信息以及一个或多个源的信号结构，处理来自传声器单元的 一个或多个传声器信号并输出根据所述信号的对应一个或多个源从表示性获取信号分离 的一个或多个信号。 实现音频处理器的至少一些电路与传声器单元的MEMS集成。 传声器单元和音频处理器一起形成工具箱，每个被实施为经配置在音频信号分离 系统的操作中互相通信的集成设备。 一个或多个源的信号结构包括语音信号结构。在一些示例中，该语音信号结构对 于个体是特定的，或者可替换地，该结构对于一类个体或特定和混合结构的混合是通用的。 根据所述特性变化的音频处理器被配置为通过计算表示所获取信号中特征性变 化的数据并根据特征性变化选择代表性所获取信号的组件而处理信号。 信号的所选择分量的特征在于所述组件的时间和频率。 所述音频处理器被配置为计本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种根据声音信号中的源用于信号分离的音频信号分离系统，包括：微‑电‑机械系统(MEMS)传声器单元，包括：多个声端口，每个端口用于感测在相对于传声器单元的空间位置的声环境，所述空间位置之间的最小间隔小于3毫米，多个传声器元件，每一个都耦合到所述多个声端口的声端口，以基于声环境在所述声端口的空间位置而获取信号，和耦合到传声器元件的电路，配置为提供一个或多个传声器信号，一起表示代表性获取信号和由传声器元件获得的信号中的变化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·温格特，N·斯特因，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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