使用附水印音频信号和麦克风阵列的到达方向估计制造技术

本发明专利技术提供一种用于基于具有嵌入式水印的再现音频信号提供方向信息的设备(100)。该设备(100)包括信号处理器(110)，其适于对由在不同的空间位置的至少两个音频接收器记录的至少两个所接收的附水印音频信号进行处理。该信号处理器(110)适于处理所接收的附水印音频信号以获得针对每个所接收的附水印音频信号的接收器特定信息。该接收器特定信息取决于嵌入所接收的附水印音频信号内的嵌入式水印。此外，该设备包括方向信息提供器(120)，其用于基于针对每个所接收的附水印音频信号的接收器特定信息而提供方向信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用附水印音频信号和麦克风阵列的到达方向估计
本专利技术涉及确定诸如扬声器的声源的到达方向以及用于空间位置估计的设备和方法。
技术介绍
检索声音场景的几何信息(诸如定位估计和输入信号的到达方向的估计)变得越来越重要，原因在于该信息在各种应用中是有价值的，诸如回声控制、场景分析、波束成形和用于分布式声传感器的信号处理。例如，如果单一扬声器再现音频项目且麦克风阵列可用于进行记录，则存在分析未嵌入有水印信号的所记录的音频信号的方法。如果不存在其它声音源，例如讲话者或其它干扰器，则例如通过定向音频编码，可以估计到达方向。参考文献JukkaAhonen, Giovanni Del Galdo, Markus Kallinger, Fabian Kiich, Ville Pulkki, andRichard Schultz-Amling, “Planar microphone array processing for the analysisand reproduction of spatial audio using directional audio coding，，，in AudioEngineering Society Conventionl24, 5，2008。一旦另一个来源同时发出到达方向不是期望的声音，则正确入射角的确定就受到妨碍。如果当前信号源自于不同空间位置，则将获得到达方向的两个不同估计。在这种情况下，需要更多关于偏好的声音信号的信息。在具有多于一个扬声器的一种再现系统的情况下，如果再现信号不同，则可以使用先前说明的方法来估计到达方向。然而，如果回放相似的音频项目，即在立体声装置中回放，贝1J出现众所周知的现象，即幻像声像源(phantom image source)。这意味着声音被觉察彷佛由位于各扬声器之间的虚拟源播放。在这种情况下，无法估计入射角。针对涉及再现系统的校准的特定应用，存在其它众所周知的用于确定回放的声音的入射角的方法，例如，播放MLS信号或扫描信号。参考Giovanni Del Galdo1MatthiasLang, Jose Angel Pineda Pardo, Andreas Silzle, and Oliver Thiergart, “Acousticmeasurement system for3-Dloudspeaker set-ups”，in Audio Engineering SocietyConference:Spatial Audio:Sense the Sound of Space, 102010。然而，这些信号是可见的且经常令人烦恼。此外，在可以使用再现系统之前需要进行校准。因此，附水印音频信号的使用是优选的，记住可以在系统操作期间进行校准。用于确定传感器的方向或位置的常用技术采用射频信号以及各种传感器。基于该技术的方法提供了良好估计，但不适用于射频信号被禁止使用或难以使用的区域。此外，在这种情况下，必须安装射频传感器。在 Ryuki Tachibana, Shuichi Shimizu, Seiji Kobayashi, and TaigaNakamura, “An audio watermarking method using a two-dimensional pseudo-randomarray” , Signal Process., vol.82, pp.1455-1469，0ctober2002 中提出 了也利用水印信号的另一种方法。这里，通过仅使用一个麦克风并且测量若干所发出的附水印音频信号的到达时间延迟来估计记录位置。在这种情况下，并无可用的方向信息，并且系统限于使用最少数量的扬声器。如前文已述，现有技术具有若干问题。根据一些现有技术方法，可定位与该期望的扬声器不对应的幻像声源。其它现有技术方法具有下述问题，这些方法将定位室内的其它源或者需要特殊的测量信号，而这些测量信号在实际使用扬声器的直播情况下无法再现。本专利技术的目的是提供用于确定传输信号的到达方向的改进构思。根据本专利技术的另一方面，提供了用于空间位置估计的改进构思。本专利技术的目的是通过根据权利要求1的用于提供方向信息的设备、根据权利要求14的用于提供方向信息的方法、根据权利要求15的用于提供方向信息的计算机程序、根据权利要求16的用于空间位置估计的设备、根据权利要求17的用于空间位置估计的方法以及根据权利要求18的用于空间位置估计的计算机程序来解决的。
技术实现思路
提供了一种用于基于具有嵌入式水印的再现音频信号提供方向信息的设备。该设备系包括信号处理器，该系统处理器适于对由在不同空间位置的至少两个音频接收器记录的至少两个所接收的附水印音频信号进行处理。这些音频接收器适于记录再现音频信号的声波以获得所接收的附水印音频信号。每个所接收的附水印音频信号包括嵌入式水印。该信号处理器适于处理所接收的附水印音频信号以获得针对每个所接收的附水印音频信号的接收器特定信息。此外，该接收器特定信息取决于嵌入所接收的附水印音频信号中的嵌入式水印。此外，该设备包括方向信息提供器，该方向信息提供器用于基于针对每个所接收的附水印音频信号的接收器特定信息而提供方向信息。—个实施例描述了一种用于确定方向信息(例如，由扬声器再现的音频信号的到达方向(DoA))的方法。该信号作为在时频域内生成的听不见的水印信号的载波。其通过包括至少两个麦克风的麦克风阵列来记录。随后，以检测嵌入式水印信号为目的而进一步处理记录。一旦恢复水印，其可用来估计声源相对于阵列方位的方向。根据应用，该构思可进一步修改并应用于包括任意数量的扬声器的装置。在一个实施例中，该信号处理器包括分析模块，该分析模块用于将所接收的附水印音频信号从时域变换成时频域以获得包括多个子带信号的时频域传输信号。在一个实施例中，该信号处理器可适于将复数确定为接收器特定信息。例如，该复数可表示由一个音频接收器记录的附水印音频信号的复合系数或平均复合系数的值。在又一个实施例中，该信号处理器可适于将相位信息确定为接收器特定信息。例如，该相位信息可以是由一个音频接收器记录的附水印音频信号的相位值或平均相位值。在又一个实施例中，该信号处理器可适于将由一个音频接收器记录的附水印音频信号的幅值或平均幅值确定为接收器特定信息。根据实施例，该信号处理器适于基于所确定的平均复合系数而将平均相位值确定为相位信息。该信号处理器可适于通过确定包括子带信号的已处理的复合系数的平均周期块而生成平均复合系数。在一个实施例中，该信号处理器适于通过组合子带信号的至少两个已处理的复合系数而确定平均复合系数，其中已处理的复合系数具有相等的相位值或相差不超过0.5弧度的相位值。此外，该信号处理器可适于通过以预定数改变复合系数的相位值(例如，当使用正相反的二进制相移键控(BPSK)作为调制方案时以180°改变复合系数的相位值，或者以取决于所使用的调制方案和已知的嵌入式序列的适当相位值改变复合系数的相位值)来生成已处理的复合系数。根据实施例，该信号处理器适于确定同步命中(hit)位置，该同步命中位置表示对水印签名的第一位进行编码的复合系数的位置。该方向信息提供器可适于采用相位值来确定并提供方向信息。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于具有嵌入式水印的再现音频信号(awm)提供方向信息的设备(100)，包括：信号处理器(110)，适于对由在不同空间位置的至少两个音频接收器(221,222)记录的至少两个所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)进行处理，其中所述音频接收器(221,222)适于记录所述再现音频信号(awm)的声波以获得所述所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)，每个所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)包括所述嵌入式水印，其中所述信号处理器(110)适于处理所述所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)以获得针对每个所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)的接收器特定信息，所述接收器特定信息取决于嵌入所述所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)内的嵌入式水印，以及方向信息提供器(120)，用于基于针对每个所接收的附水印音频信号(rx1,rx2)的接收器特定信息而提供方向信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.31 EP 11179591.01.一种用于基于具有嵌入式水印的再现音频信号(awm)提供方向信息的设备(100)，包括: 信号处理器(110)，适于对由在不同空间位置的至少两个音频接收器(221，222)记录的至少两个所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)进行处理，其中所述音频接收器(221,222)适于记录所述再现音频信号(awm)的声波以获得所述所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)，每个所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)包括所述嵌入式水印，其中所述信号处理器(110)适于处理所述所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)以获得针对每个所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)的接收器特定信息，所述接收器特定信息取决于嵌入所述所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)内的嵌入式水印，以及 方向信息提供器(120)，用于基于针对每个所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信息。2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)包括分析模块(711，712，71N)，所述分析模块用于将所述所接收的附水印音频信号(rxl，rx2)从时域转换为时频域以获得包括多个子带信号的时频域传输信号。3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于将复数确定为所述接收器特定信息。4.根据前述权利要求中的一项所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于将相位信息确定为所述接收器特定信息。5.根据权利要求4所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于基于所确定的平均复合系数而将平均相位值确定为所述相位信息。6.根据权利要求5所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于通过确定包括子带信号的已处理的复合系数的平均周期块来生成所述平均复合系数。7.根据权利要求2所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于将相位信息确定为所述接收器特定信息，其中所述信号处理器(110)适于基于所确定的平均复合系数而将平均相位值确定为所述相位信息，并且其中所述信号处理器(110)适于通过确定包括所述多个子带信号之一的已处理的复合系数的平均周期块来生成所述平均复合系数。8.根据权利要求6或7所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于通过组合所述子带信号的已处理的复合系数中的至少两个来确定所述平均复合系数，其中所述已处理的复合系数具有相等的相位值或在弧度上相差不超过0.5的相位值。9.根据权利要求6至8中的一项所述的设备(100)，其中所述信号处理器(110)适于通过以预定数改变所述复合系数中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·蒂尔加特，吉奥范尼·德加尔多，弗洛里安·科尔贝克，亚历山德拉·克勒琼，斯特凡·克雷格洛，朱利安娜·博苏姆，托比亚斯·布利姆，
申请(专利权)人：弗兰霍菲尔运输应用研究公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE