音響空間情報を用いた環境依存性の低い雑音除去法に関する研究

利用声学空间信息的低环境依赖性噪声去除方法研究

• 批准号: 17760338
• 负责人: 水町 光徳
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760338/
• 关键词: 雑音除去; 方向推定; マイクロホンアレー; 空間情報; パーティクルフィルタ; 非線形フィルタ

本研究の目的は、音源が有する空間情報を積極的に利用し、環境に依存することなく、高精度に雑音を除去することである。本年度は、(1)音源の空間的特徴である音源方向を高精度かつ安定して推定する手法を確立し、(2)雑音除去のための効率的なマイクロホン配置について検討した。まず、(1)音源方向推定に関しては、音源の時間的動き及び環境雑音の周波数的特徴を動的及び静的にモデリングすることにより、音源方向推定の耐雑音性向上を試みた。具体的には、両モデルを用いて、音源方向を与える空間確率分布の非線形フィルタリングを行い、雑音に頑健な空間特徴量の抽出を行う。本研究の特徴は、パーティクルフィルタを用いて、非ガウシアンである空間確率分布を効率的に表現することである。性能評価実験の結果、提案法は、信号対雑音比(SNR)が0dB以下の劣悪な雑音環境においても音源方向を安定して推定できることがわかった。一方、(2)マイクロホン配置に関しては、信号帯域の広い音声信号を対象とするため、等間隔配置ではなく、周波数に応じて異なるマイクロホン間隔のマイクロホンアレーを利用するが、その配置を入れ子構造とすることにより、マイクロホン配置の最適化を行った。この結果、SNRやスペクトル歪み(SD)の客観的歪み評価尺度により、提案配置の有効性を確認した。但し、主観評価実験の結果、提案配置では特定周波数で雑音除去能力が低下することがわかったため、今後は主観評価と客観的評価尺度の併用による効率的な配置最適化手法について検討する予定である。これらの要素研究を統合することにより、環境依存性の低い雑音除去法の確立が期待できる。

这项研究的目的是积极利用声源中包含的空间信息，并以高精度去除噪声而不依赖环境。今年，我们已经建立了一种方法来估计声源方向，这是声源的空间特征，具有高精度且稳定，并且（2）检查有效的麦克风放置以消除噪声。首先，关于（1）声音源方向估计，我们试图通过动态和静态建模声源的时间运动以及环境噪声的频率特性来提高声音源方向估计的噪声阻力。具体而言，使用这两个模型，执行给出声源方向的空间概率分布的非线性滤波，并提取噪声强大的空间特征。这项研究的一个特征是，它有效地表达了使用粒子过滤器的非高斯的空间概率分布。由于绩效评估实验，发现所提出的方法即使在噪声差的差，也可以稳定地估计声源方向，而信噪比（SNR）（SNR）为0 dB或更小。另一方面，（2）麦克风布置针对带有宽信号带的音频信号，因此根据使用频率不同的麦克风阵列，而不是相等的布置，而是使用了不同的麦克风间隔，但是通过嵌套布置，麦克风布置优化了。结果，使用SNR和光谱失真（SD）的客观变形等级量表确认了所提出的布置的有效性。但是，由于主观评估实验，发现降噪能力在拟议的布置中以特定频率下降，我们计划使用主观评估和客观评估量表的组合来考虑有效的布置优化方法。通过整合这些元素研究，可以预计将确定具有低环境依赖性的降噪方法。

项目成果

Passive hybrid subtractive beamformer for near-field sound sources

用于近场声源的无源混合减法波束形成器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Acoustical Science and Technology 26・6
• 作者: Mitsunori Mizumachi;Satoshi Nakamura
• 通讯作者: Satoshi Nakamura

Synergic integration of noise reduction and DOA estimation with stochastic target sound source and deterministic noise models

降噪和 DOA 估计与随机目标声源和确定性噪声模型的协同集成

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Mizumachi;S. Yoshikuni;and K. Niyada;M. Mizumachi and K. Niyada
• 通讯作者: M. Mizumachi and K. Niyada

DOA estimation with hybrid modeling of stochastic dynamics of target sound source and deterministic environmental characteristics for mobile applications

通过目标声源的随机动力学和移动应用的确定性环境特征的混合建模进行 DOA 估计

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Mizumachi;S. Yoshikuni;and K. Niyada;M. Mizumachi and K. Niyada;M. Mizumachi
• 通讯作者: M. Mizumachi

Design of non-equally spaced linear microphone arrangement for speechenhancement

用于语音增强的非等距线性麦克风布置设计

• 发表时间: 2008
• 作者: M. Mizumachi;S. Yoshikuni;and K. Niyada
• 通讯作者: and K. Niyada

DOA Estimation Based on Cross-Correlation With Frequency Selectivity

基于频率选择性互相关的 DOA 估计

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Signal Processing 11・1
• 作者: Mitsunori Mizumachi;Katsuyuki Niyada
• 通讯作者: Katsuyuki Niyada