分析得到一時間-頻率掩蔽，該 時間-頻率掩蔽提高了對在空間上與所需源有所不同的干擾聲音的抵抗力。
[0023] 作為背景目的，所描述的方法應用了先前應用到不同聲道信號的空間分析方法。 例如，空間分析方法先前已被應用到多聲道系統(tǒng)，其中輸入包括不同聲道信號以及它們的 空間位置（由格式角度確定）。在本發(fā)明的實施例中，使用多波束成形器將來自陣列中的換 能器（transducer)的輸入信號分解成多個單獨的波束信號并對每個接收的波束信號分配 一空間上下文（例如，方向向量）。
[0024] 下面描述的空間分析-合成方案是針對空間音頻編碼（SAC)和增強而開發(fā)的。該 分析得到所感覺到的聲音事件的空間位置參數(shù)表示。在合成中，這些空間提示（spatial cue)被用于呈現(xiàn)輸入場景的可信再現(xiàn)；或者可替換地，提示可以被修改來產(chǎn)生經(jīng)過空間變 化的呈現(xiàn)。以下論述集中在用于將空間分析-合成應用到本發(fā)明的波束成形系統(tǒng)的重要概 念。
[0025] 空間提示
[0026] 在聽覺定位的基本理論中，當同一信號從Μ個不同方向（帶有不同的權(quán)重aj到 達聽眾時所感覺到的聚集方向由下式給出：
[0028] 其中，義"是指示Μ個信號方向的單位向量，下文稱之為格式向量；對于各個方向 的歸一化權(quán)重由信號權(quán)重α "根據(jù)下式給出：
[0030] 該所謂的Gerzon向量可以被容易地應用到多聲道音頻信號（例如，標準的五聲道 音頻格式）的定位，例如，當格式向量&對應于角度{-30°，30°，0°，-110°，110° }時。
[0031] 圖1示出在收聽環(huán)境中各個方向向量的應用。圖1(a)示出用于標準的5聲道音 頻格式的向量。在圖1(b)中，針對5聲道信號（實線）示出如等式（1)和（2)所指定的 Gerzon向量（虛線）；在圖1(c)中，針對2個活動聲道的Gerzon向量被示出；在圖1(d)中， 相應的增強后的方向向量被示出。圖1 (c)和1 (d)的曲線還示出Gerzon向量的多邊形編 碼軌跡（locus)。Gerzon方向向量、增強的方向向量以及用于空間分析的相關(guān)方法在題為 "Spatial Audio Coding Based on Universal Spatial Cues"的美國申請 No. 11/750, 300 中有更詳細描述，該美國申請通過引用被結(jié)合于此。
[0032] 在具有中心聽眾并且聲音事件的位置通過極坐標（r，Θ)被參數(shù)化的聽圓周 (listening-circle)情形中，（其中，角度Θ是聲音方向，半徑r是其在圓周上的位置），r=1對應于一離散點源，r = 0對應于一無方向源，并且中間r值對應于圓周內(nèi)的位置，例如 在越過（fly-over)或穿過（fly-through)聲音事件中。給定一組信號（多聲道音頻信號） 和各自的格式向量（聲道角度），等式（1)的Gerzon向量提供了對在該聽圓周情形中感覺 到的聲音事件的聚集角度Θ的可靠估計。但是，Gerzon向量由于其低估了 r而具有缺點， 之所以低估r是因為其大小受由格式向量火所限定的已記下的多邊形所限制。以對具有兩 個活動相鄰聲道的信號的大小低估為例，該編碼軌跡在圖1(c)中示出。對于這種成對擺動 的點源，所需結(jié)果（r = 1)在圖1 (d)中示出。固有的Gerzon向量大小低估在2007年5月 17 日遞交的題為"Spatial Audio Coding Based on Universal Spatial Cues" 的美國申 請No. 11/750,300中所描述的空間分析方法中本質(zhì)上通過補償性規(guī)模調(diào)整而得到解決，該 美國申請通過引用被結(jié)合于此。在該方法中，向量屋被分解成成對的并且無方向的（或零） 分量，并且增強的方向向量被表示如下：
[C
[0034] 其中，半徑r基于成對零分解。
[0035] 具體講，
[0037] 其中，矩陣Pu的列是兩個包圍|的格式向量爲和戶,，即，角度最靠近（在任一側(cè)） 由f.給出的角度提示0的格式向量。半徑r則是f在由這對相鄰的格式向量爲.和為所限定 的基礎(chǔ)上的擴展的系數(shù)之和。
[0038] 與本發(fā)明的各個波束成形系統(tǒng)實施例相關(guān)的關(guān)鍵思想在于：（1)方向向量3 (或g )給出一大概的聚集信號方向Θ ;以及（2)半徑r本質(zhì)上捕獲到接收的信號從多個方向發(fā) 起的程度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在二維情況下，方向向量$(或I)可以等同地使用坐 標（r，Θ )來表示。
[0039] 本發(fā)明的實施例通過形成多個被操縱的波束來針對波束成形情形調(diào)整該方案，所 述被操縱的波束本質(zhì)上在由操縱角度所給出的各個方向上對該聲音場景采樣。在一個 實施例中，多波束成形和操縱是通過線性組合輸入的麥克風信號xn [t]與進展延遲nm τ 3和 元素濾波3"[幻來執(zhí)行的：
[0041] 在其他實施例中，使用替代方法來形成不同方向上的多個波束。在優(yōu)選實施例中， an[t]被設(shè)計為實現(xiàn)波束圖樣中的頻率不變性。在另一實施例中，可以使用簡單的統(tǒng)一加權(quán) an[t] = δ [t]來使得處理開銷最小化。由處理采樣率？3確立的單位延遲τ s導致波束成 形器操縱角度的離散化。對于線性陣列幾何學，操縱角度由下式給出：
[0043] 其中，τ。是針對陣列中的空間上最靠近的元素的元素間行進時間。在優(yōu)選實施例 中，使用線性陣列幾何學，但是該方法也可以被應用到其他配置。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的增強波束成形系統(tǒng)的框圖如圖2所示。最初，傳入麥 克風信號\(202)被接收，該信號\包含來自麥克風陣列的單獨的換能器信號；這些傳入麥 克風信號是時域信號，但是圖中沒有標注時間索引。如前所述，傳入信號202可以包括所需 信號以及附加信號，例如來自不想要的源的干擾和回響，所有這些信號都被單獨的換能器 (麥克風）所拾取和傳輸。在塊204中，接收的信號被處理，以生成與多個被操縱的波束相對 應的波束信號。如圖所示，Μ個波束信號bjt] (206)經(jīng)由STFT (短時間傅立葉變換）208被 轉(zhuǎn)換成時間-頻率表示B"[k，1] (209);這些波束信號209隨后被與它們的空間上下文（操 縱角度Φη(210)) -道提供到空間分析模塊212。在替換實施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理 解的，多波束成形和空間后處理通過在頻域上實現(xiàn)多波束成形器而被集成。
[0045] 在空間分析模塊212中，（r，Θ )提示（214)被從波束信號209和波束操縱方向 210導出?；鶞市盘朣[k，l] (216)優(yōu)選地對應于在觀看方向上操縱的波束，例如，其操縱角 度最靠近所需觀看方向Θ。的B"[k，l] (209)。但是，在不同實施例中，基準信號可以由在多 波束成形器中生成的所有波束信號的和、單麥克風信號或由全通波束（具有統(tǒng)一的空間接 收性的波束）生成的信號來表示。為了從基準信號216生成輸出信號219,在塊218中應用 基于空間標準（提示）214的乘法性時間-頻率掩蔽。一般而言，空間分析212被用來聚集 多個接收的信號以產(chǎn)生主導方向?；鶞市盘枺ɡ?，基準觀看方向波束）的空間選擇性隨 后通過在塊218中應用時間-頻率掩蔽所實現(xiàn)的過濾操作而得到增強，所述過濾是基于方 向提示214的。合成信號219隨后在反向短時間傅立葉變換模塊220中被處理，以生成增 強的時域輸出信號222。
[0046] 在