DISPOSICIÓN DE LOCALIZACIÓN DE SEÑAL MEJORADA.

Disposición de localización de fuente de señal que comprende una pluralidad de receptores que tienen diferentes posiciones,

comprendiendo la disposición de localización de fuente de señal medios de estimación de diferencia de retardo para estimar una diferencia de retardo entre las señales de entrada recibidas por al menos dos receptores, y medios de determinación de posición para determinar a partir de la diferencia de retardo una ubicación de fuente de señal, caracterizada porque la disposición de localización de fuente de señal comprende medios de determinación de respuesta al impulso para determinar una pluralidad de funciones que representan las respuestas al impulso de las trayectorias entre la fuente de señal y los receptores, comprendiendo los medios de determinación de respuesta al impulso: - filtros ajustables para derivar señales filtradas a partir de las señales de entrada proporcionadas por los receptores; - medios de combinación para derivar una señal combinada a partir de las señales filtradas; y - medios de control para controlar los filtros ajustables para maximizar una medida de potencia de la señal combinada, estando dispuestos los medios de control para limitar una medida de ganancia de potencia combinada de las señales filtradas a un valor predeterminado, y porque los medios de estimación de diferencia de retardo están dispuestos para determinar la diferencia de retardo a partir de dichas funciones.

La presente invención se refiere a una disposición de localización de fuente de señal que comprende una pluralidad de receptores que tienen diferentes posiciones, comprendiendo la disposición de localización de fuente de señal medios de estimación de retardo para estimar una diferencia de retardo entre las señales recibidas por al menos dos receptores, y medios de determinación de posición para determinar a partir de la diferencia de retardo una ubicación de fuente de señal.

La presente invención también se refiere a una disposición de estimación de retardo, un sistema de comunicación de vídeo y un procedimiento de localización de fuente de señal.

Se conoce una disposición según el preámbulo a partir del artículo “Voice source localization for automatic camera pointing system in videoconferencing” por Hong Wang y Peter Chu en IEEE, ASSP Workshop on applications of signal processing to audio and acoustics, (taller sobre aplicaciones de procesamiento de señales a audio y acústica), 1997.

El documento EP0615387 da a conocer un dispositivo de estimación de posición de fuente de sonido que comprende un micrófono izquierdo y uno derecho. El dispositivo está adaptado para estimar la señal de audio de canal izquierdo para ser una respuesta al impulso estimada basándose en la señal de audio de canal derecho y el canal izquierdo retardado, en el que la respuesta al impulso estimada proporciona una estimación de la posición de fuente de sonido.

Las disposiciones de localización de señal se usan en varias aplicaciones. Un primer ejemplo de tales aplicaciones es el apuntamiento de cámara automático en sistemas de videoconferencia o en sistemas de seguridad. Otra aplicación es la determinación de la posición de un usuario de un sistema de audio, para que pueda optimizarse la reproducción del audio en dicha posición.

Las disposiciones de localización de señal que usan una pluralidad de receptores están basadas a menudo en la determinación de una diferencia de retardo entre las señales en las salidas de los receptores. Si se conoce la posición de los receptores y una diferencia de retardo entre las trayectorias de propagación entre la fuente y los diferentes receptores, puede determinarse la posición de la fuente. Si se usan dos receptores, es posible determinar la dirección con respecto a la línea de base entre los receptores. Si se usan tres receptores, es posible determinar una posición de la fuente en un plano en 2D. Si se usan más de 3 receptores, que no se colocan en un solo plano, es posible determinar la posición de una fuente en tres dimensiones.

En las disposiciones de localización de señal de la técnica anterior, la diferencia de retardo se determina calculando una función de correlación cruzada entre las señales recibidas por los diferentes receptores. La diferencia de retardo es entonces igual al valor de retardo en la función de correlación cruzada en la que se produce el valor de correlación más alto.

Un problema con la disposición de localización de señal de la técnica anterior es que su funcionamiento depende en gran medida de las propiedades de la señal generada por la fuente. Especialmente las señales de habla vocal en un entorno reverberante pueden perturbar el funcionamiento. Para reducir esta gran influencia de las propiedades de señal, tiene que usarse un tiempo de promediado largo al determinar la función de correlación cruzada de las señales recibidas.

El objeto de la presente invención es proporcionar una disposición de localización de señal en la que se haya reducido la influencia adversa de las propiedades de señal.

Para alcanzar este propósito, según el aparato de la reivindicación 1 y el procedimiento de la reivindicación 5, la disposición de localización de fuente de señal comprende medios de determinación de respuesta al impulso para determinar una pluralidad de funciones que representan las respuestas al impulso de las trayectorias entre la fuente de señal y los receptores, y los medios de estimación de retardo están dispuestos para determinar la diferencia de retardo a partir de dichas funciones.

Una función que representa la respuesta al impulso es una función que representa un aspecto importante de la respuesta al impulso, pero puede diferir sustancialmente en otros aspectos con respecto a la respuesta al impulso real de las trayectorias entre fuentes de señal y receptores.

Determinando la diferencia de retardo a partir de funciones que representan las respuestas al impulso de las trayectorias entre la fuente de señal y los receptores en lugar de a partir de las propias señales recibidas, la influencia de las propiedades de las señales en la determinación de la diferencia de retardo se reduce enormemente. Experimentos han mostrado que el tiempo de promediado que va a usarse en la determinación de la diferencia de retardo puede reducirse enormemente.

Preferiblemente, la diferencia de retardo se determina calculando una función de correlación cruzada de las funciones que representan las respuestas al impulso. Una realización de la invención está caracterizada porque los medios de determinación de respuesta al impulso comprenden filtros ajustables para derivar señales filtradas a partir de las señales proporcionadas por los receptores, comprendiendo la disposición de localización de fuente de señal medios de combinación para derivar una señal combinada a partir de las señales filtradas, porque los medios de determinación de respuesta al impulso comprenden medios de control para controlar los filtros ajustables para maximizar una medida de potencia de la señal combinada, y porque los medios de control están dispuestos para limitar una medida de ganancia de potencia combinada de las señales de audio filtradas a un valor predeterminado.

Combinando una pluralidad de señales filtradas y ajustando los filtros para maximizar una potencia de la señal combinada con la restricción de una medida de ganancia de potencia combinada limitada, se obtiene que los filtros converjan a una función de transferencia que lleva a señales filtradas que tienen un grado máximo de coherencia antes de sumarse. Esto significa que las diferencias de retardo entre las respuestas al impulso de los filtros ajustables corresponden a la diferencia de retardo entre las señales en las salidas de los receptores.

En una realización adicional de la invención los medios de control comprenden una pluralidad de filtros ajustables adicionales que tienen una función de transferencia que es la conjugada de la función de transferencia de los filtros ajustables, estando dispuestos dichos filtros ajustables adicionales para derivar a partir de las señales de audio combinadas señales de audio combinadas filtradas, y porque los medios de control están dispuestos para maximizar la medida de potencia de la señal de audio combinada, y para restringir una medida de ganancia de potencia combinada de las señales de audio procesadas a un valor predeterminado controlando las funciones de transferencia de los filtros ajustables y los filtros ajustables adicionales para minimizar una medida de diferencia entre las señales de audio de entrada y la señal de audio combinada filtrada que corresponde a dichas señales de audio de entrada.

Los experimentos han mostrado que usando dos conjuntos de filtros ajustables, la calidad de la señal de habla puede mejorarse adicionalmente. Minimizando una medida de diferencia entre la señal de audio de entrada y la señal de audio combinada filtrada correspondiente, se obtiene que una medida de potencia de la señal de audio combinada se maximiza con la restricción de que, por componente de frecuencia, la suma de las ganancias de potencia de los filtros ajustables es igual a una constante predeterminada. La correspondencia entre los dos criterios mencionados anteriormente se mostrará en la descripción detallada de los dibujos usando un ejemplo simplificado.

Ahora se explicará la presente invención con referencia a los dibujos.

La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema de comunicación de vídeo que usa unos medios de localización de fuente de señal según la invención.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques general de los medios de determinación de respuesta al impulso según la presente invención.

La figura 3 muestra unos medios de determinación de respuesta al impulso más detallados según la invención en los que se usan filtros de dominio de frecuencia adaptativos... [Seguir leyendo]

1. Disposición de localización de fuente de señal que comprende una pluralidad de receptores que tienen diferentes posiciones, comprendiendo la disposición de localización de fuente de señal medios de estimación de diferencia de retardo para estimar una diferencia de retardo entre las señales de entrada recibidas por al menos dos receptores, y medios de determinación de posición para determinar a partir de la diferencia de retardo una ubicación de fuente de señal,

caracterizada porque la disposición de localización de fuente de señal comprende medios de determinación de respuesta al impulso para determinar una pluralidad de funciones que representan las respuestas al impulso de las trayectorias entre la fuente de señal y los receptores, comprendiendo los medios de determinación de respuesta al impulso:

- filtros ajustables para derivar señales filtradas a partir de las señales de entrada proporcionadas por los receptores;

- medios de combinación para derivar una señal combinada a partir de las señales filtradas; y

- medios de control para controlar los filtros ajustables para maximizar una medida de potencia de la señal combinada, estando dispuestos los medios de control para limitar una medida de ganancia de potencia combinada de las señales filtradas a un valor predeterminado, y porque los medios de estimación de diferencia de retardo están dispuestos para determinar la diferencia de retardo a partir de dichas funciones.

2. Disposición de localización de fuente de señal según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de estimación de diferencia de retardo están dispuestos para determinar la diferencia de retardo basándose en una función de correlación a partir de dichas funciones mediante unos medios de determinación de función de correlación.

3. Disposición de localización de fuente de señal según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los medios de control comprenden una pluralidad de filtros ajustables adicionales que tienen una función de transferencia que es la conjugada de la función de transferencia de los filtros ajustables, estando dispuestos dichos filtros ajustables adicionales para derivar a partir de la señal combinada señales combinadas filtradas, y porque los medios de control están dispuestos para maximizar la medida de potencia de la señal combinada, y para restringir una medida de ganancia de potencia combinada de las señales combinadas filtradas a un valor predeterminado controlando las funciones de transferencia de los filtros ajustables y los filtros ajustables adicionales para minimizar una medida de diferencia entre las señales de entrada y la señal combinada filtrada que corresponde a dichas señales de entrada.

4. Disposición de comunicación de vídeo que comprende medios de apuntamiento de cámara para apuntar una cámara en una dirección hacia una fuente de señal, la disposición de comunicación de vídeo comprende una disposición de localización de fuente de señal para determinar una posición de la fuente de señal según la reivindicación 1.

5. Procedimiento de localización de fuente de señal que usa una pluralidad de receptores que tienen diferentes posiciones, el procedimiento de localización de fuente de señal comprende:

- estimar una diferencia de retardo entre las señales de entrada recibidas por al menos dos receptores, y

- determinar a partir de la diferencia de retardo una ubicación de fuente de señal,

caracterizado porque el procedimiento de localización de fuente de señal comprende:

- determinar una pluralidad de funciones que representan las respuestas al impulso de las trayectorias entre la fuente de señal y los receptores, maximizando una medida de potencia de una señal combinada, que resulta de una suma de señales filtradas de manera ajustable obtenidas a partir de las señales de entrada proporcionadas por los receptores, mientras que se limita una medida de ganancia de potencia combinada de las señales filtradas, y porque el procedimiento de localización de fuente de señal comprende determinar el valor de diferencia de retardo a partir de dichas funciones.