Adaptive Microphone Array System with Self-Delay Estimator

지연 추정 기능을 갖는 적응 마이크로폰 어레이 알고리즘

  • 정양원 (연세대학교 전기전자공학과 미디어 통신 신호처리 연구실) ;
  • 강홍구 (연세대학교 전기전자공학과 미디어 통신 신호처리 연구실) ;
  • 이충용 (연세대학교 전기전자공학과 미디어 통신 신호처리 연구실) ;
  • 윤대희 (연세대학교 전기전자공학과 미디어 통신 신호처리 연구실)
  • Published : 2005.01.01

Abstract

In this Paper, an adaptive microphone array system with self-delay estimator is proposed. By showing that the adaptive blocking matrix (ABM) of the generalized sidelobe canceller (GSC) can estimate the relative time delay between each sensor, the proposed system utilizes the ABM not only for blocking target components in the blocked signal path, but also for estimating the relative time delay. Therefore, the proposed system requires only the GSC structure while maintaining the system performance similar to the conventional system using an additional time delay estimator as a preprocessor. Simulation results show that the performance of the proposed system is identical to the conventional system that uses an additional time delay estimation module.

본 논문은 지연 추정 기능을 갖는 적응 마이크로폰 어레이 알고리즘을 제안한다. Generalized sidelobe canceller (GSC)의 적응 차단 행렬이 각 센서간의 상호 시간 지연을 추정할 수 있다는 것을 보임으로써, 제안한 시스템은 적응 차단 행렬을 목적 신호의 차단 뿐 아니라 각 센서의 시간 지연 추정을 위해 사용한다. 이로 인해, 제안한 시스템은 GSC 구조만을 사용하면서. 시간 지연 추정기를 외부의 전처리기로 사용하는 기존의 시스템과 같은 성능을 얻을 수 있다. 실제 환경에서의 실험 결과를 통해 제안한 시스템의 성능이 기존의 시스템과 유사함을 확인하였다.

Keywords

References

  1. M. Brandstein and D. Ward, Microphone Arrays, Springer, 2001
  2. Y. W. Jung, J. Lee, D. Kong, J. Kim and C. Lee, 'High-quality speech acquisition and recognition system for home-agent robot,' in Proc. IEEE International Conference on Consumer Electronics, pp. 354-355, 2003
  3. L. J. Griffiths and C. W. Jim, 'An alternative approach to linear constrained adaptive beamforming,' IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-30, no. 1, pp. 27-34, Jan. 1982
  4. S. Haykin, Adaptive Filter Theory, Prentice Hall. 1991
  5. O. Hoshuyama, A. Sugiyama, and A. Hirano, 'A robust adaptive beamformer for microphone arrays with a blocking matrix using constrained adaptive filters,' IEEE Trans. Signal Processing, vol. 47, no. 10, pp. 2677-2684, Oct. 1999 https://doi.org/10.1109/78.790650
  6. S. Gannot, D. Burshtein, and E. Weinstein, 'Signal enhancement using beamforming and nonstationarity with applications to speech,' IEEE Trans. Signal Processing, vol. 49, no. 8, pp. 1614-1626, Aug., 2001 https://doi.org/10.1109/78.934132
  7. C. H. Knapp and G. C. Carter, 'The generalized correlation method for estimation of time delay,' IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing, vol. 24, no. 4, pp. 320-327, Aug. 1976 https://doi.org/10.1109/TASSP.1976.1162830
  8. O. Hoshuyama, B. Begasse, A. Sugiyama, and A. Hirano, 'A real-time robust adaptive microphone array controlled by an SNR estimate,' in Proc. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, Signal Processing, pp. 3605-3678, 1998
  9. D. H. Youn, N. Ahmed, and G. C. Carter, 'On using the LMS algorithm for time delay estimation,' IEEE Trans. Acoust. Speech, Signal Processing, vol. ASSP-30, no. 5, pp. 798-801, Oct. 1982
  10. W. G. Gardner, and D. Griesinger, 'Reverberation level matching experiments,' in Proc. of the Sabine Centennial Symposium, Acoust. Soc. of Am., pp. 263-266. Jun. 5-7, U.S.A. 1994
  11. http://www.ntt-at.com/products_e/speech
  12. 3GPP TS 26.194, 'AMR Wideband Speech Codec; Voice Activity Detector,' Mar. 2001
  13. ITU-T, Objective measurement of active speech level, Mar. 1993. ITU-T Recommendation P.56
  14. B. Champagne, S. Bedard, and A. Stephenne, 'Performance of time-delay estimation in the presence of room reverberation,' IEEE Trans. Speech Audio Processing, vol. 4, no. 2, pp. 148-152, Mar. 1996 https://doi.org/10.1109/89.486067
  15. J. Benesty and Y. Huang, Adaptive Signal Processing, Springer, 2003