使用附水印音頻信號和麥克風陣列的到達方向估計的制作方法
使用附水印音頻信號和麥克風陣列的到達方向估計的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號提供方向信息的設備(100)。該設備(100)包括信號處理器(110)，其適于對由在不同的空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理。該信號處理器(110)適于處理所接收的附水印音頻信號以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息。該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號內的嵌入式水印。此外，該設備包括方向信息提供器(120)，其用于基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息。
【專利說明】 使用附水印音頻信號和麥克風陣列的到達方向估計
【技術領域】
[0001]本發明涉及確定諸如揚聲器的聲源的到達方向以及用于空間位置估計的設備和方法。
【背景技術】
[0002]檢索聲音場景的幾何信息(諸如定位估計和輸入信號的到達方向的估計)變得越來越重要，原因在于該信息在各種應用中是有價值的，諸如回聲控制、場景分析、波束成形和用于分布式聲傳感器的信號處理。
[0003]例如，如果單一揚聲器再現音頻項目且麥克風陣列可用于進行記錄，則存在分析未嵌入有水印信號的所記錄的音頻信號的方法。如果不存在其它聲音源，例如講話者或其它干擾器，則例如通過定向音頻編碼，可以估計到達方向。參考文獻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。一旦另一個來源同時發出到達方向不是期望的聲音，則正確入射角的確定就受到妨礙。如果當前信號源自于不同空間位置，則將獲得到達方向的兩個不同估計。在這種情況下，需要更多關于偏好的聲音信號的信息。
[0004]在具有多于一個揚聲器的一種再現系統的情況下，如果再現信號不同，則可以使用先前說明的方法來估計到達方向。然而，如果回放相似的音頻項目，即在立體聲裝置中回放，貝1J出現眾所周知的現象，即幻像聲像源(phantom image source)。這意味著聲音被覺察彷佛由位于各揚聲器之間的虛擬源播放。在這種情況下，無法估計入射角。
[0005]針對涉及再現系統的校準的特定應用，存在其它眾所周知的用于確定回放的聲音的入射角的方法，例如，播放MLS信號或掃描信號。參考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，這些信號是可見的且經常令人煩惱。此外，在可以使用再現系統之前需要進行校準。因此，附水印音頻信號的使用是優選的，記住可以在系統操作期間進行校準。
[0006]用于確定傳感器的方向或位置的常用技術采用射頻信號以及各種傳感器。基于該技術的方法提供了良好估計，但不適用于射頻信號被禁止使用或難以使用的區域。此外，在這種情況下，必須安裝射頻傳感器。
[0007]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 了也利用水印信號的另一種方法。這里，通過僅使用一個麥克風并且測量若干所發出的附水印音頻信號的到達時間延遲來估計記錄位置。在這種情況下，并無可用的方向信息，并且系統限于使用最少數量的揚聲器。
[0008]如前文已述，現有技術具有若干問題。根據一些現有技術方法，可定位與該期望的揚聲器不對應的幻像聲源。其它現有技術方法具有下述問題，這些方法將定位室內的其它源或者需要特殊的測量信號，而這些測量信號在實際使用揚聲器的直播情況下無法再現。本發明的目的是提供用于確定傳輸信號的到達方向的改進構思。根據本發明的另一方面，提供了用于空間位置估計的改進構思。本發明的目的是通過根據權利要求1的用于提供方向信息的設備、根據權利要求14的用于提供方向信息的方法、根據權利要求15的用于提供方向信息的計算機程序、根據權利要求16的用于空間位置估計的設備、根據權利要求17的用于空間位置估計的方法以及根據權利要求18的用于空間位置估計的計算機程序來解決的。
【發明內容】
[0009]提供了一種用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號提供方向信息的設備。該設備系包括信號處理器，該系統處理器適于對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理。這些音頻接收器適于記錄再現音頻信號的聲波以獲得所接收的附水印音頻信號。每個所接收的附水印音頻信號包括嵌入式水印。該信號處理器適于處理所接收的附水印音頻信號以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息。此外，該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號中的嵌入式水印。此外，該設備包括方向信息提供器，該方向信息提供器用于基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息。
[0010]—個實施例描述了一種用于確定方向信息(例如，由揚聲器再現的音頻信號的到達方向(DoA))的方法。該信號作為在時頻域內生成的聽不見的水印信號的載波。其通過包括至少兩個麥克風的麥克風陣列來記錄。隨后，以檢測嵌入式水印信號為目的而進一步處理記錄。一旦恢復水印，其可用來估計聲源相對于陣列方位的方向。根據應用，該構思可進一步修改并應用于包括任意數量的揚聲器的裝置。
[0011]在一個實施例中，該信號處理器包括分析模塊，該分析模塊用于將所接收的附水印音頻信號從時域變換成時頻域以獲得包括多個子帶信號的時頻域傳輸信號。在一個實施例中，該信號處理器可適于將復數確定為接收器特定信息。例如，該復數可表示由一個音頻接收器記錄的附水印音頻信號的復合系數或平均復合系數的值。在又一個實施例中，該信號處理器可適于將相位信息確定為接收器特定信息。例如，該相位信息可以是由一個音頻接收器記錄的附水印音頻信號的相位值或平均相位值。在又一個實施例中，該信號處理器可適于將由一個音頻接收器記錄的附水印音頻信號的幅值或平均幅值確定為接收器特定信息。
[0012]根據實施例，該信號處理器適于基于所確定的平均復合系數而將平均相位值確定為相位信息。該信號處理器可適于通過確定包括子帶信號的已處理的復合系數的平均周期塊而生成平均復合系數。
[0013]在一個實施例中，該信號處理器適于通過組合子帶信號的至少兩個已處理的復合系數而確定平均復合系數，其中已處理的復合系數具有相等的相位值或相差不超過0.5弧度的相位值。此外，該信號處理器可適于通過以預定數改變復合系數的相位值(例如，當使用正相反的二進制相移鍵控(BPSK)作為調制方案時以180°改變復合系數的相位值，或者以取決于所使用的調制方案和已知的嵌入式序列的適當相位值改變復合系數的相位值)來生成已處理的復合系數。
[0014]根據實施例，該信號處理器適于確定同步命中(hit)位置，該同步命中位置表示對水印簽名的第一位進行編碼的復合系數的位置。
[0015]該方向信息提供器可適于采用相位值來確定并提供方向信息。此外，該方向信息提供器可適于提供到達方向向量作為方向信息。
[0016]此外，提供了一種用于提供方向信息的方法。該方法包括以下步驟:接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號包括嵌入式水印；對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息，其中該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號中的嵌入式水印；以及基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息。
[0017]此外，提供了一種用于空間位置估計的設備。該設備包括根據實施例的用于提供方向信息的設備以及用于估計用于空間位置估計的設備的位置的位置估計器，其中該位置估計器適于基于由用于提供方向信息的設備提供的方向信息而估計用于空間位置估計的設備的位置。
[0018]假定可利用足夠數量的揚聲器并且其空間位置是已知的，則空間位置估計的構思基于確定麥克風陣列的空間記錄位置。例如，可采用三個揚聲器來確定麥克風陣列在共同平面內的位置。應該提及的是，所提出的構思不限于方位角的確定。除此之外，可根據所使用的方向估計方法來估計仰角(elevation)。
[0019]此外，提供一種用于空間位置估計的方法。該方法包括:通過采用至少兩個音頻接收器的陣列來接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號包括嵌入式水印；對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息，其中該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號中的嵌入式水印；基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息；以及估計至少兩個音頻接收器的陣列的位置，其中該位置是基于方向信息而確定的。
[0020]可能的應用的示例例如為玩具，其可對某個音頻信號的回放作出反應，例如當播放某些電視連續劇時，動作玩偶可以將頭朝向電視機移動。
[0021]又一個應用示例為再現系統校準:本發明可用于在電話會議正在進行或者播放音頻項目時，自動地校準再現系統，例如，用于電話會議或家庭劇院系統的裝置。在這種情況下，無需進行事先校準。
[0022]此外，可以操控音頻信號的通道以根據所提供的方向信息調高或調低在某些位置的某些揚聲器的聲音。此外，可通過系統指示使用者如何根據所提供的方向信息而最佳地放置聲音系統的揚聲器。
[0023]又一個應用示例為上述的用于空間位置估計的設備。
【專利附圖】
【附圖說明】[0024]將參照【專利附圖】
【附圖說明】優選實施例，在附圖中:
[0025]圖1示出根據實施例的用于提供方向信息的設備的示意框圖，
[0026]圖2示出根據實施例的在應用情況下的用于提供方向信息的設備，
[0027]圖3A-3C示出頻率擴展和時間擴展的水印，
[0028]圖4示出用于生成水印信號的調制器，
[0029]圖5描繪用于生成水印信號的設備，
[0030]圖6A-6B示出根據實施例的在另外的應用情況下的用于提供方向信息的設備，
[0031]圖7示出根據實施例的用于提供方向信息的設備的部件，
[0032]圖8A提供了根據實施例的當采用過采樣時在時頻平面上系數的位置的示例性概況，
[0033]圖SB示出包括嵌入式水印的時頻域子帶信號，
[0034]圖9A-9D描繪根據實施例的水印簽名、同步塊、周期塊和平均同步塊，
[0035]圖10示出根據實施例的復用水印，
[0036]圖11A-11B示出同步支持單元的實現替選的示意框圖，
[0037]圖1lC不出同步簽字相關器的不意框圖，
[0038]圖12A示出找出水印的時間對準的問題的圖形表示，
[0039]圖12B示出識別消息開頭的問題的圖形表示，
[0040]圖12C示出用于同步的數據的圖形表示，
[0041]圖12D示出識別同步命中的構思的圖形表示，
[0042]圖13A示出時間解擴的示例的圖形表示，
[0043]圖13B示出在位與擴展序列之間的按元素乘法的示例的圖形表示，
[0044]圖13C示出在進行時間平均后同步簽名相關器的輸出的圖形表示，
[0045]圖13D示出利用同步簽名的自相關函數進行濾波的同步簽名相關器的輸出的圖形表示，
[0046]圖14示出包括差分解碼位的周期塊和包括復合系數的周期塊的關系，
[0047]圖15A描繪音頻信號部分的和水印信號部分的復合向量，
[0048]圖15B描繪音頻信號部分的平均復合向量和水印信號部分的平均復合向量，
[0049]圖15C示出在不同階段的樣本積分，
[0050]圖1?示出不同子帶的兩個積分復合系數向量，
[0051]圖16示出沿笛卡爾坐標系的軸所布置的六個麥克風，
[0052]圖17示出根據實施例的在Xy平面內的方位角確定，
[0053]圖18A-18D描繪根據實施例所確定的到達方向向量，
[0054]圖19示出根據實施例的位置估計，
[0055]圖20A-20B描繪位置估計挑戰和解決方案，
[0056]圖21示出根據實施例的用于位置估計的設備，以及
[0057]圖22示出根據實施例的用于空間位置估計的設備。
【具體實施方式】
[0058]1.根據圖1的用于提供方向信息的設備[0059]圖1示出根據實施例的用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號來提供方向信息的設備100。該設備100包括信號處理器110。該信號處理器110適于處理由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號rxl、rx2。至少兩個音頻接收器適于記錄再現音頻信號的聲波以獲得至少兩個所接收的附水印音頻信號。每個所接收的附水印音頻信號rxl、rx2包括嵌入式水印。此外，信號處理器110適于處理所接收的附水印音頻信號以獲得針對每個所接收的音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2。接收器特定信息rsil、rsi2取決于嵌入所接收的附水印音頻信號rxl、rx2中的水印。此外，用于提供方向信息的設備100包括方向信息提供器120。該方向信息提供器適于基于針對每個所接收的音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2而提供方向信息di0
[0060]2.根據圖2的應用情況:
[0061]圖2示出一種情況，其中用于提供方向信息的設備100從兩個音頻接收器221、222接收兩個附水印音頻信號rxl、rx2。在圖2中，包括水印的音頻信號awm通過麥克風210再現為聲波sw。聲波sw由至少兩個音頻接收器221、222(例如，兩個麥克風)記錄以獲得至少兩個所接收的音頻信號rxl、rx2。每個所接收的音頻信號rxl、rx2均包括嵌入式水印。
[0062]然后，所接收的附水印音頻信號rxl、rx2被輸入到用于提供方向信息的設備100的信號處理器110。信號處理器110適用于處理所接收的附水印音頻信號rxl、rx2以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2。根據所接收的附水印音頻信號中所包括的水印，接收器特定信息可以是相位信息。此外，該相位信息取決于音頻接收器的空間位置。例如，包括水印的再現音頻信號的聲波可到達第一音頻接收器221比到達第二音頻接收器222略早。因此，相比于第二接收信號rx2，第一接收信號rxl中的水印略早地被接收。一般而言，兩個接收信號rxl、rx2都相當類似。然而，由于兩個信號在時間上相對于彼此略為偏移，因此將兩個接收信號rxl、rx2從時域變換成時頻域通常導致兩個頻域信號的相位值關于相同頻率子帶和時間指數是不同的。
[0063]信號處理器110將接收器特定信息rsil、rsi2饋送至方向信息提供器120。該方向信息提供器120適于基于針對每個所接收的音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2而提供方向信息di。例如,可基于相位信息提供方向信息di。第一接收信號rxl的第一相位值和第二接收信號rx2的第二相位值可例如通過計算相位差來處理。基于所算出的相位差，方向信息提供器120可確定方向信息di。例如，可確定再現音頻信號的聲波可能源自的可能方向。
[0064]3.水印生成:
[0065]在下文中，為了提供與水印有關的背景信息，參照圖3A至圖5所描繪的圖來說明編碼器中的水印生成。在時頻域內生成水印的水印技術在申請號為10154953.3、10154960.8,10154964.0,10154948.3,10154956.6 和 10154951.7 的歐洲專利申請中被提出，這些申請通過引用并入本文中。
[0066]基本上，水印是隱藏在另一信號(例如，音頻信號)中的編碼位簽名。可采用多個頻帶(子帶)對該位簽名進行編碼。
[0067]圖3A至圖3C示出在不同頻帶內要編碼的水印簽名的二進制值。雖然水印可用來傳送信息，但在下文中，將聚焦在使用水印來傳送水印簽名的方面。[0068]一般而言，水印簽名可以為任意位序列，例如位序列:[1，I, -1, I, -1, -1]。圖3A示出了對應的水印簽名310。
[0069]通過使用擴展序列來對水印位序列進行擴頻。例如，為了將水印簽名擴展至m個頻帶，可采用包括m個值的擴展向量。在最簡單的情況下，擴展向量僅包括1，例如，可采用[1，1，I]，這導致針對各相應頻帶復制水印簽名。在更復雜的實施例中，擴展向量也可包括-1，例如[1，_1，I]，這導致針對各個-1位，水印簽名在被復制以在相應頻帶中編碼之前被反轉。圖3B示出了前述水印簽名，其是通過采用擴展向量[1，-1，1,-1]來獲得擴頻水印320而被擴頻的。
[0070]也可通過采用擴展向量來在時域內擴展擴頻水印。例如，通過采用向量[1，_1]來進行時間擴展，擴頻水印簽名中的每一個均可首先以其原始形式被編碼，然后可被反轉以對其進行編碼。圖3C示出了擴頻且擴時的水印簽名330，其中已通過采用擴展向量[1，-1]來進行時間擴展。
[0071]在頻率上以及可能在時間上進行擴展后，可重復對水印簽名進行編碼。
[0072]可對不同的位序列進行差分編碼。差分編碼器可執行對位的差分編碼。該步驟給予了系統對由于移動或本地振蕩器不匹配而引起的相移的額外穩健性。如果b(i;j)為第i個頻帶及第j個時間區塊(time block)的位,則輸出位bdiff (i ； j)為
[0073]bdiff(i, j)=hdiff(i, j-1).b(i, j).[0074]在流的開頭，即，對于j = O, bdiff(i ；j-l)被設定為I。
[0075]調制器307執行實際調制，即，根據在其輸入所給定的二進制信息來生成水印信號波形。在圖4中給出對應調制器的更詳細示意圖。Nf個并行輸入401至40乂包含針對不同子帶的位流。位成形塊(411至41Nf)對每個子帶流的每位進行處理。位成形塊的輸出為時域內的波形。基于輸入位bdiff(i ;j)，如下計算由sid(t)表示的、針對第j時間區塊及第i子帶所生成的波形:
[0076]Si, j(t)=bdiff (i, j) Y (i, j).yi (t-j.Tb),
[0077]其中，Y (i ；j)為由心理聲學處理單元提供的加權因子，Tb為位時間間隔，以及gi(t)為第i個子帶的位形成函數。位形成函數是根據以余弦調頻的基帶函數g/(i)獲得的:
[0079]其中，&為第i個子帶的中心頻率，以及上標T代表發射器。對于每個子帶，基帶函數可以不同。如果選為相同的，則可能在解碼器處進行更有效的實現。
[0080]上述嵌入處理是指正相反的BPSK調制方案，即，其中編碼信息位置僅僅改變位形成函數的符號。替選地，可對兩個或更多位進行分組，并且可以使用更高階調制星座(諸如QAM或M-PSK)。例如，如常做的那樣，仍可在差分編碼QPSK中應用差分編碼。
[0081]在由心理聲學處理模塊102控制的迭代過程中重復對各位的位成形。可能需要迭代來對權重Y (i, j)進行微調以將盡可能多的能量分配給水印、同時維持其聽不見。
[0082]在第i個位成形濾波器41 i的輸出的完整波形為:
[0083]⑴.[0084]位形成基帶函數gf(i)通常在遠大于Tb的時間間隔內為非零，但主要能量集中在位
間隔內。在圖9A中可看到一個示例，其中，針對兩個相鄰位描繪相同的位形成基帶函數。在圖9A中，使Tb = 40ms。Tb的選擇以及函數形狀顯著影響系統。實際上，較長的符號提供了較窄的頻率響應。這在混響環境中特別有利。事實上，在這種情況下，附水印的信號經由若干傳播路徑到達麥克風，每個傳播路徑以不同的傳播時間為特征。所得到的通道具有很強的頻率選擇性。以時域解釋，由于具有與位間隔相當的延遲的回波產生相長干涉，因此較長的符碼是有利的，意味著其增加了接收信號能量。然而，較長的符號也帶來幾個缺點；較大的重疊可能導致符號間干擾(ISI)，并且確實更難以隱藏在音頻信號內，使得心理聲學處理模塊將允許比較短符號的能量更少的能量。
[0085]水印信號是通過對位成形濾波器的全部輸出進行相加而獲得的:
[0086]
【權利要求】
1.一種用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號(awm)提供方向信息的設備(100)，包括: 信號處理器(110)，適于對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器(221，222)記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)進行處理，其中所述音頻接收器(221,222)適于記錄所述再現音頻信號(awm)的聲波以獲得所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)，每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)包括所述嵌入式水印，其中所述信號處理器(110)適于處理所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息，所述接收器特定信息取決于嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)內的嵌入式水印，以及 方向信息提供器(120)，用于基于針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信息。
2.根據權利要求1所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)包括分析模塊(711，712，71N)，所述分析模塊用于將所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)從時域轉換為時頻域以獲得包括多個子帶信號的時頻域傳輸信號。
3.根據權利要求1或2所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于將復數確定為所述接收器特定信息。
4.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于將相位信息確定為所述接收器特定信息。
5.根據權利要求4所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于基于所確定的平均復合系數而將平均相位值確定為所述相位信息。
6.根據權利要求5所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于通過確定包括子帶信號的已處理的復合系數的平均周期塊來生成所述平均復合系數。
7.根據權利要求2所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于將相位信息確定為所述接收器特定信息，其中所述信號處理器(110)適于基于所確定的平均復合系數而將平均相位值確定為所述相位信息，并且其中所述信號處理器(110)適于通過確定包括所述多個子帶信號之一的已處理的復合系數的平均周期塊來生成所述平均復合系數。
8.根據權利要求6或7所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于通過組合所述子帶信號的已處理的復合系數中的至少兩個來確定所述平均復合系數，其中所述已處理的復合系數具有相等的相位值或在弧度上相差不超過0.5的相位值。
9.根據權利要求6至8中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于通過以預定數改變所述復合系數中的至少一個的相位值來生成所述已處理的復合系數。
10.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于確定同步命中位置，所述同步命中位置表示對水印簽名的第一位進行編碼的復合系數的位置。
11.根據權利要求6至9中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于確定同步命中位置，所述同步命中位置表示對嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl,rx2)內的嵌入式水印的水印簽名的第一位進行編碼的所述已處理的復合系數中的至少一個的位置。
12.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述方向信息提供器(120)適于采用復數來確定并提供方向信息。
13.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述方向信息提供器(120)適于提供到達方向向量作為方向信息。
14.一種用于提供方向信息的方法,包括: 接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)包括嵌入式水印， 對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息，其中所述接收器特定信息取決于嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)內的嵌入式水印，以及 基于針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信肩。
15.一種計算機程序，用于當所述計算機程序由計算機或處理器執行時執行根據權利要求14所述的方法。
16.一種用于空間位置估計的設備，包括: 根據權利要求1至13中的一項所述的用于提供方向信息的設備(100)，以及 位置估計器(300)，用于估計所述用于空間位置估計的設備的位置，其中所述位置估計器(300)適于基于由所述用于提供方向信息的設備提供的方向信息而估計所述用于空間位置估計的設備的位置。
17.一種用于空間位置估計的方法，包括: 通過采用至少兩個音頻接收器的陣列來接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)包括嵌入式水印， 對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息，其中所述接收器特定信息取決于嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)內的嵌入式水印， 基于針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信息，以及 估計所述至少兩個音頻接收器的陣列的位置，其中所述位置是基于所述方向信息而確定的。
18.一種計算機程序，用于當所述計算機程序由計算機或處理器執行時執行根據權利要求17所述的方法。
【文檔編號】G10L19/018GK103917886SQ201280052151
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】奧利弗·蒂爾加特, 吉奧范尼·德加爾多, 弗洛里安·科爾貝克, 亞歷山德拉·克勒瓊, 斯特凡·克雷格洛, 朱利安娜·博蘇姆, 托比亞斯·布利姆 申請人:弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司
【專利摘要】本發明提供一種用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號提供方向信息的設備(100)。該設備(100)包括信號處理器(110)，其適于對由在不同的空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理。該信號處理器(110)適于處理所接收的附水印音頻信號以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息。該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號內的嵌入式水印。此外，該設備包括方向信息提供器(120)，其用于基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息。
【專利說明】 使用附水印音頻信號和麥克風陣列的到達方向估計
【技術領域】
[0001]本發明涉及確定諸如揚聲器的聲源的到達方向以及用于空間位置估計的設備和方法。
【背景技術】
[0002]檢索聲音場景的幾何信息(諸如定位估計和輸入信號的到達方向的估計)變得越來越重要，原因在于該信息在各種應用中是有價值的，諸如回聲控制、場景分析、波束成形和用于分布式聲傳感器的信號處理。
[0003]例如，如果單一揚聲器再現音頻項目且麥克風陣列可用于進行記錄，則存在分析未嵌入有水印信號的所記錄的音頻信號的方法。如果不存在其它聲音源，例如講話者或其它干擾器，則例如通過定向音頻編碼，可以估計到達方向。參考文獻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。一旦另一個來源同時發出到達方向不是期望的聲音，則正確入射角的確定就受到妨礙。如果當前信號源自于不同空間位置，則將獲得到達方向的兩個不同估計。在這種情況下，需要更多關于偏好的聲音信號的信息。
[0004]在具有多于一個揚聲器的一種再現系統的情況下，如果再現信號不同，則可以使用先前說明的方法來估計到達方向。然而，如果回放相似的音頻項目，即在立體聲裝置中回放，貝1J出現眾所周知的現象，即幻像聲像源(phantom image source)。這意味著聲音被覺察彷佛由位于各揚聲器之間的虛擬源播放。在這種情況下，無法估計入射角。
[0005]針對涉及再現系統的校準的特定應用，存在其它眾所周知的用于確定回放的聲音的入射角的方法，例如，播放MLS信號或掃描信號。參考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，這些信號是可見的且經常令人煩惱。此外，在可以使用再現系統之前需要進行校準。因此，附水印音頻信號的使用是優選的，記住可以在系統操作期間進行校準。
[0006]用于確定傳感器的方向或位置的常用技術采用射頻信號以及各種傳感器。基于該技術的方法提供了良好估計，但不適用于射頻信號被禁止使用或難以使用的區域。此外，在這種情況下，必須安裝射頻傳感器。
[0007]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 了也利用水印信號的另一種方法。這里，通過僅使用一個麥克風并且測量若干所發出的附水印音頻信號的到達時間延遲來估計記錄位置。在這種情況下，并無可用的方向信息，并且系統限于使用最少數量的揚聲器。
[0008]如前文已述，現有技術具有若干問題。根據一些現有技術方法，可定位與該期望的揚聲器不對應的幻像聲源。其它現有技術方法具有下述問題，這些方法將定位室內的其它源或者需要特殊的測量信號，而這些測量信號在實際使用揚聲器的直播情況下無法再現。本發明的目的是提供用于確定傳輸信號的到達方向的改進構思。根據本發明的另一方面，提供了用于空間位置估計的改進構思。本發明的目的是通過根據權利要求1的用于提供方向信息的設備、根據權利要求14的用于提供方向信息的方法、根據權利要求15的用于提供方向信息的計算機程序、根據權利要求16的用于空間位置估計的設備、根據權利要求17的用于空間位置估計的方法以及根據權利要求18的用于空間位置估計的計算機程序來解決的。
【發明內容】
[0009]提供了一種用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號提供方向信息的設備。該設備系包括信號處理器，該系統處理器適于對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理。這些音頻接收器適于記錄再現音頻信號的聲波以獲得所接收的附水印音頻信號。每個所接收的附水印音頻信號包括嵌入式水印。該信號處理器適于處理所接收的附水印音頻信號以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息。此外，該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號中的嵌入式水印。此外，該設備包括方向信息提供器，該方向信息提供器用于基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息。
[0010]—個實施例描述了一種用于確定方向信息(例如，由揚聲器再現的音頻信號的到達方向(DoA))的方法。該信號作為在時頻域內生成的聽不見的水印信號的載波。其通過包括至少兩個麥克風的麥克風陣列來記錄。隨后，以檢測嵌入式水印信號為目的而進一步處理記錄。一旦恢復水印，其可用來估計聲源相對于陣列方位的方向。根據應用，該構思可進一步修改并應用于包括任意數量的揚聲器的裝置。
[0011]在一個實施例中，該信號處理器包括分析模塊，該分析模塊用于將所接收的附水印音頻信號從時域變換成時頻域以獲得包括多個子帶信號的時頻域傳輸信號。在一個實施例中，該信號處理器可適于將復數確定為接收器特定信息。例如，該復數可表示由一個音頻接收器記錄的附水印音頻信號的復合系數或平均復合系數的值。在又一個實施例中，該信號處理器可適于將相位信息確定為接收器特定信息。例如，該相位信息可以是由一個音頻接收器記錄的附水印音頻信號的相位值或平均相位值。在又一個實施例中，該信號處理器可適于將由一個音頻接收器記錄的附水印音頻信號的幅值或平均幅值確定為接收器特定信息。
[0012]根據實施例，該信號處理器適于基于所確定的平均復合系數而將平均相位值確定為相位信息。該信號處理器可適于通過確定包括子帶信號的已處理的復合系數的平均周期塊而生成平均復合系數。
[0013]在一個實施例中，該信號處理器適于通過組合子帶信號的至少兩個已處理的復合系數而確定平均復合系數，其中已處理的復合系數具有相等的相位值或相差不超過0.5弧度的相位值。此外，該信號處理器可適于通過以預定數改變復合系數的相位值(例如，當使用正相反的二進制相移鍵控(BPSK)作為調制方案時以180°改變復合系數的相位值，或者以取決于所使用的調制方案和已知的嵌入式序列的適當相位值改變復合系數的相位值)來生成已處理的復合系數。
[0014]根據實施例，該信號處理器適于確定同步命中(hit)位置，該同步命中位置表示對水印簽名的第一位進行編碼的復合系數的位置。
[0015]該方向信息提供器可適于采用相位值來確定并提供方向信息。此外，該方向信息提供器可適于提供到達方向向量作為方向信息。
[0016]此外，提供了一種用于提供方向信息的方法。該方法包括以下步驟:接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號包括嵌入式水印；對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息，其中該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號中的嵌入式水印；以及基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息。
[0017]此外，提供了一種用于空間位置估計的設備。該設備包括根據實施例的用于提供方向信息的設備以及用于估計用于空間位置估計的設備的位置的位置估計器，其中該位置估計器適于基于由用于提供方向信息的設備提供的方向信息而估計用于空間位置估計的設備的位置。
[0018]假定可利用足夠數量的揚聲器并且其空間位置是已知的，則空間位置估計的構思基于確定麥克風陣列的空間記錄位置。例如，可采用三個揚聲器來確定麥克風陣列在共同平面內的位置。應該提及的是，所提出的構思不限于方位角的確定。除此之外，可根據所使用的方向估計方法來估計仰角(elevation)。
[0019]此外，提供一種用于空間位置估計的方法。該方法包括:通過采用至少兩個音頻接收器的陣列來接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號包括嵌入式水印；對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息，其中該接收器特定信息取決于嵌入所接收的附水印音頻信號中的嵌入式水印；基于針對每個所接收的附水印音頻信號的接收器特定信息而提供方向信息；以及估計至少兩個音頻接收器的陣列的位置，其中該位置是基于方向信息而確定的。
[0020]可能的應用的示例例如為玩具，其可對某個音頻信號的回放作出反應，例如當播放某些電視連續劇時，動作玩偶可以將頭朝向電視機移動。
[0021]又一個應用示例為再現系統校準:本發明可用于在電話會議正在進行或者播放音頻項目時，自動地校準再現系統，例如，用于電話會議或家庭劇院系統的裝置。在這種情況下，無需進行事先校準。
[0022]此外，可以操控音頻信號的通道以根據所提供的方向信息調高或調低在某些位置的某些揚聲器的聲音。此外，可通過系統指示使用者如何根據所提供的方向信息而最佳地放置聲音系統的揚聲器。
[0023]又一個應用示例為上述的用于空間位置估計的設備。
【專利附圖】
【附圖說明】[0024]將參照【專利附圖】
【附圖說明】優選實施例，在附圖中:
[0025]圖1示出根據實施例的用于提供方向信息的設備的示意框圖，
[0026]圖2示出根據實施例的在應用情況下的用于提供方向信息的設備，
[0027]圖3A-3C示出頻率擴展和時間擴展的水印，
[0028]圖4示出用于生成水印信號的調制器，
[0029]圖5描繪用于生成水印信號的設備，
[0030]圖6A-6B示出根據實施例的在另外的應用情況下的用于提供方向信息的設備，
[0031]圖7示出根據實施例的用于提供方向信息的設備的部件，
[0032]圖8A提供了根據實施例的當采用過采樣時在時頻平面上系數的位置的示例性概況，
[0033]圖SB示出包括嵌入式水印的時頻域子帶信號，
[0034]圖9A-9D描繪根據實施例的水印簽名、同步塊、周期塊和平均同步塊，
[0035]圖10示出根據實施例的復用水印，
[0036]圖11A-11B示出同步支持單元的實現替選的示意框圖，
[0037]圖1lC不出同步簽字相關器的不意框圖，
[0038]圖12A示出找出水印的時間對準的問題的圖形表示，
[0039]圖12B示出識別消息開頭的問題的圖形表示，
[0040]圖12C示出用于同步的數據的圖形表示，
[0041]圖12D示出識別同步命中的構思的圖形表示，
[0042]圖13A示出時間解擴的示例的圖形表示，
[0043]圖13B示出在位與擴展序列之間的按元素乘法的示例的圖形表示，
[0044]圖13C示出在進行時間平均后同步簽名相關器的輸出的圖形表示，
[0045]圖13D示出利用同步簽名的自相關函數進行濾波的同步簽名相關器的輸出的圖形表示，
[0046]圖14示出包括差分解碼位的周期塊和包括復合系數的周期塊的關系，
[0047]圖15A描繪音頻信號部分的和水印信號部分的復合向量，
[0048]圖15B描繪音頻信號部分的平均復合向量和水印信號部分的平均復合向量，
[0049]圖15C示出在不同階段的樣本積分，
[0050]圖1?示出不同子帶的兩個積分復合系數向量，
[0051]圖16示出沿笛卡爾坐標系的軸所布置的六個麥克風，
[0052]圖17示出根據實施例的在Xy平面內的方位角確定，
[0053]圖18A-18D描繪根據實施例所確定的到達方向向量，
[0054]圖19示出根據實施例的位置估計，
[0055]圖20A-20B描繪位置估計挑戰和解決方案，
[0056]圖21示出根據實施例的用于位置估計的設備，以及
[0057]圖22示出根據實施例的用于空間位置估計的設備。
【具體實施方式】
[0058]1.根據圖1的用于提供方向信息的設備[0059]圖1示出根據實施例的用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號來提供方向信息的設備100。該設備100包括信號處理器110。該信號處理器110適于處理由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號rxl、rx2。至少兩個音頻接收器適于記錄再現音頻信號的聲波以獲得至少兩個所接收的附水印音頻信號。每個所接收的附水印音頻信號rxl、rx2包括嵌入式水印。此外，信號處理器110適于處理所接收的附水印音頻信號以獲得針對每個所接收的音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2。接收器特定信息rsil、rsi2取決于嵌入所接收的附水印音頻信號rxl、rx2中的水印。此外，用于提供方向信息的設備100包括方向信息提供器120。該方向信息提供器適于基于針對每個所接收的音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2而提供方向信息di0
[0060]2.根據圖2的應用情況:
[0061]圖2示出一種情況，其中用于提供方向信息的設備100從兩個音頻接收器221、222接收兩個附水印音頻信號rxl、rx2。在圖2中，包括水印的音頻信號awm通過麥克風210再現為聲波sw。聲波sw由至少兩個音頻接收器221、222(例如，兩個麥克風)記錄以獲得至少兩個所接收的音頻信號rxl、rx2。每個所接收的音頻信號rxl、rx2均包括嵌入式水印。
[0062]然后，所接收的附水印音頻信號rxl、rx2被輸入到用于提供方向信息的設備100的信號處理器110。信號處理器110適用于處理所接收的附水印音頻信號rxl、rx2以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2。根據所接收的附水印音頻信號中所包括的水印，接收器特定信息可以是相位信息。此外，該相位信息取決于音頻接收器的空間位置。例如，包括水印的再現音頻信號的聲波可到達第一音頻接收器221比到達第二音頻接收器222略早。因此，相比于第二接收信號rx2，第一接收信號rxl中的水印略早地被接收。一般而言，兩個接收信號rxl、rx2都相當類似。然而，由于兩個信號在時間上相對于彼此略為偏移，因此將兩個接收信號rxl、rx2從時域變換成時頻域通常導致兩個頻域信號的相位值關于相同頻率子帶和時間指數是不同的。
[0063]信號處理器110將接收器特定信息rsil、rsi2饋送至方向信息提供器120。該方向信息提供器120適于基于針對每個所接收的音頻信號rxl、rx2的接收器特定信息rsil、rsi2而提供方向信息di。例如,可基于相位信息提供方向信息di。第一接收信號rxl的第一相位值和第二接收信號rx2的第二相位值可例如通過計算相位差來處理。基于所算出的相位差，方向信息提供器120可確定方向信息di。例如，可確定再現音頻信號的聲波可能源自的可能方向。
[0064]3.水印生成:
[0065]在下文中，為了提供與水印有關的背景信息，參照圖3A至圖5所描繪的圖來說明編碼器中的水印生成。在時頻域內生成水印的水印技術在申請號為10154953.3、10154960.8,10154964.0,10154948.3,10154956.6 和 10154951.7 的歐洲專利申請中被提出，這些申請通過引用并入本文中。
[0066]基本上，水印是隱藏在另一信號(例如，音頻信號)中的編碼位簽名。可采用多個頻帶(子帶)對該位簽名進行編碼。
[0067]圖3A至圖3C示出在不同頻帶內要編碼的水印簽名的二進制值。雖然水印可用來傳送信息，但在下文中，將聚焦在使用水印來傳送水印簽名的方面。[0068]一般而言，水印簽名可以為任意位序列，例如位序列:[1，I, -1, I, -1, -1]。圖3A示出了對應的水印簽名310。
[0069]通過使用擴展序列來對水印位序列進行擴頻。例如，為了將水印簽名擴展至m個頻帶，可采用包括m個值的擴展向量。在最簡單的情況下，擴展向量僅包括1，例如，可采用[1，1，I]，這導致針對各相應頻帶復制水印簽名。在更復雜的實施例中，擴展向量也可包括-1，例如[1，_1，I]，這導致針對各個-1位，水印簽名在被復制以在相應頻帶中編碼之前被反轉。圖3B示出了前述水印簽名，其是通過采用擴展向量[1，-1，1,-1]來獲得擴頻水印320而被擴頻的。
[0070]也可通過采用擴展向量來在時域內擴展擴頻水印。例如，通過采用向量[1，_1]來進行時間擴展，擴頻水印簽名中的每一個均可首先以其原始形式被編碼，然后可被反轉以對其進行編碼。圖3C示出了擴頻且擴時的水印簽名330，其中已通過采用擴展向量[1，-1]來進行時間擴展。
[0071]在頻率上以及可能在時間上進行擴展后，可重復對水印簽名進行編碼。
[0072]可對不同的位序列進行差分編碼。差分編碼器可執行對位的差分編碼。該步驟給予了系統對由于移動或本地振蕩器不匹配而引起的相移的額外穩健性。如果b(i;j)為第i個頻帶及第j個時間區塊(time block)的位,則輸出位bdiff (i ； j)為
[0073]bdiff(i, j)=hdiff(i, j-1).b(i, j).[0074]在流的開頭，即，對于j = O, bdiff(i ；j-l)被設定為I。
[0075]調制器307執行實際調制，即，根據在其輸入所給定的二進制信息來生成水印信號波形。在圖4中給出對應調制器的更詳細示意圖。Nf個并行輸入401至40乂包含針對不同子帶的位流。位成形塊(411至41Nf)對每個子帶流的每位進行處理。位成形塊的輸出為時域內的波形。基于輸入位bdiff(i ;j)，如下計算由sid(t)表示的、針對第j時間區塊及第i子帶所生成的波形:
[0076]Si, j(t)=bdiff (i, j) Y (i, j).yi (t-j.Tb),
[0077]其中，Y (i ；j)為由心理聲學處理單元提供的加權因子，Tb為位時間間隔，以及gi(t)為第i個子帶的位形成函數。位形成函數是根據以余弦調頻的基帶函數g/(i)獲得的:
[0079]其中，&為第i個子帶的中心頻率，以及上標T代表發射器。對于每個子帶，基帶函數可以不同。如果選為相同的，則可能在解碼器處進行更有效的實現。
[0080]上述嵌入處理是指正相反的BPSK調制方案，即，其中編碼信息位置僅僅改變位形成函數的符號。替選地，可對兩個或更多位進行分組，并且可以使用更高階調制星座(諸如QAM或M-PSK)。例如，如常做的那樣，仍可在差分編碼QPSK中應用差分編碼。
[0081]在由心理聲學處理模塊102控制的迭代過程中重復對各位的位成形。可能需要迭代來對權重Y (i, j)進行微調以將盡可能多的能量分配給水印、同時維持其聽不見。
[0082]在第i個位成形濾波器41 i的輸出的完整波形為:
[0083]⑴.[0084]位形成基帶函數gf(i)通常在遠大于Tb的時間間隔內為非零，但主要能量集中在位
間隔內。在圖9A中可看到一個示例，其中，針對兩個相鄰位描繪相同的位形成基帶函數。在圖9A中，使Tb = 40ms。Tb的選擇以及函數形狀顯著影響系統。實際上，較長的符號提供了較窄的頻率響應。這在混響環境中特別有利。事實上，在這種情況下，附水印的信號經由若干傳播路徑到達麥克風，每個傳播路徑以不同的傳播時間為特征。所得到的通道具有很強的頻率選擇性。以時域解釋，由于具有與位間隔相當的延遲的回波產生相長干涉，因此較長的符碼是有利的，意味著其增加了接收信號能量。然而，較長的符號也帶來幾個缺點；較大的重疊可能導致符號間干擾(ISI)，并且確實更難以隱藏在音頻信號內，使得心理聲學處理模塊將允許比較短符號的能量更少的能量。
[0085]水印信號是通過對位成形濾波器的全部輸出進行相加而獲得的:
[0086]
【權利要求】
1.一種用于基于具有嵌入式水印的再現音頻信號(awm)提供方向信息的設備(100)，包括: 信號處理器(110)，適于對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器(221，222)記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)進行處理，其中所述音頻接收器(221,222)適于記錄所述再現音頻信號(awm)的聲波以獲得所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)，每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)包括所述嵌入式水印，其中所述信號處理器(110)適于處理所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)以獲得針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息，所述接收器特定信息取決于嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)內的嵌入式水印，以及 方向信息提供器(120)，用于基于針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信息。
2.根據權利要求1所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)包括分析模塊(711，712，71N)，所述分析模塊用于將所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)從時域轉換為時頻域以獲得包括多個子帶信號的時頻域傳輸信號。
3.根據權利要求1或2所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于將復數確定為所述接收器特定信息。
4.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于將相位信息確定為所述接收器特定信息。
5.根據權利要求4所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于基于所確定的平均復合系數而將平均相位值確定為所述相位信息。
6.根據權利要求5所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于通過確定包括子帶信號的已處理的復合系數的平均周期塊來生成所述平均復合系數。
7.根據權利要求2所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于將相位信息確定為所述接收器特定信息，其中所述信號處理器(110)適于基于所確定的平均復合系數而將平均相位值確定為所述相位信息，并且其中所述信號處理器(110)適于通過確定包括所述多個子帶信號之一的已處理的復合系數的平均周期塊來生成所述平均復合系數。
8.根據權利要求6或7所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于通過組合所述子帶信號的已處理的復合系數中的至少兩個來確定所述平均復合系數，其中所述已處理的復合系數具有相等的相位值或在弧度上相差不超過0.5的相位值。
9.根據權利要求6至8中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于通過以預定數改變所述復合系數中的至少一個的相位值來生成所述已處理的復合系數。
10.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于確定同步命中位置，所述同步命中位置表示對水印簽名的第一位進行編碼的復合系數的位置。
11.根據權利要求6至9中的一項所述的設備(100)，其中所述信號處理器(110)適于確定同步命中位置，所述同步命中位置表示對嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl,rx2)內的嵌入式水印的水印簽名的第一位進行編碼的所述已處理的復合系數中的至少一個的位置。
12.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述方向信息提供器(120)適于采用復數來確定并提供方向信息。
13.根據前述權利要求中的一項所述的設備(100)，其中所述方向信息提供器(120)適于提供到達方向向量作為方向信息。
14.一種用于提供方向信息的方法,包括: 接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)包括嵌入式水印， 對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息，其中所述接收器特定信息取決于嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)內的嵌入式水印，以及 基于針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信肩。
15.一種計算機程序，用于當所述計算機程序由計算機或處理器執行時執行根據權利要求14所述的方法。
16.一種用于空間位置估計的設備，包括: 根據權利要求1至13中的一項所述的用于提供方向信息的設備(100)，以及 位置估計器(300)，用于估計所述用于空間位置估計的設備的位置，其中所述位置估計器(300)適于基于由所述用于提供方向信息的設備提供的方向信息而估計所述用于空間位置估計的設備的位置。
17.一種用于空間位置估計的方法，包括: 通過采用至少兩個音頻接收器的陣列來接收附水印音頻信號，每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)包括嵌入式水印， 對由在不同空間位置的至少兩個音頻接收器記錄的至少兩個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)進行處理以確定針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息，其中所述接收器特定信息取決于嵌入所述所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)內的嵌入式水印， 基于針對每個所接收的附水印音頻信號(rxl，rx2)的接收器特定信息而提供方向信息，以及 估計所述至少兩個音頻接收器的陣列的位置，其中所述位置是基于所述方向信息而確定的。
18.一種計算機程序，用于當所述計算機程序由計算機或處理器執行時執行根據權利要求17所述的方法。
【文檔編號】G10L19/018GK103917886SQ201280052151
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】奧利弗·蒂爾加特, 吉奧范尼·德加爾多, 弗洛里安·科爾貝克, 亞歷山德拉·克勒瓊, 斯特凡·克雷格洛, 朱利安娜·博蘇姆, 托比亞斯·布利姆 申請人:弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司
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