降噪设备和方法以及具有无磁性扬声器的音频播放设备技术

本发明专利技术提供一种降噪设备和方法以及具有无磁性扬声器的音频播放设备。所述音频设备包括：输入装置，被配置为接收包含噪声的音频信号；周期估计单元，被配置为估计音频信号中的噪声样式的周期；降噪器，被配置为通过使用估计的噪声样式的周期在频域中从音频信号减去和移除噪声样式；噪声更新器，被配置为根据噪声的幅度变化来更新噪声样式；输出装置，被配置为输出通过移除噪声样式而获得的音频信号。

【技术实现步骤摘要】
降噪设备和方法以及具有无磁性扬声器的音频播放设备本申请要求于2013年10月8日提交到美国专利局的第61/888,137号美国临时申请的权益以及2014年7月8日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0085353号韩国专利申请的优先权，它们的公开通过引用全部合并于此。
示例性实施例涉及一种能够在不受噪声的不利影响的情况下进行流畅通信的音频通信方法和设备，其中，所述噪声具有在预定时间段重复的样式。具体地，一种音频通信方法方便了医疗人员和病人之间的通信而不会受到核磁共振成像(MRI)过程产生的噪声的不利影响，以便在MRI过程期间通过使用显示器、耳机或扬声器来提供娱乐、通信和病人诊断服务，并且提供了一种在MRI过程期间为病人回放多媒体内容的音频播放设备。
技术介绍
一种针对音频通信降低噪声的方法在于使用波束成形技术。该方法包括经由多个麦克风接收包含噪声信号和音频信号的混合的输入，并通过使用最大峰值无失真响应(MKDR)算法和最小方差无失真响应(MVDR)算法来恢复音频信号。在存在强磁场的MRI环境中，不应使用包括一般磁性部件的材料。因此，在应用强磁场的MRI环境中，一般动态扬声器(dynamicspeaker)不能正常工作。已经使用了风动扬声器(pneumaticspeaker)或压电扬声器(piezo-electrospeaker)以便将音频信号发送到被置于强磁场中的病人。由于这些扬声器不使用磁性材料，因此它们可以在强场MRI环境中工作而不会损害MRI图像质量。然而，这些扬声器由于它们在低频再现能力和输出电平方面的限制而展示的整体特性不佳。
技术实现思路
一个或更多个示例性实施例包括一种用于在具有周期性样式的高等级的噪声的环境中的说话者和另一方之间的音频通信的系统和方法。一个或更多个示例性实施例涉及一种在MRI噪声环境中将语音发送到病人的音频播放设备，更具体地，涉及一种设计用于通过使用无磁性扬声器(例如，无磁铁扬声器、不具有磁铁的扬声器等)和用于操作无磁性扬声器的算法来再现诸如语音和音频的音频信号并有效地削弱MRI噪声的系统，其中，所述无磁性扬声器在MRI孔洞内外均正常工作。一个或更多个示例性实施例包括一种用于在具有周期性样式的高等级噪声的核磁共振成像(MRI)环境中的病人和医务人员之间的音频通信的降噪方法，以及一种被构造为在具有分布在MRI孔洞内外的各种强度的磁场的全部环境中工作的音频播放设备以便在MRI扫描期间为病人提供额外的服务。为了实现这些，提供了一种具有无磁性动态扬声器的音频播放设备和一种包括控制方法和设备的音频播放系统，其中，所述无磁性动态扬声器在MRI磁场中工作，所述控制方法和设备通过适应于磁场强度的改变来保持预定等级的音频性能。音频播放系统是面向MRI的系统，其适应于不管根据头戴式耳机的位置的静态磁场的改变而进行操作。将在以下描述中部分地阐述其它方面，部分地，通过描述将是清楚的，或者可通过本实施例的实践而得知。根据示例性实施例的一方面，一种音频设备包括：输入单元，接收包含噪声的音频信号；周期估计器，估计音频信号中的噪声样式的周期；降噪单元，通过使用估计的噪声样式的周期在频域中从音频信号减去和移除噪声样式；噪声更新单元，根据噪声的幅度变化来更新噪声样式；输出单元，输出通过移除噪声样式而获得的音频信号。周期估计单元可从产生噪声的装置获得噪声的周期信息，或者通过使用在预定时间内获得的音频信号中的数据来计算周期信息。降噪器单元可包括：匹配单元(例如，匹配装置等)，将噪声样式与音频信号中的当前帧的时间索引匹配；计算器，移除与当前帧的时间索引匹配的噪声帧的频谱，并经由后处理移除残余噪声。噪声更新单元可确定在音频信号的当前帧中是否存在语音，如果在当前帧中不存在语音则更新噪声样式并请求降噪单元移除噪声样式，确定通过移除噪声样式而获得的输出信号是否被放大到比输入噪声更大的程度以及是否发散，如果输出信号发散，则请求周期估计单元对噪声样式的信息进行初始化。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种降低噪声的方法，包括：接收包含噪声的音频信号；估计音频信号中的噪声样式的周期；通过使用估计的噪声样式的周期在频域中从音频信号减去和移除噪声样式；根据噪声的幅度变化来更新噪声样式；输出通过移除噪声样式而获得的音频信号。估计噪声样式的周期的步骤可包括：从产生噪声的装置获得噪声的周期信息，或者通过使用在预定时间内获得的音频信号中的数据来计算周期信息。减去和移除噪声样式的步骤可包括：将噪声样式与音频信号中的当前帧的时间索引匹配；移除与当前帧的时间索引匹配的噪声帧的频谱；经由后处理移除残余噪声。更新噪声样式的步骤可包括：确定在音频信号的当前帧中是否存在语音；如果在当前帧中不存在语音则更新噪声样式并从音频信号移除噪声样式，确定通过移除噪声样式而获得的输出信号是否被放大到比输入噪声更大的程度以及是否发散，如果输出信号发散，则对噪声样式的信息进行初始化。根据另一示例性实施例的一方面，一种音频播放设备包括：音频输出单元，配备有无磁性扬声器并输出音频信号；选择单元，根据由于静态磁场的强度变化而导致的无磁性扬声器的输出变化来选择线圈的长度或电流的强度；再现单元，通过选择的线圈的长度或选择的电流的强度来再现音频信号。音频输出单元可包括无磁性动态传感器，所述无磁性动态传感器包括：多个线圈，所述多个线圈具有多个长度；分析传感器，测量无磁性扬声器的输出变化。选择单元可从无磁性动态传感器的所述多个线圈中选择至少一个线圈。再现单元可使用选择的线圈根据无磁性动态传感器的特性再现音频信号。无磁性动态传感器的多个线圈可包括多个环形线圈，所述多个环形线圈具有不同的直径并且连接到一个振动盘。无磁性动态传感器的与振动盘连接的多个线圈中的线圈可被划分为多个线圈组，操作线圈组的次数可根据选择单元的选择而改变。电流强度调节器可包括可变电阻或电阻大小选择器和增益控制器，并通过选择电阻的大小来调节选择单元选择的电流的强度。根据示例性实施例的一方面，一种主动噪声控制方法包括：根据静态磁场的强度选择输出装置，其中，静态磁场根据输出装置的位置而变化；控制在选择的输出装置中使用的增益；通过反映选择的输出装置和增益来计算主动噪声控制信号；通过将主动噪声控制信号输出到选择的输出装置来执行噪声控制。选择输出装置的步骤可包括：按照从最短到最长的顺序操作多个线圈；分析经由分析传感器获得的输出信号，其中，所述分析传感器用于测量输出装置的响应；确定是否由于输出信号的波形从输入到输出装置的输入信号的波形变形而发生失真以及是否能够再现比噪声更响的输出；从能够在不引起失真的情况下再现输出的线圈中选择最短的线圈。选择输出装置的步骤可包括：按照电阻大小从最大到最小的顺序对输出装置中的电流强度调整器的电阻进行操作；分析经由分析传感器获得的输出信号，其中，所述分析传感器被配置为测量输出装置的响应；确定是否由于输出信号的波形从输入到输出装置的输入信号的波形偏离而发生失真以及是否能够再现比噪声更响的输出；从能够在不引起失真的情况下再现输出的电阻中选择最大的电阻。控制增益的步骤可包括：基于与输入噪声等级和使用从输出装置的多个线圈中选择的线圈的无磁性动态传感器的输出有关的信息计算增益。控制增益的步骤可包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频设备，包括：输入单元，被配置为接收包含噪声的音频信号；周期估计器，被配置为估计音频信号中的噪声样式的周期；降噪器，被配置为通过使用估计的噪声样式的周期在频域中从音频信号减去和移除噪声样式；噪声更新器，被配置为根据噪声的幅度变化来更新噪声样式；输出单元，被配置为输出通过移除噪声样式而获得的音频信号。

【技术特征摘要】
2014.07.08 KR 10-2014-0085353;2013.10.08 US 61/8881.一种音频设备，包括：输入单元，被配置为接收包含噪声的音频信号；周期估计器，被配置为估计音频信号中的噪声样式的周期；降噪器，被配置为通过使用估计的噪声样式的周期在频域中从音频信号减去和移除噪声样式；噪声更新器，被配置为根据噪声的幅度变化来更新噪声样式；输出单元，被配置为通过使用包括多个线圈的无磁性扬声器输出通过移除噪声样式而获得的音频信号，其中，所述输出单元被配置为通过根据无磁性扬声器的输出的改变选择所述多个线圈中的至少一个线圈来确定线圈的长度。2.如权利要求1所述的设备，其中，周期估计器被配置为从产生噪声的装置获得噪声的周期信息，或者通过使用在预定时间内获得的音频信号中的数据来计算周期信息。3.如权利要求1所述的设备，其中，降噪器...

【专利技术属性】
技术研发人员：车娥烂，李建宇，高祥铁，李映尚，李允宰，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR