信号处理器、信号处理方法、耳机和计算机可读介质技术

本发明专利技术涉及一种信号处理器、信号处理方法、耳机和计算机可读介质。用于耳机(101)的信号处理器(105)，该信号处理器(105)配置有用于接收麦克风信号的麦克风端子(106)、用于输出扬声器信号的扬声器端子(107)以及用于与远端进行进站信号和出站信号传送的远端端子(108)；该信号处理器(105)包括：侧音路径(110)，被配置为经由可控侧音滤波器从麦克风信号生成侧音信号；其中，侧音滤波器控制器(114)接收麦克风信号并且利用在相应频带处的麦克风信号的信噪电平计算第一噪声估计，并且基于第一噪声估计来控制侧音滤波器(111)以改善或优化信噪比。

Signal processor, signal processing method, headset, and computer readable medium

【技术实现步骤摘要】
信号处理器、信号处理方法、耳机和计算机可读介质
用于语音通信的耳机(例如，BluetoothTM耳机、DECT耳机或诸如USB耳机的有线耳机)通常包含用于在用户的耳朵中的一个耳朵处再现远端音频信号的扬声器和用于接收耳机佩戴者的讲话的语音麦克风。扬声器定位在耳机佩戴者的耳朵中的一个或两个耳朵处，并且语音麦克风被布置在耳机内，以在使用期间被定位，从而以可接受的高信噪比接收用户的讲话。例如，语音麦克风通常位于耳机吊杆或从此外壳朝向用户的嘴部延伸的其它突出部中的耳机外壳、耳杯内，或者位于将音频信号运载至蜂窝电话或运载来自蜂窝电话的音频信号的电绳上。耳机可以通过耳杯或主动噪声消除技术来衰减来自耳机佩戴者周围的环境的声音，使得耳机佩戴者被保护免受他/她周围的声音干扰。例如，在语音麦克风是定向麦克风(例如，使用波束成形进行实施)的情况下，耳机还可以在来自耳机佩戴者周围的环境的声音传输到远端之前使该声音衰减。可能发生耳机不仅衰减来自环境的声音，而且还衰减耳机佩戴者自己的讲话。这导致耳机佩戴者适应他的讲话的问题，并且由于他/她无法听到他/她自己的声音，具体是他/她说话有多大声的问题。为了克服这个问题，耳机可以配置有反馈路径，由此经由扬声器将少量的耳机佩戴者自己的讲话(由语音麦克风拾取)反馈到耳机佩戴者的耳朵。这也被称为侧音。侧音通常被衰减或放大，以反映当在没有佩戴耳机的情况下在室内讲话时，人们将感知到的反馈的量。语音麦克风越是位于远离耳机佩戴者的嘴部，相对于来自耳机佩戴者的讲话，越多来自周围环境的声音将由他/她的耳朵中的扬声器拾取和再现。由于通常优选的是免除麦克风吊杆或类似的延伸，所以这可能是一个问题。应当注意，传统上有时耳机中的扬声器被表示为接收器。
技术介绍
US7,330,739描述了向设备用户提供侧音的无线通信设备。该设备将来自麦克风的出站模拟音频信号转换为出站音频比特流，从该出站音频比特流中提取侧音比特流。侧音比特流在ΣΔ(sigma-delta)ADC与FIFO缓冲器之间并且在FIFO缓冲器之前被提取。该设备还通过ΣΔ转换器将进站数字音频信号(诸如13比特信号)转换为进站音频比特流(诸如1比特信号)。侧音比特流在FIFO缓冲器之后和低通滤波器(诸如双二阶开关电容滤波器)之前，被添加到进站音频比特流，低通滤波器将来自ΣΔ转换器的音频比特流转换为模拟信号。其声称克服了与数字实施(与侧音的延迟相关)相关联的问题。还声称，由于进站音频比特流和侧音比特流都被相同的双二阶开关电容滤波器滤波，所以两个音频信号的“丰富度”基本相同，并且因此它们听起来同样“丰富”或“大声”。US9,053,697描述了具有主动噪声消除(ANC)系统的耳机。ANC系统耦接至与语音麦克风相反的噪声参考麦克风，在使用耳机拾取外部噪声参考信号期间对准耳机佩戴者的耳道，从而生成来自噪声参考信号的抗噪声波形，并且通过耳机中的一个或多个扬声器再现抗噪声波形。使用ANC技术可以降低到达耳机佩戴者的耳朵的背景噪声的水平(最多达二十分贝)，同时递送有用的声音信号，诸如从远端接收到的音乐和远端语音。描述了混频器可以被配置为将一些可听见的耳机佩戴者的讲话量(近端讲话估计)混合成音频信号，以由耳机中的一个或多个扬声器再现；这也被称为侧音。近端讲话估计可以下面中的任一个：近端信号(基于来自语音麦克风的信息)，来自噪声抑制滤波器的噪声抑制信号和其他信号。在一个示例中，噪声抑制滤波器被配置为将其输入信号的语音帧与其输入信号的噪声帧区分开，并且产生噪声抑制信号，以仅包括语音帧。噪声抑制滤波器可替代地实施为空间选择性处理滤波器。互联网文章“AddingSidetonetoSkype”(可从https://channel9.msdn.com/coding4fun/articles/Adding-Sidetone-to-Skype获得)描述了将侧音添加到耳机的听筒的用于Skype(TM)的软件插件。在一个示例中，侧音经由被实施为IIR滤波器的Butterworth类型的数字低通滤波器来添加。然而，仍然存在一个问题，即来自周围环境的噪声可以由语音麦克风拾取，并且经由侧音终止于耳机佩戴者的耳朵而不是在远端。
技术实现思路
提供了用于耳机的信号处理器，该信号处理器配置有用于接收麦克风信号的麦克风端子、用于输出扬声器信号的扬声器端子、以及用于与远端传送进站信号和出站信号的远端端子(108)；该信号处理器包括：-出站路径，从麦克风端子到远端端子；-侧音路径，被配置为经由侧音滤波器从麦克风信号生成侧音信号；-进站路径，从远端端子到扬声器端子，并且包括组合器，组合器被配置为组合侧音信号和进站信号，以生成扬声器信号；以及-侧音滤波器控制器，接收麦克风信号并且利用麦克风信号在相应频带处的信噪电平计算第一噪声估计，并且基于第一噪声估计控制侧音滤波器，以改善侧音信号的信噪比；其中，侧音滤波器是可控侧音滤波器。因此，可以生成侧音信号，其中，当耳机佩戴者讲话时，由耳机的语音麦克风拾取的噪声可以被衰减。由于基于具有麦克风信号在各个频带处的信噪电平的第一噪声估计来控制侧音滤波器，所以侧音滤波器可以相对于具有更好的信噪比的频带，而衰减具有差的信噪比的频带。衰减量可以基于在各个频带处的信噪比来确定。由于具有显著较少噪声的侧音被引入耳机佩戴者的耳朵中，因此这大大改善了耳机佩戴者体验的声学印象。噪声估计可以用于描述噪声主要发生在哪个频率以及噪声发生在什么水平。侧音滤波器可以被控制以通过衰减频带中的麦克风信号而改善侧音信号的信噪比，其中，第一噪声估计指示相对于其中第一噪声估计指示相对高的信噪比的频带的相对低的信噪比。侧音信号的信噪电平可以在多个频带上评估，诸如在各个频带中的全部或所选择的频带上，或者在音频带上(诸如所关注的音频带上)评估。侧音滤波器可以是无限脉冲响应IIR滤波器，诸如具有离散滤波器系数的数字IIR滤波器。IIR滤波器具有比FIR滤波器低的延迟，并且由于它们引入更低的延迟，所以是有利的。侧音生成的延迟对于耳机佩戴者可能是非常烦扰的；特别是长于约5毫秒的延迟被认为是烦扰的。侧音滤波器实施具有极点和/或零点的传递函数，极点和/或零点可控地布置成在所关注的音频带上展现期望的增益和/或相位特性。期望的增益特性可以包括低通带、高通带、阻带、通带、“低架”、以及“高架”中的一个或多个。“低架”具有在截止频率之下的高于或低于0dB的增益，和高于0dB的增益。相反，“高架”具有在截止频率之下的0dB的增益，和在截止频率之上的高于或低于0dB的增益。在某些方面，“低架”衰减低于截止频率的信号，并且“高架”衰减高于截止频率的信号。通带或阻带可以通过峰值滤波器来实施。所关注的音频带可以是从20Hz至20KHz或更宽或更窄的音频带。通常，截止频率是在较高或较低的频率处增益相对于最近的0dB电平已降至-3dB电平的频率。在一些方面，信噪估计器位于从麦克风端子延伸到侧音滤波器的控制路径中，伴随有控制可控侧音滤波器的控制器。因此，控制路径接收麦克风信号。麦克风信号由可控侧音滤波器以滤波器速率(通常以规律的采样速率或抽选的采样速率)进行滤波。控制路径将可控侧音滤波器控制在控制速率，该控制速率可以与滤波器速率相同或是更低的规律或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耳机的信号处理器，配置有用于接收麦克风信号的麦克风端子、用于输出扬声器信号的扬声器端子以及用于与远端进行进站信号和出站信号传送的远端端子；所述信号处理器包括：出站路径，从所述麦克风端子到所述远端端子；侧音路径，被配置为经由侧音滤波器从所述麦克风信号生成侧音信号；进站路径，从所述远端端子到所述扬声器端子并且包括组合器，所述组合器被配置为将所述侧音信号与所述进站信号组合，以生成所述扬声器信号；以及侧音滤波器控制器，接收所述麦克风信号并且利用所述麦克风信号在相应频带处的信噪电平来计算第一噪声估计，并且基于所述第一噪声估计来控制所述侧音滤波器改善所述侧音信号的信噪比；其中，在所述侧音路径中的所述侧音滤波器包括基于所述第一噪声估计而被单独控制的多个滤波器级；以及其中，多个所述滤波器级由多个峰值滤波器和高架滤波器组成的组来配置。

【技术特征摘要】
2016.08.11 EP 16183759.61.一种用于耳机的信号处理器，配置有用于接收麦克风信号的麦克风端子、用于输出扬声器信号的扬声器端子以及用于与远端进行进站信号和出站信号传送的远端端子；所述信号处理器包括：出站路径，从所述麦克风端子到所述远端端子；侧音路径，被配置为经由侧音滤波器从所述麦克风信号生成侧音信号；进站路径，从所述远端端子到所述扬声器端子并且包括组合器，所述组合器被配置为将所述侧音信号与所述进站信号组合，以生成所述扬声器信号；以及侧音滤波器控制器，接收所述麦克风信号并且利用所述麦克风信号在相应频带处的信噪电平来计算第一噪声估计，并且基于所述第一噪声估计来控制所述侧音滤波器改善所述侧音信号的信噪比；其中，在所述侧音路径中的所述侧音滤波器包括基于所述第一噪声估计而被单独控制的多个滤波器级；以及其中，多个所述滤波器级由多个峰值滤波器和高架滤波器组成的组来配置。2.根据权利要求1所述的信号处理器，其中，所述侧音滤波器控制器执行以下迭代处理：基于所述第一噪声估计确定用于所述滤波器级的参数；计算用于所述滤波器级的频域增益传递函数的频域增益估计；通过从所述第一噪声估计中减去所述频域增益估计，来计算第二噪声估计；根据所述第二噪声估计，更新所述第一噪声估计；其中，所述滤波器级经由从在所述迭代处理的迭代上计算出的用于相应滤波器级的参数而计算出的系数来控制。3.根据权利要求2所述的信号处理器，其中，确定用于所述滤波器级的参数包括拟合具有最大可能增益带宽乘积的滤波器，同时优化在所关注的音频带中的所述信噪比。4.根据权利要求2或3所述的信号处理器，其中，拟合滤波器包括：在频率范围内，迭代地选择频率；以及确定以所述频率为中心的频带的增益带宽乘积，并且基于所述信噪比确定所述频带的增益因子，并且确定所述频带的带宽因子作为带宽，其中，所述信噪比最多是在所述频率处的信噪比的一半；当所述频率范围已被迭代时，选择有利的增益带宽乘积并且估计用于具有中心频率和增益的频带衰减滤波器的参数，以拟合所确定的频带。5.根据权利要求4所述的信号处理器，其中，所述有利的增益带宽乘积是最大增益带宽乘积。6.根据权利要求4所述的信号处理器，其中，所述频带衰减滤波器是峰值滤波器。7.根据权利要求2所述的信号处理器，其中，拟合滤波器包括：通过从高于架中点频率的频率处的所述信噪比的平均值选择预定的架中点频率并且确定架增益，来拟合高...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·迈伊格伦·冯·比洛，克里斯托弗·博比约，
申请(专利权)人：GN奥迪欧有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK