烦扰噪声抑制制造技术

本发明专利技术揭示个人音频系统及方法。个人音频系统包含：话音活动检测器，其用以确定环境音频流是否含有话音活动；音高估计器，其用以确定所述环境音频流中所含的烦扰噪声的基本分量的频率；及滤波器组，其用以减弱所述烦扰噪声的所述基本分量及至少一个谐波分量以产生个人音频流。所述滤波器组在所述环境音频流不含有话音活动时实施第一滤波器功能，或者在所述环境音频流含有话音活动时实施第二滤波器功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烦扰噪声抑制相关申请案信息本专利涉及2015年4月8日提出申请的标题为“具有基于位置的滤波器特性的有源声滤波器(ActiveAcousticFilterwithLocation-BasedFilterCharacteristics)”的专利申请案14/681,843及2015年8月5日提出申请的标题为“基于环境声音自动选择滤波器参数的有源声滤波器(ActiveAcousticFilterwithAutomaticSelectionOfFilterParametersBasedonAmbientSound)”的专利申请案14/819,298。
一般来说，本专利技术涉及供在收听者的耳朵中使用以将环境声音修改为适合收听者的收听偏好的数字有源音频滤波器。特定来说，本专利技术涉及部分地基于对烦扰噪声的类型的用户识别而抑制烦扰噪声及/或基于从大量多个用户收集的信息而抑制噪声的有源音频滤波器。
技术介绍
人对声音的感知随频率及声压级(SPL)两者而变化。举例来说，人对低频率声音及高频率声音的感知不如其对中间范围频率声音(例如，500Hz到6,000Hz)的感知。此外，与低频率相比，人的听力对处于高频率的声音的响应更大。存在其中收听者可期望减弱处于某些频率的环境声音同时允许处于其它频率的环境声音到达其耳朵的许多情景。举例来说，在音乐会上，去听音乐会的人可能希望享受音乐，但也会受保护以免遭受对人的听力造成损坏的高中间范围声音频率等级。在飞机上，乘客可能希望阻隔发动机的轰鸣声，但不希望阻隔对话。在运动赛事中，体育迷们可能期望听到比赛的动作，但受到保护以免遭受人群的吼叫声。在建筑工地，出于安全起见且为了使得建造能够继续，工人可需要听到附近声音及话音，但可希望保护他或她的耳朵以免遭受碰撞或大型移动装备的突然的响的噪声。此外，用户可希望在不被烦扰噪声(例如发动机或电动机、哭泣的婴儿及警报器的声音)中断或损害的情况下参与对话及其它活动。这些仅是其中人们希望听到其环境中的声音频率中的一些但非所有的几个常见实例。除受到保护以免遭受令人不愉快或响的具危险性的声音等级外，收听者还可希望通过放大某些频率、组合环境声音与次级音频馈入、均衡(通过调整各种频率的相对响度而修改环境声音)、噪声降低、添加白噪声或粉红噪声以掩蔽烦扰、回声消除及添加回声或混响而增大环境声音。举例来说，在音乐会上，听众可希望减弱音乐的某些频率，但放大其它频率(例如，低音)。在家聆听音乐的人们可希望通过向环境声音添加混响而具有更“像音乐会的”体验。在运动赛事中，体育迷们可希望减弱环境人群噪声，但还接收在赛事中进行报道的运动广播员的音频馈入。类似地，在购物商场，人们可希望减弱环境噪声，但接收以其位置为目标的广告的音频馈入。这些仅是人们的音频增强偏好的几个实例。此外，用户可希望在不被烦扰噪声中断或损害的情况下参与对话及其它活动。烦扰噪声的实例包含发动机或电动机、哭泣的婴儿及警报器的声音。通常，烦扰噪声是由基本频率分量及处于基本频率的倍数或谐波的谐波分量组成。基本频率可随机地或周期性地变化，且谐波分量可延伸到人耳最敏感的频率范围(例如，2000Hz到5000Hz)。附图说明图1是声音处理系统的框图。图2是有源声滤波器的框图。图3是个人计算装置的框图。图4是个人音频系统的一部分的功能框图。图5是展示烦扰噪声抑制滤波器及折衷噪声/话音滤波器的特性的图表。图6A、图6B及图6C是用于识别烦扰噪声源的类别的系统的功能框图。图7是用于抑制烦扰噪声的方法的流程图。图8是个人音频系统的一部分的功能块。图9是声音知识库的框图。图10是用于使用集合前馈来处理声音的方法的流程图。遍及本描述，图中出现的元件指派有三位数的参考标示符，其中最高有效数字是其中引入元件的图号且两个最低有效数字是元件特有的。未联合图描述的元件具有与具有相同参考标示符的先前所描述的元件相同的特性及功能。具体实施方式现在参考图1，声音处理系统100可包含至少一个个人音频系统140及云130内的声音知识库150。在此上下文中，术语“云”意指网络及可由个人音频系统140经由所述网络接入的所有装置。云130可为局域网、广域网、虚拟网络或某种其它形式的网络以及连接到网络的所有装置。云130可为或包含因特网。云130内的装置可包含例如一或多个服务器(未展示)。声音处理系统100可包含大量多个个人音频系统。将随后在图9的论述中描述声音知识库150。个人音频系统140包含左有源声滤波器110L及右有源声滤波器110R以及个人计算装置120。虽然图1中将个人计算装置120展示为智能电话，但个人计算装置120可为智能电话、桌上型计算机、移动计算机、平板计算机或能够执行本文中所描述的过程的任何其它计算装置。个人计算装置120可包含经配置以执行所存储软件指令以便执行本文中所描述的过程的一或多个处理器及存储器。举例来说，个人计算装置120可运行应用程序或“app”来执行本文中所描述的功能。个人计算装置120可包含用户接口，所述用户接口包括显示器及至少一个输入装置，例如触摸屏、麦克风、键盘及/或鼠标。个人计算装置120可经配置以执行地理定位，即，确定其自身位置。地理定位可例如使用全球定位系统(GPS)接收器或通过某种其它方法执行。有源声滤波器110L、110R可经由第一无线通信链路112与个人计算装置120通信。虽然图1中仅展示单个第一无线通信链路112，但每一有源声滤波器110L、110R可经由单独无线通信链路与个人计算装置120通信。第一无线通信链路112可使用有限范围无线通信协议，例如或某种其它无线个域网(PAN)协议。个人计算装置120可经由第二通信链路122与云130通信。特定来说，个人计算装置120可经由第二通信链路122与云130内的声音知识库150通信。第二通信链路122可为有线连接或可为使用例如无线通信协议、移动电话数据协议或另一无线通信协议的无线通信链路。任选地，声滤波器110L、110R可经由第三无线通信链路114直接与云130通信。第三无线通信链路114可为对第一无线通信链路112的替代或补充。第三无线连接114可使用例如无线通信协议或另一无线通信协议。声滤波器110L、110R可经由第四无线通信链路(未展示)彼此通信。图2是可为有源声滤波器110L及/或有源声滤波器110R的有源声滤波器200的框图。有源声滤波器200可包含麦克风210、前置放大器215、模/数(A/D)转换器220、处理器230、存储器235、由数/模(D/A)转换器240产生的模拟信号以及放大器245、扬声器250、无线接口260及电池(未展示)，其全部可含于壳体290内。有源声滤波器200可接收环境声音205且输出个人声音255。在此上下文中，术语“声音”指在空气中传播的声波。“个人声音”意指已经根据用户的个人偏好处理、修改或修整的声音。术语“音频”指声音的电子表示，其可为模拟信号或数字数据。壳体290可经配置以通过装配于用户的耳朵中、上或上方而与用户的耳朵介接，使得环境声音被大部分排除而不会到达用户的耳道且由有源声滤波器产生的经处理个人声音被直接提供到用户的耳道中。壳体290可具有用于接受环境声音的第一孔口292及用以允许经处理个人声音输出到用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种个人音频系统，其包括：话音活动检测器，其用以确定环境音频流是否含有话音活动；及处理器，其处理所述环境音频流以产生个人音频流，所述处理器包括：音高估计器，其用以确定所述环境音频流中所含的烦扰噪声的基本分量的频率，滤波器组，其包含用以减弱所述烦扰噪声的所述基本分量及至少一个谐波分量的带阻滤波器，所述滤波器组在所述环境音频流不含有话音活动时实施第一滤波器功能且在所述环境音频流含有话音活动时实施不同于所述第一滤波器功能的第二滤波器功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 14/941,458;2015.11.25 US 14/952,7611.一种个人音频系统，其包括：话音活动检测器，其用以确定环境音频流是否含有话音活动；及处理器，其处理所述环境音频流以产生个人音频流，所述处理器包括：音高估计器，其用以确定所述环境音频流中所含的烦扰噪声的基本分量的频率，滤波器组，其包含用以减弱所述烦扰噪声的所述基本分量及至少一个谐波分量的带阻滤波器，所述滤波器组在所述环境音频流不含有话音活动时实施第一滤波器功能且在所述环境音频流含有话音活动时实施不同于所述第一滤波器功能的第二滤波器功能。2.根据权利要求1所述的个人音频系统，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声的所述基本分量提供的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述基本分量提供的减弱。3.根据权利要求2所述的个人音频系统，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声的至少一个谐波分量提供的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述对应谐波分量提供的减弱。4.根据权利要求2所述的个人音频系统，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声的n个最低次谐波分量中的每一者提供的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述对应谐波分量提供的减弱，其中n是正整数。5.根据权利要求4所述的个人音频系统，其中n＝4。6.根据权利要求2所述的个人音频系统，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声的具有小于预定值的频率的每一谐波分量提供的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述对应谐波分量提供的减弱。7.根据权利要求4所述的个人音频系统，其中预定频率是2kHz。8.根据权利要求1所述的个人音频系统，其进一步包括：类别表，其存储与一或多个烦扰噪声类别相关联的特性，所述类别表经配置以将与选定烦扰类别相关联的特性提供到跟踪噪声抑制滤波器。9.根据权利要求8所述的个人音频系统，其中提供到所述跟踪噪声抑制滤波器的所述选定烦扰噪声类别的所述特性包含提供到所述音高估计器的基本频率范围。10.根据权利要求8所述的个人音频系统，其中提供到所述跟踪噪声抑制滤波器的所述选定烦扰噪声类别的所述特性包含提供到所述滤波器组的滤波器参数。11.根据权利要求8所述的个人音频系统，其进一步包括：用户接口，其用以接收识别所述选定烦扰噪声类别的用户输入。12.根据权利要求8所述的个人音频系统，其中所述类别表存储每一烦扰噪声类别的配置文件，且所述个人音频系统进一步包括：分析器，其用以产生所述环境音频流的配置文件；及比较器，其用以选择具有与所述环境音频流的所述配置文件最紧密匹配的所存储配置文件的所述烦扰噪声类别。13.根据权利要求8所述的个人音频系统，其进一步包括：声音数据库，其使用户上下文信息与烦扰噪声类别相关联，其中，基于所述个人音频系统的用户的当前上下文而从所述声音数据库检索所述选定烦扰噪声类别。14.根据权利要求14所述的个人音频系统，其中所述用户的所述当前上下文包含日期、时间、用户位置及用户活动中的一或多者。15.一种用于抑制音频流中的烦扰噪声的方法，其包括：检测环境音频流是否含有话音活动；估计所述环境音频流中所含的烦扰噪声的基本分量的频率；及通过滤波器组处理所述环境音频流以产生个人音频流，其中所述滤波器组在所述环境音频流不含有话音活动时实施第一滤波器功能且在所述环境音频流含有话音活动时实施不同于所述第一滤波器功能的第二滤波器功能。16.根据权利要求15所述的方法，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声的所述基本分量提供的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述基本分量提供的减弱。17.根据权利要求16所述的方法，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声的至少一个谐波分量提供的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述对应谐波分量提供的减弱，其中n是正整数。18.根据权利要求16所述的方法，其中通过所述第一滤波器功能提供的对所述烦扰噪声的n个最低次谐波分量中的每一者的减弱高于通过所述第二滤波器功能提供的对所述烦扰噪声的所述n个最低次谐波分量中的每一者的对应减弱，其中n是正整数。19.根据权利要求18所述的方法，其中n＝4。20.根据权利要求18所述的方法，其中通过所述第一滤波器功能对所述烦扰噪声提供的具有小于预定值的频率的每一谐波分量的减弱高于通过所述第二滤波器功能对所述烦扰噪声的所述对应谐波分量提供的减弱。21.根据权利要求20所述的方法，其中预定频率是2kHz。22.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：将与一或多个已知烦扰噪声类别相关联的参数存储于类别表中；及从所述类别表检索经识别已知烦扰类别的参数以帮助抑制所述烦扰噪声。23.根据权利要求22所述的方法，其中检索经识别已知烦扰类别的参数包含检索基本频率范围以约束烦扰噪声的所述基本分量的所述频率。24.根据权利要求22所述的方法，其中检索经识别已知烦扰类别的特性包含检索滤波器参数以帮助配置第一及第二带阻滤波器组中的至少一者。25.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：接收识别选定烦扰噪声类别的用户输入。26.根据权利要求22所述的方法，其中所述类别表存储每一烦扰噪声类别的配置文件，且所述方法进一步包括：产生所述环境音频流的配置文件；及选择具有与所述环境音频流的所述配置文件最紧密匹配的所存储配置文件的烦扰噪声类别。27.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：基于个人音频系统的用户的当前上下文而从使用户上下文信息与烦扰噪声类别相关联的声音数据库检索选定烦扰噪声类别。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述用户的所述当前上下文包含日期、时间、用户位置及用户活动中的一或多者。29.一种个人音频系统，其包括：处理器，其用以通过根据现用处理参数集处理环境音频流而产生个人音频流；缓冲存储器，其用以存储所述环境音频流的最近片段；事件检测器，其用以检测触发事件；及控制器，其经配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·克利马尼斯，A·帕克斯，R·F·兰曼三世，N·克拉夫特，M·J·贾菲，J·贝克，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国,US