提高信号清晰度的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种声音清晰度增强（ＳＩＥ）系统。该ＳＩＥ系统利用心理声学模型，并且优选地，利用一个过取样滤波器组，在其中低于环境噪声的兴趣信号被有选择地放大作为输入强度和频率的函数，以使该信号克服噪声而可以被听见，但是绝不会超过作为频率函数的一个预定最大输出强度。该ＳＩＥ系统可以与主动噪声消除相结合。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频再现应用，其中期望的音频信号以无污染的形式. 获得并且干扰(例如环境噪声)作为声音信号出现。
技术介绍
在声音嘈杂的环境中，收听者难以听到所想要的声音信号或"兴 趣信号"。例如，在汽车里的手机用户通过他们的耳机可能难以听清 所接收的语音信号，因为汽车的噪声屏蔽了兴趣信号(即手机所接收 的语音信号)。为了解决这一问题，过去曾经进行了许多尝试。其中 一些简要地描述如下-(a) 被动噪声衰减耳机用于耳机应用的特定应用场合，由将环境声音噪声与收听者的耳朵以物理方式隔离的大而笨重的耳罩提供无 源噪声衰减。(b) 放大放大输入的感兴趣的电信号以克服背景噪声的强度。 如果控制不适当，可能导致有害的高声输出强度。并且，除非很好地 控制了放大工作，否则不能提供所希望的好处。(C)过滤信号被静态地过滤，使其更清晰。(d) 简单自动增益控制(AGC):兴趣信号通过自动增益控制系 统，其中根据耳罩内或耳罩外的噪声强度测量调节增益。这种AGC增益通常通过简单测量整体噪声强度来控制。(e) 主动噪声清除(ANC):产生抗噪声(用开环或闭环伺服系 统产生的)并有声地施加给噪声信号。对于耳机的应用，参见Bose， Amar等人的"Headphoning"(美国专利4,455,675， 1984年6月19日) Reduction in Headphone System"， (Headwize技术论文库，1999)。(f)有时候，这些方法相结合耳机应用的一个通常方案是将被动 噪声衰减耳机和ANC系统相结合(见Bose， Amar等人的"Headphoning"， (美国专利4455675， 1984年6月19日))。虽然在多种应用中，这些方法是很有效的，并且能减少噪声，但这 些方法并不总是是合适的。例如，ANC需要精确的噪声基准(reference), 该噪声基准有时可能得不到，并且其只在低频下工作。被动噪声衰减只 有在具有足够的隔音空间时才能有效地工作。过滤使信号频率成分失 真。AGC系统没有考虑人的听力系统并产生次优化结果。同时，即使能 够应用这些方案的，也存在着由于这些方案的能量消耗过大而受到限制 的场合，所以需要小型化，低能量的技术。Yoimg-cheol Park等人("具有心理声学响度校正的高性能数字式 助听器处理器"，ICCE， International Conference on Consumer Electronics, 1997,页313-313，XP010249998)公开了一种执行非线性响度校正的数字 式助听器处理器。Young-cheol Park等人处理输入信号以调节其响度。WO 98 47315 A在图2中公开了一种噪声减小装置，其具有一个方 框，用来将输入10变换成频率域的窗式频率变换方框32， 一个用于检 测来自输入10的声音的声音检测34， 一个噪声频谱估计38和一个叠加 再合成单方框44。美国专利5,388,185在图2公开了一种自适应处理声音信号的系统。 在步骤30，语音信号样本被置于时域中的四个重叠缓冲器的一个之中。 然后，每个缓冲器用Hamming窗(用于变换成频率域)修正。在步骤 40、 50、 90，该系统执行快速傅立叶变换(FFT)、频谱修正和快速傅 立叶反变换(IFFT)。在步骤100，四个重叠缓冲器相加以重构修改的 语音信号。WO 00 65872 A在图3公开了一种响度正常化控制系统，其具有一 个将时域的声音信号变换成频率域的滤波器组电路42， 一个信号处理器 46和一个合成滤波器50 (图3)。ScheiderT等人("用于数字式助听器的多通道压縮策略"，1977， IEEE, International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing:ICASSP-97，页411-414, XP010226222, Munich Germany, Los Alamitos CA, USA, IEEE Comput., SOC， ISBN: 0-8186-7919-0)公开了一种压縮系统，其使用了一个过采样的、多相离散傅立叶变换(DFT)滤波器组和 一个合成滤波器组。然而，还需要提供一种革新方法，使得可以克服干扰信号(诸如噪 声)而提高信号清晰度。因此，需要解决上面提到的这些问题并且还需要一种改进的方法以 提高和/或取代现有的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高信号质量和信号清晰度的新颖方法 和系统。根据本专利技术的一方面，提供了 一种克服干扰信号的提高信号清晰度 的系统，其包括 一个分析滤波器组，用于将时域中的信息信号转换成 转换域中的多通道信息信号； 一个信号处理器，用于处理分析滤波器组的输出，该信号处理器包括一个利用心理声学模型计算动态范围的心理声学处理器，以提供克服干扰信号的可听的信息信号；和一个合成滤波 器组，用于混合信号处理器的输出，以产生输出信号。本专利技术的信号清晰度增强(SIE)的设计使得减小了现有技术装置 的不利因素和缺点。它可以用于噪声信号相对于兴趣信号很强的环境 中。这种环境导致能得到的动态范围非常有限。虽然可以利用以往系统 的简单动态范围压缩方法将兴趣信号映射到这个很小的动态范围中，但 是所得到信号的保真度和质量可能受到影响。在这种情况下，施加使兴 趣信号克服不良噪声而可被听见所需要的最小增益(因而更清晰)，造 成了信号质量的提高。因此本专利技术涉及确定和应用这个最小增益。根据本专利技术，SIE处理包括一个心理声学模型，它在工作进行中，计算要使兴趣信号克服不良噪声而可被听见所必须施加的最小放大值。 这样得到较好的保真度和信号质量。根据本专利技术，信号清晰度增强(SIE)算法通过测量(1)外部干扰 (不良信号、噪声)强度或(2)头戴式耳机耳罩中的或耳道中的干扰 (不良信号、噪声)强度，自适应地调节兴趣信号(电的)的增益和平 衡，以使兴趣信号的清晰度和可听性提高。这些强度测量是单独利用频 段级别或综合利用本领域的已知技术来进行，这些技术描述在Schneider, ToldA.的"自适应动态控制器"(MASc论文集，加拿大安大略省，滑 铁卢大学，1991) ; Schneider和Brennan的"用于数字助听器的压縮策 略"(Proc.ICASSP 1997,德国，慕尼黑);和Schmidt, John的"音频 信号的动态范围压縮装置"(美国专利5832444号)中已经说明。总的来说，通过利用本专利技术，使用者接收的信号的SNR (信噪比) 得到了提高，并且其不断地适应使用者的环境，提供的兴趣信号强度是 令人舒适的。这样就提高了信号清晰度，提高了感知信号质量，并减少 使用者的疲劳。为了提供最好的保真度，超微型的尺寸和最低的功率消耗，优选地， SIE算法利用过釆样滤波器组实现，以将兴趣信号和不良信号分成若干 个交叠的、相邻的或不交叠的波段。在Schneider和Brennan的美国专利 6,236,731 "用于过滤信息信号并将信息信号分成不同波段的滤波器组结 构和方法，特别是用于助听器的音频信号上述结构和方法"中说明了一 种合适的过采样滤波器组。有利地实现该设计的结构组合了一个加权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种克服干扰信号的提高信号清晰度的系统，所述系统包括：第一输入端，用于接收包括可能被环境噪声污染的兴趣信号的信息信号；第二输入端，用于接收包括所述环境噪声的干扰信号，所述第二输入能基于连续方式接收所述干扰信号，而不管所述兴趣信号是否存在；分析滤波器组，用于通过所述第一输入接收所述信息信号，并将时域中的所述信息信号变换成变换域中的多个子带信息信号；信号处理器，用于接收并处理从所述分析滤波器组输出的所述子带信息信号和基于连续方式通过所述第二输入接收的所述干扰信号，所述信号处理器包括心理声学处理器，其利用心理声学模型计算动态范围，使得所述子带信息信号能克服所述干扰信号而被听见，和合成滤波器组，用于将从所述信号处理器输出的所述可听子带信息信号组合，以产生具有信号清晰度被提高的所述兴趣信号的输出信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T施奈德，D库德，RL布伦南，P欧利杰尼克，
申请(专利权)人：艾玛复合信号公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]