语音增强系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于房间(10)中的语音增强的系统，包括：定向的佩带式麦克风布置，其用于从说话者的话音捕获音频信号；音频信号处理装置(32，34，38，38′，56，70)，其用于根据捕获到的音频信号产生处理后的音频信号，包括：自适应波束形成器单元(32)，其用于将指向性告知所述麦克风设备，其中，最大灵敏度是朝向说话者的嘴(21)，并且最小灵敏度是朝向由所述波束形成器单元识别出的噪声源，单元(38，38′)，其用于仅对高于频率阈值的音频信号的分量进行频移，反馈消除单元(56)，其包括自适应滤波器和选择单元(68)，所述选择单元适于在第一模式和第二模式之间自动地切换，其中，在第一模式中，当总的声学增益或者反馈低于临界值时，音频信号绕过所述自适应滤波器，在第二模式中，当总的声学增益或者反馈高于所述临界值时，由所述自适应滤波器过滤所述音频信号；位于所述房间中的扬声器布置(24)，其用于根据处理后的音频信号产生声音，并且包括被布置形成定向扬声器阵列的多个扬声器(25)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】语音增强系统和方法
本专利技术涉及一种用于房间中的语音增强的系统，该系统包括：用于从说话者的话音捕获音频信号的麦克风布置，用于处理所捕获的音频信号的装置，以及位于房间中用于根据所处理的音频信号产生放大的声音的扬声器布置。
技术介绍
通过使用这种系统，可以放大说话者的话音，以为位于房间中的人增加语音清晰度，例如观众的收听者或者教室中的小学生/学生。这种语音增强系统经常遇到反馈问题，尤其是当与佩带式麦克风一起使用时(当说话者正在房间中移动时，反馈条件一直在改变，最低稳定增益必须被选择导致不良清晰度；另一方面，手动反馈消除器当处于反馈条件时降低了清晰度)。当使用悬挂式麦克风时(其需要较小增益，因为它们与说话者的嘴挨得非常近)，反馈问题不太严重；然而，大多数说话者喜欢使用佩带式麦克风，而不是悬挂式麦克风。WO2010/000878A2中描述了语音增强系统的示例，其中，音频信号处理包括反馈消除器，其分析捕获的音频信号，以确定是否存在由从扬声器布置到麦克风布置的声音的反馈引起的临界反馈级别(Larsen效应)。该反馈消除器将指示反馈条件存在或者不存在的状态信号输出到主控制单元，以便在出现反馈条件时降低系统增益。DE2526034A1涉及助听器，其中在通过自动增益控制(AGC)阶段之后，麦克风信号经受10Hz的频移，以降低反馈，从而可以将最大增益增加大约10dB。US5,394,475涉及一种音频系统，提供音频信号的频移以降低反馈，其中，提到了频移可以是大约5Hz。US4,237,339涉及用于降低音频电信会议系统的反馈的定向麦克风的使用，其中，扬声器和麦克风刚性地安装在吊杆上，并且麦克风相对于扬声器以方向性的空值位置指向扬声器的方式进行定位和定向。EP0581261A1涉及用于降低助听器的反馈的维纳滤波器的使用，其中，将该维纳滤波器实现为由用户操作控制所控制的滤波器的一部分。JP2008-141734A涉及用于降低非手持式电话系统或者视频会议系统中的反馈的维纳滤波器的使用。EP1429315A1涉及用于降低车辆通信系统中的反馈的维纳滤波器的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种语音增强系统和方法，其具有对反馈非常小的灵敏度，从而可以与佩带式麦克风一起使用。根据本专利技术，为了实现这个目的，本专利技术提供了一种用于房间(10)中的语音增强的系统，包括：定向的佩带式麦克风布置，其用于从说话者的话音捕获音频信号；音频信号处理装置(32，34，38，38'，56，70)，其用于根据捕获到的音频信号产生处理后的音频信号，包括：自适应波束形成器单元(32)，其用于将指向性告知所述麦克风布置，其中，最大灵敏度是朝向说话者的嘴(21)，并且最小灵敏度是朝向由所述波束形成器单元识别出的噪声源，单元(38，38')，其用于仅对高于频率阈值的音频信号的分量进行频移，反馈消除单元(56)，其包括自适应滤波器和选择单元(68)，所述选择单元(68)适于在第一模式和第二模式之间自动地切换，其中，在第一模式中，当总的声学增益或者反馈低于临界值时，音频信号绕过所述自适应滤波器，在第二模式中，当总的声学增益或者反馈高于所述临界值时，由所述自适应滤波器过滤所述音频信号；位于所述房间中的扬声器布置(24)，其用于根据处理后的音频信号产生声音，并且包括被布置形成定向扬声器阵列的多个扬声器(25)。本专利技术还提供了一种房间(10)中的语音增强的方法，包括：通过定向的佩带式麦克风布置(12)从说话者的话音捕获音频信号，处理所捕获的音频信号以产生处理后的音频信号，所述处理包括：通过用以下方式对所捕获的音频信号应用自适应波束形成来识别噪声源并且将指向性告知所述麦克风布置：所述麦克风布置的最大灵敏度是朝向说话者的嘴(21)，并且最小灵敏度是朝向所识别出的噪声源，仅对高于阈值的音频信号的分量进行频移，对音频信号应用反馈消除，包括音频信号绕过维纳滤波器的第一模式和由所述维纳滤波器过滤音频信号的第二模式，其中，当总的声学增益或者反馈低于临界值时自动切换到所述第一模式，并且如果总的声学增益或者反馈高于所述临界值则自动切换到所述第二模式；以及根据处理后的音频信号由位于房间中的扬声器布置(24)产生声音，所述扬声器布置包括被布置形成定向的扬声器阵列的多个扬声器(25)。本专利技术的益处在于：通过提供定向的佩带式麦克风布置(其可以是物理的定向麦克风或者具有至少两个间隔开的麦克风的布置)和自适应波束形成器，其用于采用朝着说话者的嘴的最大灵敏度和朝着噪声源的最小灵敏度将指向性告知麦克风布置，提供扬声器布置作为定向扬声器阵列，对所捕获的音频信号的分量的一部分进行频移，以及通过提供自适应滤波器(诸如维纳滤波器)，其根据临界反馈的存在或者不存在而被自动地接通和切断，可有效地改善该系统的反馈行为，从而允许以适合的增益使用佩带式麦克风布置，以改善在诸如教室之类的房间中的语音清晰度。通过仅对音频信号的频谱的较高部分(典型地，超过850Hz)进行偏移，可以最小化由频移产生的可听的人为因素的存在；例如，频移可以是上移大约5Hz。通过在反馈消除器中提供自动开关，即，仅当已确定出临界反馈条件时，通过自适应滤波器过滤音频信号，可以最小化由自适应滤波器的过滤产生的人为因素和降低的清晰度。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。附图说明以下，将参考附图图示本专利技术的示例，其中：图1是根据本专利技术的语音增强系统的示意性框图；图2是根据本专利技术的语音增强系统的示例的示意表示；图3是根据本专利技术的语音增强系统的传送单元的框图；以及图4是图3的语音增强系统的接收器单元的框图。具体实施方式图1是用于房间10中的语音增强的系统的示意图。该系统包括用于从说话者14的话音捕获音频信号的定向的佩带式麦克风12，其可以是实际的定向麦克风或者包括至少两个间隔开的声学传感器的布置，所述信号被提供给单元16，单元16可以提供音频信号的预放大，并且在无线麦克风的情形中，单元16包括用于建立诸如模拟FM链路或者优选地数字链路(如无线电或红外线链路)之类的无线音频链路19的传送器，以及诸如声学波束形成器单元之类的音频信号处理部件。音频信号通过电缆或者在无线麦克风的情形中经由音频信号接收器18提供到用于处理音频信号的音频信号处理单元20，尤其是为了对音频信号应用频谱过滤和增益控制。将处理后的音频信号提供给工作在恒定增益的功率放大器22，以将放大的音频信号提供给扬声器布置24，从而根据处理后的音频信号来产生由听者26所感知的放大了的声音。图2示意性地示出了根据本专利技术的语音增强系统的示例，其中，该系统被设计为无线系统，即，包括无线音频链路19，优选地例如在2.4GHzISM波段操作的数字链路。该系统包括传送单元16，其被佩戴在说话者14的身上，具有包括两个纵向间隔开的麦克风12A和12B的佩带式麦克风布置12，其被佩戴在说话者的胸前并且经由电缆17连接到传送单元16。该系统还包括接收器单元52，其连接到由多个扬声器25组成的扬声器阵列24，扬声器25以类似堆叠的方式在彼此上方垂直地排列。例如，扬声器布置24可以由12个垂直堆叠的扬声器25组成。优选地，扬声器阵列24的指向性是这样的：最大声音振幅/压力的方向实际上水平地取向，以便通过最小化房间10的天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于房间(10)中的语音增强的系统，包括：定向的佩带式麦克风布置，其用于从说话者的话音捕获音频信号；音频信号处理装置(32，34，38，38′，56，70)，其用于根据捕获到的音频信号产生处理后的音频信号，包括：自适应波束形成器单元(32)，其用于将指向性告知所述麦克风布置，其中，最大灵敏度是朝向说话者的嘴(21)，并且最小灵敏度是朝向由所述波束形成器单元识别出的噪声源，单元(38，38′)，其用于仅对高于频率阈值的音频信号的分量进行频移，反馈消除单元(56)，其包括自适应滤波器和选择单元(68)，所述选择单元(68)适于在第一模式和第二模式之间自动地切换，其中，在第一模式中，当总的声学增益或者反馈低于临界值时，音频信号绕过所述自适应滤波器，在第二模式中，当总的声学增益或者反馈高于所述临界值时，由所述自适应滤波器过滤所述音频信号；位于所述房间中的扬声器布置(24)，其用于根据处理后的音频信号产生声音，并且包括被布置形成定向扬声器阵列的多个扬声器(25)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于房间(10)中的语音增强的系统，包括：定向的佩带式麦克风布置，其用于从说话者的话音捕获音频信号；音频信号处理装置(32，34，38，38'，56，70)，其用于根据捕获到的音频信号产生处理后的音频信号，包括：自适应波束形成器单元(32)，其用于将指向性告知所述麦克风布置，其中，最大灵敏度是朝向说话者的嘴(21)，并且最小灵敏度是朝向由所述波束形成器单元识别出的噪声源，单元(38，38')，其用于仅对高于频率阈值的音频信号的分量进行频移，反馈消除单元(56)，其包括自适应滤波器和选择单元(68)，所述选择单元(68)适于在第一模式和第二模式之间自动地切换，其中，在第一模式中，当总的声学增益或者反馈低于临界值时，音频信号绕过所述自适应滤波器，在第二模式中，当总的声学增益或者反馈高于所述临界值时，由所述自适应滤波器过滤所述音频信号；位于所述房间中的扬声器布置(24)，其用于根据处理后的音频信号产生声音，并且包括被布置形成定向扬声器阵列的多个扬声器(25)。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述麦克风布置(12)包括至少两个间隔开的、全向的麦克风(12A，12B)。3.如前述权利要求之一所述的系统，其中，所述自适应波束形成器单元(32)适于单独地处理音频信号的不同的频带，以允许不同的频带中的不同的指向性图案。4.如权利要求1所述的系统，其中，频移的阈值是从500Hz至2kHz。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述频移的阈值是850Hz。6.如权利要求1所述的系统，其中，统一地对高于所述阈值的音频信号的分量进行频移。7.如权利要求6所述的系统，其中，高于所述阈值的捕获到的音频信号的分量的频率上移5Hz。8.如权利要求1所述的系统，其中，所述反馈消除单元(56)适于将音频信号转换为频域，以通过自适应滤波器(66)过滤，以及适于将过滤的音频信号再转换为时域。9.如权利要求1所述的系统，其中，所述扬声器阵列(24)的指向性是这样的：最大的声音振幅的方向实质上是水平取向。10.如权利要求9所述的系统，其中，按照堆叠的方式将所述扬声器(25)在彼此上方垂直地排列。11.如权利要求1所述的系统，其中，所述音频处理装置(70)适于对音频信号应用增益，在低于频率界限的低频范围内的增益低于在高于所述频率界限的高频范围内的增益。12.如权利要求11所述的系统，其中，所述频率界限是从300Hz至2kHz。13.如权利要求11所述的系统，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·马奎斯，HU·勒克，S·哈施，Y·阿兹米，T·约斯特，
申请(专利权)人：峰力公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH