基于距离的自动增益控制和邻近效应补偿制造技术

自动增益控制从声源和麦克风之间的距离推导出增益。所述基于距离的自动增益控制标准化由说话者相对于麦克风没有维持恒定的距离而引起的信号电平的变化。此外，邻近效应补偿从所述声源和所述麦克风之间的距离推导出自适应滤波器。所述邻近效应补偿校正由于不希望的邻近效应的变化而带来的频率响应的改变。声源和麦克风之间的距离的确定允许精确补偿频率响应改变以及与距离相关的信号电平改变两者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 本申请要求于2012年10月24日提交的第13/659602号美国临时专利申请的权 利，其全文以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及音频信号处理。
技术介绍
当说话者对着麦克风说话时，所述麦克风输出信号电平（level)随着麦克风和说 话者之间的距离而改变。通常，说话者不维持固定的到麦克风的距离，因此在麦克风输出信 号电平中产生了不希望的改变。此外，如果使用的麦克风是所谓的压差麦克风（pressure gradient microphone)，麦克风和说话者之间的距离的变化可导致被称为邻近效应的附加 效应，其特点是除了麦克风输出信号电平的改变之外，麦克风输出信号频谱发生改变（或 更具体地，低频响应变化）。
技术实现思路
在一个实施例中，自动增益控制系统包括增益控制器，其被配置以接收输入音频 信号，并且被配置以生成输出音频信号；其中所述增益控制器被配置以基于声源和麦克风 之间的距离控制输出音频信号的电平。 在上述自动增益控制系统的一些实施例中，所述增益控制器包括增益控制模块， 其被配置以基于用于控制所述输出音频信号的电平的期望增益生成增益控制信号，所述期 望增益基于麦克风处的声压级别与麦克风和声源之间的距离的反比关系确定。 在任何上述自动增益控制系统的一些实施例中，所述增益控制器进一步包括可变 增益放大器，其被配置以接收由所述增益控制模块生成的增益控制信号，并且进一步被配 置以基于增益控制信号控制所述可变增益放大器的增益。 在任何上述自动增益控制系统的一些实施例中，所述增益控制模块包括适于执行 计算以确定用于控制所述输出音频信号的电平的期望增益的数字信号处理器或专用集成 电路。 任何上述自动增益控制系统的一些实施例进一步包括适于确定所述声源与麦克 风之间的距离的距离传感器。 在任何上述自动增益控制系统的一些实施例中，声源和麦克风之间的距离考虑了 所述声源的尺寸。 在任何上述自动增益控制系统的一些实施例中，麦克风处的声压级别与麦克风和 声源之间的距离的关系基于直接声场模型为反比关系，或基于组合的直接和漫射声场模型 为一阶滤波器关系。 在个实施例中，频率控制系统包括频率响应控制器，其被配直以接收输入首频 信号并且被配置以生成输出音频信号；其中所述频率响应控制器被配置以基于声源和麦克 风之间的距离控制所述输出音频信号的频谱。 在上述频率控制系统的一些实施例中，频率响应控制器包括邻近效应补偿模块， 其被配置以基于所述输出音频信号的期望频谱生成滤波器控制信号，所述滤波器控制信号 基于所述声源和所述麦克风之间的距离而确定。 在任何上述频率控制系统的一些实施例中，还基于声音相对于所述麦克风的入射 角来确定滤波器控制信号。 在任何上述频率控制系统的一些实施例中，所述频率响应控制器进一步包括自适 应滤波器，其被配置以接收由邻近效应补偿模块生成的滤波器控制信号，并且进一步被配 置以基于所述滤波器控制信号控制所述自适应滤波器的滤波器。 在任何上述频率控制系统的一些实施例中，邻近效应补偿模块包括适于执行计算 以基于所述声源和麦克风之间的距离确定所述输出音频信号的期望频谱以及生成所述滤 波器控制信号的数字信号处理器或专用集成电路。 任何上述频率控制系统的一些实施例进一步包括距离传感器，其适于确定所述声 源和麦克风之间的距离，和/或方向传感器，其适于确定声音相对于所述麦克风的入射角。 在任何上述频率控制系统的一些实施例中，声源和麦克风之间的所述距离考虑了 所述声源的尺寸。 在一个实施例中，音频信号处理系统包括频率响应控制器，其被配置以接收输入 音频信号，并且被配置以生成输出音频信号，其中所述频率响应控制器被配置以基于声源 与麦克风之间的距离控制输出音频信号的频谱；和增益控制器，其被配置以基于所述声源 与麦克风之间的距离控制所述输出音频信号的电平。 在上述音频信号处理系统的一些实施例中，所述增益控制器包括增益控制模块， 其被配置以基于用于控制所述输出音频信号的电平的期望增益生成增益控制信号，基于麦 克风处的声压级别与所述麦克风和所述声源之间的所述距离的关系确定所述期望增益。 在任何上述音频信号处理系统的一些实施例中，所述增益控制器进一步包括可变 增益放大器，其被被配置以接收由所述增益控制模块生成的增益控制信号，并且进一步被 配置以基于所述增益控制信号控制所述可变增益放大器的增益。应理解，所述增益当以对 数标度表示时--例如dB--可以是正的（即，放大）或负（即，衰减）；或备选地，以线性 标度时，增益可以大于1 (即，放大）或小于1 (即，衰减）。 任何上述的音频信号处理系统的一些实施例进一步包括适于确定所述声源和麦 克风之间的距离的距离传感器。 在任何上述音频信号处理系统的一些实施例中，所述频率响应控制器包括邻近效 应补偿模块，其被配置以基于所述输出音频信号的期望频谱生成滤波器控制信号；以及自 适应滤波器，其被配置以接收由所述邻近效应补偿模块生成的滤波器控制信号，并且进一 步被配置以基于所述滤波器控制信号控制所述自适应滤波器的滤波器。 在任何上述音频信号处理系统的一些实施例中，声源和麦克风之间的距离考虑了 所述声源的尺寸。【附图说明】 在结合附图一起阅读时可以更好地理解前面的概述以及以下对实施例的详细描 述。为了示出本专利技术，图中展示了多种实施例，但是，应该理解的是本专利技术不限于所公开的 具体实施例。在附图中： 图1展示了音频信号处理系统1的示例性插图； 图2展示了被配置以提供自动增益控制的音频信号处理系统1的示例性插图； 图3展示了被配置以提供持续的邻近效应补偿的音频信号处理系统1的示例性插 图； 图4展示了被配置以提供自动增益控制和持续的邻近效应补偿的音频信号处理 系统1的示例性插图； 图5展示了曲线图1，其示出了对于参考麦克风的距离r(l= 20cm并且房间容积V =90m3 (组合的直接和漫射声场）来说，具有平均吸收系数歹的房间中的声压比； 图6展示了曲线图2a，其示出了对于参考麦克风的距离为20cm并且房间容积为 90m 3(组合的直接和漫射声场）来说，具有平均吸收系数泛的房间中的期望增益； 图7展示了曲线图2b，其示出了对于参考麦克风的距离r(l= 20cm并且房间容积 V = 90m3(组合的直接和漫射声场）来说，具有临界距离（critical distance)!"。的房间中 的期望增益； 图8展示了曲线图3,其示出了在多种说话者到麦克风距离r和固定的角度0 = 0°下，纯压差麦克风（图-8)的邻近效应幅度响应|H(kr) |; 图9展示了曲线图4,其示出了在固定的说话者到麦克风距离r = 0. lm和固定的 角度0 =〇°下，多种压差麦克风的邻近效应幅度响应|H(kr)| ; 图10展示了曲线图5,其示出了在固定的说话者到麦克风距离r = 0. lm和固定的 方向性图（directivity pattern)-心型下，多种声音到达角度Q的邻近效应幅度响应 H(kr) |； 图11展示了曲线图6,其示出了对于扬声器1 (10cm 0 )和扬声器2( 4cm 0 )来说，不具有（a)和具有（b)源尺寸补偿所显示的声压级别； 图12展示了曲线图7,其示出了记录的语音信号（a)、（b);基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与声源和麦克风结合使用的自动增益控制系统，包括：增益控制器，其被配置以接收输入音频信号，并且被配置以生成输出音频信号；其中所述增益控制器被配置以基于所述声源和所述麦克风之间的距离来控制所述输出音频信号的电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·埃特尔，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR