声音处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭露一种声音处理装置及方法。声音处理装置包含：麦克风阵列以及后滤波模块。麦克风阵列包含指向不同方向的多个麦克风，并配置以接收多个声音信号。后滤波模块配置以：自麦克风阵列接收声音信号；对声音信号滤波，以产生区分为多组的多个滤波信号，各组滤波信号对应于声音信号其中之一，其中同组的滤波信号各对应于不同的多个频带其中之一；分别根据各组滤波信号中对应于同一个频带的滤波信号的强度，以及频带间的噪声强度相关性间的比较产生多个频带信号；以及叠加频带信号以产生输出声音信号。本发明专利技术的声音处理装置可有效抑制噪声对声音信号的影响。

Sound processing device and method

The invention discloses a sound processing device and method. The sound processing device comprises a microphone array and a back filtering module. A microphone array includes a plurality of microphones pointing in different directions and configured to receive a plurality of acoustic signals. After the filter module is configured to receive audio signals from the microphone array; the voice signal filtering, to produce a filtered signal divided into a plurality of groups, each filtering signal corresponding to the voice signal to one of them, the same group of the filtered signal corresponding to one of a plurality of different frequency bands of the signal filter groups respectively according to the filter; the signal corresponding to the same frequency band intensity, and generates a plurality of band signals noise intensity correlation between frequency and frequency band; superposition signal to generate an output audio signal. The sound processing device of the invention can effectively suppress the influence of noise on the sound signal.

【技术实现步骤摘要】
声音处理装置及方法
本专利技术是有关于一种声音处理技术，且特别是有关于一种声音处理装置及方法。
技术介绍
麦克风在进行收音的时候，常常会受到环境中的噪声如交通工具或风声的杂音干扰。这些噪声通常在低频的范围具有较大的音量，并对声音的品质造成影响。许多利用噪声消除(noisecancellation)或噪声抑制(suppression)来移除或抑制噪声的技术相当复杂。实现这些技术的硬件非常耗费功率，并因而缩短装置中的电池的供电时间。因此，如何设计一个新的声音处理装置与方法，以解决上述缺陷，乃为此一业界亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的声音处理装置可有效抑制噪声对声音信号的影响。因此，本专利技术的一方面是在提供一种声音处理装置，包含：麦克风阵列以及后滤波模块。麦克风阵列包含指向不同方向的多个麦克风，并配置以接收多个声音信号。后滤波模块配置以：自麦克风阵列接收声音信号；对声音信号滤波，以产生区分为多组的多个滤波信号，各组滤波信号对应于声音信号其中之一，其中同组的滤波信号各对应于不同的多个频带其中之一；分别根据各组滤波信号中对应于同一个频带的滤波信号的强度，以及频带间的噪声强度相关性(correlation)间的比较产生多个频带信号；以及叠加频带信号以产生输出声音信号。本专利技术的另一方面是在提供一种声音处理方法，包含：由包含于麦克风阵列并指向不同方向的多个麦克风接收多个声音信号；对声音信号滤波，以产生区分为多组的多个滤波信号，各组滤波信号对应于声音信号其中之一，其中同组的滤波信号各对应于不同的多个频带其中之一；分别根据各组滤波信号中对应于同一个频带的滤波信号的强度，以及频带间的噪声强度相关性间的比较产生多个频带信号；以及叠加频带信号以产生输出声音信号。应用本专利技术的优点在于通过声音处理装置的设计，将不同方向接收来的声音信号进行不同频带的滤波，并依据在各频带的特性产生不同的频带信号进行叠加，降低噪声对最终产生的声音信号的干扰，而轻易地达到上述的目的。附图说明图1为本专利技术一实施例中，一种声音处理装置的方块图；图2为本专利技术一实施例中，一个范例性电子装置的示意图；图3为本专利技术一实施例中，在滤波器允许信号通过的三个范例性频带的示意图；图4为本专利技术一实施例中，噪声的信号频谱的示意图；图5为本专利技术一实施例中，声音处理装置的方块图；图6为本专利技术一实施例中，一种声音处理方法的流程图；图7为本专利技术一实施例中，结合图1的比较器与图5的信噪比计算单元以及等化器的操作方法的流程图；以及图8为本专利技术一实施例中，原始声音信号以及由声音处理装置所产生的输出声音信号的模拟波形图。具体实施方式请参照图1。图1为本专利技术一实施例中，一种声音处理装置1的方块图。声音处理装置1包含：麦克风阵列10以及后滤波模块12。麦克风阵列10包含：多个麦克风100A-100C。在图1中，是范例性的绘示三个麦克风100A-100C，然而本专利技术并不以此为限。请同时参照图2。图2为本专利技术一实施例中，一个范例性电子装置2的示意图。在不同实施例中，电子装置2可为例如，但不限于智能手机、平板电脑或其他可携式电子装置。在一实施例中，麦克风100A-100C设置在电子装置2的不同位置上，例如分别设置在前侧、后侧以及上侧。因此，麦克风100A-100C指向不同的方向D1、D2及D3。在一实施例中，在对应两个不同方向的各麦克风间，例如麦克风100A以及100B间的角度大于90度。麦克风100A-100C配置以接收多个声音信号101A-101C。在一实施例中，由于麦克风100A-100C指向不同的方向，因此可以接收来自不同方向的声音信号101A-101C。在一实施例中，后滤波模块12包含多个滤波器120A-120C、多个比较器122A-122C以及混合器124。在一实施例中，滤波器120A-120C的数目对应于麦克风100A-100C的数目。于一实施例中，比较器122A-122C的数目对应于滤波器120A-120C的数目。各个滤波器120A-120C配置以对其中的一声音信号101A-101C进行滤波，以产生一组滤波信号。举例来说，滤波器120A对声音信号101A进行滤波，以产生一组滤波信号121A-121C。滤波器120B对声音信号101B进行滤波，以产生一组滤波信号123A-123C。滤波器120C对声音信号101C进行滤波，以产生一组滤波信号125A-125C。在一实施例中，各个滤波器120A-120C为有限脉冲响应(finiteimpulseresponse；FIR)滤波器。对有限脉冲响应滤波器来说，当不同时间的输入信号包括x(n)、x(n-1)、…、x(n-N)，且输出信号为y(n)时，则输入及输出信号的关系可表示为y(n)＝h0x(n)+h1x(n-1)+…+hNx(n-N)，其中hi为第i个时刻的脉冲响应的数值，并可根据不同的滤波状况决定。因此，各个滤波器120A-120C可在时域上直接处理其中一个声音信号101A-101C，不需要在时域和频域间进行转换。需注意的是，由有限脉冲响应滤波器实现的滤波器仅为一范例。其他合适且运作在时域的数字滤波器亦可被应用。于一实施例中，各组滤波信号中的各个滤波信号对应于不同的频带。请参考图3。图3为本专利技术一实施例中，在滤波器120A允许信号通过的三个范例性频带B1-B3的示意图。在图3中，水平轴对应信号频率，其单位为例如，但不限于赫兹(Hertz)。垂直轴对应信号被允许通过的强度，其单位为例如，但不限于dB。在一实施例中，滤波信号121A对应于最低且约以f_low为中心的频带B1，滤波信号121B对应于中间且约以f_mid为中心的频带B2，且滤波信号121C对应于最高且约以f_high为中心的频带B3。举一个数值的范例，于一实施例中，滤波信号121A对应的频带B1的范围在100赫兹以下。滤波信号121B对应的频带B2的范围在100赫兹以上至2千赫兹以下。滤波信号121C对应的频带B3的范围在2千赫兹以上。更进一步地，各组滤波信号均包含一个对应于相同频带的滤波信号。举例来说，滤波信号121A、123A及125A对应于相同的频带，例如范围在100赫兹以下的频带。各个比较器122A-122C配置以接收各组滤波信号中，对应到特定频带的一个滤波信号。举例来说，比较器122A接收滤波信号121A、123A及125A。比较器122B接收滤波信号121B、123B及125B。比较器122C接收滤波信号121C、123C及125C。比较器122A-122C更进一步配置以比较所接收的滤波信号的强度。更进一步的，比较器122A-122C根据特定频带的噪声强度相关性，分别选择其中一个所接收的滤波信号作为输出信号127A-127C。比较器122A-122C的运作机制将同时参照图1及图4详细叙述。图4为本专利技术一实施例中，噪声的信号频谱的示意图，以绘示噪声强度以及频带间的相关性。如图4所示，图示中的x轴为频率(Hertz)且y轴为强度(dB)，其中x轴上的数值是以对数尺度表示。噪声信号的频谱显示出噪声，例如风吹的声音，倾向于在较低的频带有较大的强度，并逐渐在较高的频带中递减。在图4中，低于100赫兹的频带(标示为最低)中的噪声具有最大的强度。高于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声音处理装置，其特征在于，包含：一麦克风阵列，包含指向不同方向的多个麦克风，并配置以接收多个声音信号；以及一后滤波模块，配置以：自该麦克风阵列接收所述声音信号；对所述声音信号滤波，以产生区分为多组的多个滤波信号，各组所述滤波信号对应于所述声音信号其中之一，其中同组的所述滤波信号各对应于不同的多个频带其中之一；分别根据各组所述滤波信号中对应于同一个所述频带的所述滤波信号的一强度，以及所述频带间的一噪声强度相关性间的比较，产生多个频带信号；以及叠加所述频带信号以产生一输出声音信号。

【技术特征摘要】
2015.06.25 US 14/749,6701.一种声音处理装置，其特征在于，包含：一麦克风阵列，包含指向不同方向的多个麦克风，并配置以接收多个声音信号；以及一后滤波模块，配置以：自该麦克风阵列接收所述声音信号；对所述声音信号滤波，以产生区分为多组的多个滤波信号，各组所述滤波信号对应于所述声音信号其中之一，其中同组的所述滤波信号各对应于不同的多个频带其中之一；分别根据各组所述滤波信号中对应于同一个所述频带的所述滤波信号的一强度，以及所述频带间的一噪声强度相关性间的比较，产生多个频带信号；以及叠加所述频带信号以产生一输出声音信号。2.根据权利要求1所述的声音处理装置，其特征在于，该后滤波模块还包含多个滤波器，各配置以对其中的一所述声音信号进行滤波，以产生一组所述滤波信号。3.根据权利要求2所述的声音处理装置，其特征在于，各所述滤波器为一有限脉冲响应滤波器，以在一时域上处理其中的一所述声音信号。4.根据权利要求1所述的声音处理装置，其特征在于，该后处理模块还包含多个比较器，各配置以：接收各组所述滤波信号中，对应于同一特定频带的其中一个所述滤波信号；比较所接收的所述滤波信号的强度；根据该特定频带的该噪声强度相关性，选择所接收的所述滤波信号其中之一做为所述频带信号其中之一；其中当该特定频带的频率相对其他至少一所述频带高，该特定频带的一噪声强度相对地低，以使所接收的所述滤波信号其中的一具有较大强度者被选择；当该特定频带的频率相对其他至少一所述频带低，该特定频带的一噪声强度相对地高，以使所接收的所述滤波信号其中的一具有较小强度者被选择。5.根据权利要求1所述的声音处理装置，其特征在于，该后处理模块还包含多个频带处理单元，各配置以：接收各组所述滤波信号中，对应于同一特定频带的其中一个所述滤波信号；以及根据所接收的所述滤波信号的一加权平均产生所述频带信号其中之一，该加权平均是根据与特定频带的一噪声强度相关的多个权重系数计算；其中当该特定频带的频率相对其他至少一所述频带高，该特定频带的一噪声强度相对地低，以使所接收的所述滤波信号其中的一具有较大强度者所对应的其中的一该权重系数较大；当该特定频带的频率相对其他至少一所述频带低，该特定频带的一噪声强度相对地高，以使所接收的所述滤波信号其中的一具有较小强度者所对应的其中的一该权重系数较小。6.根据权利要求1所述的声音处理装置，其特征在于，该后处理模块还包含多个等化器，配置以根据对应所述频带信号的所述频带，对所述频带信号进行等化。7.根据权利要求6所述的声音处理装置，其特征在于，该后处理模块还包含一信噪比计算单元，配置以：根据所述频带信号的一第一部分以及一第二部分的一比例计算一信噪比，其中所述频带信号的该第一部分的频率对应大于一预设频率的所述频带，所述频带信号的该第二部分的频率对应不大于一预设频率的所述频带；以及于该信噪比小于一临界值时启动所述等化器进行等化。8.根据权利要求1所述的声音处理装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，李淳民，唐汉熙，黄志玮，
申请(专利权)人：宏达国际电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71