用于车内通信的回声抑制的系统和方法技术方案

一种通过加强来增强语音的系统和方法，包括：由一个或多个麦克风捕获音频源产生的音频信号；将所述音频信号分解成多个虚拟音频源，其中所述音频源传送的音频声道的数量等于所述多个虚拟音频源的数量；估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风的回声路径；以及，响应于所估计的回声路径，通过减去所述虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的音频信号。

【技术实现步骤摘要】
用于车内通信的回声抑制的系统和方法
本公开涉及处理音频信号，具体地涉及加强语音并消除回声的系统和方法。
技术介绍
很多人在高速行驶的汽车中交谈非常困难。为了维持交谈，驾驶员通常会提高其话音，或者转头来倾听。这可能导致分心，且更糟糕的是将驾驶员的视线从道路上移开。所公开的车内通信系统缓解了这个问题，并且动态改善了车辆中的声学效果。附图说明参考以下附图和描述可以更好地理解本公开。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本公开的原理上。此外，在附图中，类似的参考标记在全部不同视图中表示对应的部分。图1是包括语音加强型车内通信系统的车辆的俯视示意图。图2是在增强前座到后座通信的从前到后的加强中的语音加强车内通信系统的车辆的侧面示意图。图3是增强座位间通信的第二语音加强系统的框图。图4是用于加强车辆中的语音的过程。图5是增强座位间通信的第三语音加强车内通信系统的框图。具体实施方式车内通信系统增强了诸如以低速或高速行驶的汽车之类的车辆中的座位间通信。驾驶员或乘客可以在将视线保持在道路上的同时正常讲话，不必大声喊叫也不必转头。该系统和方法(被称为系统)动态地适应车辆环境的噪声状况，并动态地添加声学增强。在一些应用中，该系统利用现有的免提电话或通信麦克风以及车辆内的信息娱乐扬声器，使得其成为车辆整体的一部分；而在另一些应用中，该系统是添加通过回声和反馈消除来改善话音质量和座位间通信的特征的独立系统。在图1中，ICC系统改善了车辆100的前部乘员和后部乘员之间的话音通信。由麦克风102A和B捕获的一个或多个驾驶员或副驾驶员麦克风信号被处理并且通过扬声器104C和D在车辆100的后部区域106B中播放。这些扬声器被提供了从前到后的重新加强的信号108C和D。类似地，由麦克风102C和D捕获的一个或多个后部麦克风信号被处理并且转换成通过扬声器104A和B在车辆100的前部区域106A中可听到的声音。这些扬声器被提供了从后到前的重新加强的信号108A和B。在图1中，为了后部区域106B中的乘客的利益，驾驶员和副驾驶员的话音被加强，使得驾驶员或副驾驶员不必提高其声音或转身就能被听到。这被称为从前到后的加强。并且，为了前部区域106A中的驾驶员和副驾驶员的利益，后部乘客的话音被加强。这被称为从后到前的加强。一些ICC系统除了下面描述的回声和反馈消除信号处理之外还包括一个或多个可选的增强，包括降噪、均衡、自适应增益、动态压缩或限制、反馈控制和/或消除/降低。降噪可以在通过扬声器呈现麦克风信号之前从麦克风信号中移除噪声。例如，在车辆中，在由扬声器呈现麦克风信号之前，可由信号处理器通过降噪信号处理操作移除由除霜器或送风机在麦克风上吹动所造成的噪声。均衡可以通过均衡信号处理操作来处理麦克风信号以恢复或修改语音音色或谱色彩。自适应增益可以基于在车辆环境中感测或估计的噪声来适配应用到麦克风信号的增益(例如，放大或衰减)。自适应增益系统通过一个或多个传感器测量在汽车环境中感测或估计的噪声，并且在将麦克风信号转换为声音之前，通过自适应增益信号处理操作调整应用到麦克风信号的增益。通过信号处理器执行动态范围压缩信号处理操作，动态压缩或限制可以通过缩小或压缩音频信号的动态范围，来减小麦克风所拾取的大声音的音量或幅度和/或放大低的声音。通过信号处理器经由反馈控制处理操作衰减反馈信号，自动反馈控制可以衰减当在一个或多个麦克风(音频输入)和音频输出(一个或多个扬声器)之间创建了声音回路时发生的残余正反馈。并且，消除/降低可以通过信号处理器执行下面描述的残余噪声和回声抑制信号处理操作来抑制残余回声。在图1中，ICC系统还在通过扬声器104A到D在车辆100中呈现音乐和/或其他信息娱乐时工作。由这些信号产生的回声可被麦克风102A到D拾取，并且如果不受限制，它将变成流经加强路径的加强信号108A至D的一部分。在从前到后的加强和从后到前的加强中，如果不受限制，在麦克风接收到加强信号时对声音反射或回声进行进一步处理。在从前到后的处理中，例如，当由一个或多个后部扬声器104C和/或D播出的加强信号108C和/或D被一个或多个前部区域扬声器拾取时，将处理回声。如果不受限制，则回声被重复处理并且通过扬声器104C和/或D呈现。在这些情况下，回声自身反馈，并且如果不受控制，则导致振铃或啸叫，这可能在高的幅度级别上发生，给听者造成身体不适，并使听者听不到或不安全。虽然在ICC系统中的对音乐和/或信息娱乐回声的抑制以及回到麦克风的强化信号趋向于与优化话音质量的目标相冲突，但是图1-5中所示的系统优化了提高声音质量、降低回音以及消除反馈之间的权衡。图2是图1的ICC系统的另一示意图，其在从前到后的加强中工作，该加强可以进一步扩展到区域间加强，所述区域包括左前(或驾驶员区域)、右前(副驾驶员区域)、左后(驾驶员后面的乘客区域)和右后(副驾驶员后面的乘客区域)。图2的ICC系统包括前部/驾驶员麦克风202、两个前门扬声器204A和B、以及两个后部扬声器206A和B。示出在车辆100内的ICC系统还包括将数字数据转换成模拟信号的设备(DAC208)、将连续变化的模拟信号转换成数字数据的设备(ADC210)、回声和反馈消除模块212、可选的降噪和残余回声抑制模块214、可选的自适应增益和均衡模块216、以及信号加法器电路220L和220R。在双向ICC系统操作中，在后部区域106B中使用一个或多个后部ICC麦克风，其允许ICC系统使用在从前到后的加强中加强驾驶员话音的处理来处理并通过前部扬声器204A和204B呈现后部乘客的加强信号。在其他备选配置中，娱乐信号和ICC增强信号可以由附加的扬声器来呈现，例如，由高音喇叭或低音炮来呈现。并且，在其它备选系统中，示出为双声道源的立体声信息娱乐源218可以提供(source)一个或多个声道。例如，一些车内ICC系统处理六个声道，如杜比5.1环绕声中使用的六个声道。在具有J个扬声器和M个麦克风的已知多声道回声消除器系统中，系统试图对从J个扬声器到M个麦克风的信号路径进行建模。这些系统通过从扬声器j到麦克风m的脉冲响应来估计路径，其为h_j，m[n]。该脉冲响应可以由回声消除器在线估计。这里，“n”是样本索引。在这些回声消除器中，存在J*M个回声路径，因此在图2所示的示例车辆100中，将存在由从左前部(FL-驾驶员)扬声器到前部麦克风的路径(h_1[n])、从右前部(FR-副驾驶员)扬声器到前部麦克风的路径(h_2[n])、从左后部(RL-驾驶员后面的乘客)扬声器到前部麦克风的路径(h_3[n])以及从右后部(RR-副驾驶员后面的乘客)扬声器到前部麦克风的路径(h_4[n])构成的四条路径。在从前到后的加强中，已知系统将输出单声道增强信号，该信号将与RL和RR信息娱乐信号进行求和，这意味着四个扬声器信号，x_1[n]，…，x_4[n]被表示如下：x_1[n]＝FL＝音乐左x_2[n]＝FR＝音乐右X_3[n]＝RL＝音乐左+ICC信号x_4[n]＝RR＝音乐右+ICC信号且前部麦克风处的回声被表示为：E[n]＝x_1[n]*h_1[n]+x_2[n]*h_2[n]+x_3[n]*h_3[n]+x_4[n]*h_4[n]，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过加强来增强语音的方法，包括：捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及响应于所估计的回声路径，通过减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。

【技术特征摘要】
2017.01.04 US 15/398,3711.一种通过加强来增强语音的方法，包括：捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及响应于所估计的回声路径，通过减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个虚拟音频源是线性独立的音频源。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个虚拟音频源是根据存储在非暂时性存储器中的所存储的特性导出的，所述所存储的特性与对驱动多个扬声器的独立音频源的混合有关。4.根据权利要求1所述的方法，其中，由多个回声消除器实例来执行减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源的回声贡献，所述多个回声消除器实例执行多个适配规则，所述多个适配规则在所述多个虚拟源中的各个虚拟源之间是不同的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，由多个回声消除器实例来执行减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源的回声贡献，所述多个回声消除器实例应用多个适配参数，所述多个适配参数在所述多个虚拟源中的各个虚拟源之间是不同的。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个适配规则建立在音频条件出现或者检测到音频条件时执行的处理。7.一种通过加强来增强语音的方法，包括：捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及响应于所估计的回声路径，通过抑制所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：将所述多个虚拟音频源分隔为外部虚拟源和内部虚拟源。9.根据权利要求7所述的方法，其中，抑制级别基于与存储在非暂时性存储器中的多个预定阈值的比较，所述比较呈现对下述各项的检测：外部回声、多个加强信号的回声、以及车厢内的多个本地音频源发出的音频。10.根据权利要求7所述的方法，其中，基于所述多个虚拟源中的每一个虚拟源在所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风处的所预测的回声级别来激活对所述一个或多个麦克风信号的处理。11.根据权利要求7所述的方法，其中，基于消除回声的麦克风信号的所测量的级别来激活对所述一个或多个麦克风信号的处理。12.根据权利要求7所述的方法，其中，基于激活函数来激活对所述一个或多个麦克风信号的处理，所述激活函数被用于选择性地衰减回声分量，同时最小化对期望信号的衰减。13.一种编码有机器可执行指令的非暂时性机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·罗伯特·埃夫里，
申请(专利权)人：二二三六零零八安大略有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA