用于选择性音频拾取的自适应空成形制造技术

本发明专利技术提供了音频拾取系统和方法以通过去除与声学环境相关的噪声分量来增强音频信号。该系统和方法接收主信号和参考信号。将参考信号自适应地滤波并从主信号中减去，以使得到的输出信号的能量含量最小化。

Adaptive blank forming for selective audio pickup

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于选择性音频拾取的自适应空成形
技术介绍
音频系统有时包括一个或多个声换能器以将声学信号转换成电信号(例如，麦克风)以检测它们在其中操作的环境中的声音，并且有时还包括声学驱动器(例如，扬声器)以从电信号再现声学音频内容。麦克风可被部署在此类系统中以用于检测期望的音频的目的，该期望的音频可包括用于诸如例如自动语音识别、虚拟个人助理和通信(例如，电话)的应用程序的用户的语音。通常，其中使用音频系统的环境包括除期望的音频之外的附加声源，诸如电视、其他音频系统、来自设备的噪声等，并且这些另选声源有时可能干扰期望的音频(例如，用户的语音)的检测和/或处理。音频系统在其中操作的声学环境通常可能是未知的，并且可能随时间推移而显著变化。因此，另选的或不期望的声学信号在一开始可能是未知的，并且也可能随时间推移而显著变化。
技术实现思路
方面和示例涉及用于拾取期望的音频信号(诸如用户的语音活动)并且减少其他信号分量(诸如另选的声源和/或背景噪声)以增强输出信号中的期望的信号分量的系统和方法。所述系统和方法通过去除或减少其他信号源来提供期望的信号的增强隔离。各种应用程序包括例如虚拟个人助理(VPA)等的自动语音识别。本文公开的方面和示例允许音频系统拾取并增强期望的信号，诸如用户的语音，使得用户可以以改善的性能和/或在嘈杂的环境中使用此类应用程序。根据一个方面，提供了增强音频信号的方法，该方法包括接收主信号、接收多个参考信号、从多个参考麦克风中的一个麦克风接收多个参考信号中的每个参考信号、对多个参考信号中的每个参考信号进行滤波以提供多个滤波后的信号、组合多个滤波后的信号以提供噪声估计信号、从主信号减去噪声估计信号以提供输出信号，以及自适应多个参考信号中的每个参考信号的滤波以使输出信号的能量含量最小化。某些示例包括针对期望的信号监测输出信号，并且在检测到期望的信号时停止自适应多个参考信号中的每个参考信号的滤波。针对期望的信号监测输出信号可包括针对唤醒字词监测输出信号。一些示例包括从主麦克风提供主信号。一些示例包括组合来自多个麦克风的多个信号以提供主信号。在某些示例中，主信号和多个参考信号中的每一者可以被分成子频带。一些示例包括对多个参考信号中的每个参考信号操作背景自适应滤波器，并且其中自适应多个参考信号中的每个参考信号的滤波包括从背景自适应滤波器复制一组滤波器权重。根据另一方面，提供了一种音频系统，该音频系统包括主输入、多个参考输入、多个自适应滤波器以及一个或多个组合器，主输入用于接收主信号，多个参考输入中的每个参考输入用于接收参考信号，多个自适应滤波器中的每个自适应滤波器被配置为自适应滤波多个参考信号中的一个参考信号以提供滤波后的信号，并且一个或多个组合器被配置为接收多个滤波后的信号并从主信号中减去多个滤波后的信号以提供输出信号。某些示例包括检测器，该检测器被配置为检测输出信号中的期望的信号分量并响应于检测到期望的信号而暂停多个自适应滤波器的自适应。在一些示例中，检测器是唤醒字词检测器。一些示例包括多个麦克风，该多个麦克风中的至少一个麦克风被配置为向多个参考输入中的至少一个参考输入提供参考信号中的至少一个参考信号。某些示例还包括波束形成器，该波束形成器被配置为从多个麦克风中的一个或多个麦克风接收信号并将主信号提供给主输入。在一些示例中，多个自适应滤波器被配置为自适应以使输出信号的能量含量最小化。在某些示例中，多个自适应滤波器中的每个自适应滤波器包括有源滤波器和相应的背景自适应滤波器，每个有源滤波器被配置为通过复制来自相应的背景自适应滤波器的滤波器权重来自适应。根据另一方面，提供了一种音频系统，该音频系统包括用于提供主信号的主麦克风、用于提供参考信号的参考麦克风、被配置为接收参考信号并提供滤波后的信号的滤波器，该滤波器被配置成在间隔内应用固定滤波器响应并且在间隔到期时更新固定滤波器响应，用于从主信号中减去滤波后的信号以提供输出信号的组合器。在一些示例中，间隔是固定的持续时间。某些示例包括对参考信号进行操作的背景自适应滤波器，并且间隔基于背景自适应滤波器的收敛时间，间隔的到期为背景自适应滤波器达到收敛的时间，并且对固定滤波器响应的更新基于背景自适应滤波器在间隔的到期时的滤波器响应。在某些示例中，检测器被包括并被配置为检测输出信号中的期望的信号，并且间隔基于期望的信号的检测。一些示例包括用于提供第二参考信号的第二参考麦克风，以及被配置为接收第二参考信号并提供第二滤波后的信号的第二滤波器，第二滤波器被配置为在间隔内应用第二固定滤波器响应并且在间隔的到期时更新第二固定滤波器响应，以及被配置为从主信号中减去滤波后的信号和第二滤波后的信号以提供输出信号的组合器。某些示例可包括波束形成器，该波束形成器被配置为接收包括来自主麦克风的麦克风信号的一个或多个麦克风信号，并且提供主信号作为一个或多个麦克风信号的组合。以下仍然详细讨论了这些示例性方面和示例的其他方面、示例和优点。本文所公开的示例可以与本文所公开的至少一个原理一致的任何方式与其他示例组合，并且对“示例”、“一些示例”、“另选的示例”、“各种示例”、“一个示例”等的引用不一定互相排斥，并且旨在指示所述的特定特征、结构或特性可包括在至少一个示例中。本文中此类术语的出现未必全都指代相同的示例。附图说明下面参考附图讨论至少一个示例的各个方面，这些附图并非旨在按比例绘制。包括附图以提供对各个方面和示例的例证和进一步理解，并且附图并入本说明书且构成本说明书的一部分，但并非旨在作为本专利技术的限制的定义。在附图中，在各种图中示出的相同或几乎相同的部件可以类似的数字表示。为清楚起见，并不是在每个图中给每个部件都注上标记。在附图中：图1A至图1C是示例性音频系统可在其中操作的示例性环境的示意图；图2A至图2B是音频系统的各种示例的透视图；图3是示例性音频系统的示意性框图；图4是包括子频带处理的示例的示例性音频系统的示意性框图；图5是包括背景自适应示例的示例性音频系统的示意性框图；图6是包括活动检测的示例的示例性音频系统的示意性框图；图7是包括波束形成以提供主信号的示例的示例性音频系统的示意性框图；具体实施方式本公开的各方面涉及音频系统和方法，其拾取诸如用户的语音信号之类的期望的信号，同时减少或去除与该期望的信号不相关的其他信号分量，例如用户的语音。提供具有减少的噪声分量的用户的语音信号可增强能够作为音频系统或其他相关联的设备的一部分而能够获得的基于语音的特征或功能，诸如通信系统(蜂窝、无线电、航空)、娱乐系统(游戏)、语音识别应用程序(语音转文本、虚拟个人助理)以及处理音频(尤其是语音或声音)的其他系统和应用程序。本文所公开的示例可通过有线或无线装置耦接到其他系统或放置为与其他系统连接，或者可独立于其他系统或设备。本文所述的示例性音频系统和方法可包括多个麦克风，所述多个麦克风向一个或多个自适应滤波器提供一个或多个信号以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强音频信号的方法，所述方法包括：/n接收主信号；/n接收多个参考信号，所述多个参考信号中的每个参考信号来自多个参考麦克风中的一个参考麦克风；/n对所述多个参考信号中的每个参考信号进行滤波以提供多个滤波后的信号；/n组合所述多个滤波后的信号以提供噪声估计信号；/n从所述主信号中减去所述噪声估计信号以提供输出信号；以及/n自适应所述多个参考信号中的每个参考信号的所述滤波，以使所述输出信号的能量含量最小化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171101 US 15/800,9091.一种增强音频信号的方法，所述方法包括：
接收主信号；
接收多个参考信号，所述多个参考信号中的每个参考信号来自多个参考麦克风中的一个参考麦克风；
对所述多个参考信号中的每个参考信号进行滤波以提供多个滤波后的信号；
组合所述多个滤波后的信号以提供噪声估计信号；
从所述主信号中减去所述噪声估计信号以提供输出信号；以及
自适应所述多个参考信号中的每个参考信号的所述滤波，以使所述输出信号的能量含量最小化。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括针对期望的信号监测所述输出信号，以及在检测到所述期望的信号时停止自适应所述多个参考信号中的每个参考信号的所述滤波。


3.根据权利要求2所述的方法，其中针对期望的信号监测所述输出信号包括针对唤醒字词监测所述输出信号。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括从主麦克风提供所述主信号。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括组合来自多个麦克风的多个信号以提供所述主信号。


6.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述主信号和所述多个参考信号中的每一个分成子频带。


7.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述多个参考信号中的每个参考信号上操作背景自适应滤波器，并且其中自适应所述多个参考信号中的每个参考信号的所述滤波包括从所述背景自适应滤波器复制一组滤波器权重。


8.一种音频系统，所述音频系统包括：
主输入，所述主输入用于接收主信号；
多个参考输入，所述多个参考输入中的每个参考输入用于接收参考信号；
多个自适应滤波器，所述多个自适应滤波器中的每个自适应滤波器被配置为自适应地对所述多个参考信号中的一个参考信号进行滤波以提供滤波后的信号；和
一个或多个组合器，所述一个或多个组合器被配置成接收所述多个滤波后的信号并且从所述主信号中减去所述多个滤波后的信号以提供输出信号。


9.根据权利要求8所述的音频系统，还包括检测器，所述检测器被配置为检测所述输出信号中的期望的信号分量并且响应于检测到所述期望的信号而暂停所述多个自适应滤波器的自适应。


10.根据权利要求9所述的音频系统，其中所述检测器是唤醒字词检测器。


11.根据权利要求8所述的音频系统，还包括多个麦克风，所述多个麦克风中的至少一个麦...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·凯默勒，A·加尼施库玛，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US