描述了一种组合至少两个音频信号的方法，用于生成增强的系统输出信号。所述方法包括步骤：ａ）使用第一换能器测量第一空间位置的声音信号以生成包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分的第一音频信号，第一换能器诸如是第一麦克风；ｂ）使用第二换能器测量第二空间位置的声音信号以生成包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分的第二音频信号，第二换能器诸如是第二麦克风；ｃ）对第一音频信号进行处理以将预定频率范围内的第一目标信号与第二目标信号进行相位匹配和幅度匹配，并生成第一处理输出；ｄ）计算第二音频信号与第一处理输出之间的差以生成减法输出；ｅ）计算第二音频信号与第一处理输出的和以生成求和输出；ｆ）对减法输出进行处理以将噪声信号部分对系统输出信号的作用最小化，并生成第二处理输出；以及ｇ）计算求和输出与第二处理输出之间的差，以生成系统输出信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及组合至少两个音频信号的方法，以产生增强的系统输出信号。此外，本 专利技术涉及具有系统输出信号并且包括如下元件的麦克风系统第一麦克风，用于收集声音 并布置在第一空间位置，所述第一麦克风具有第一音频信号作为输出，所述第一音频信号 包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分；第二麦克风，用于收集声音并布置在第二空 间位置，所述第二麦克风具有第二音频信号作为输出，所述第二音频信号包括第二目标信 号部分和第二噪声信号部分。最后，本专利技术涉及利用所述方法或包括所述麦克风系统的头 戴耳机。
技术介绍
近年来，诸如移动电话和蓝牙 头戴耳机的无线通信设备的普及性相比其他产品 增长显著，这是由于这些类型的通信设备可便携，这意味着实际上在任何地方都能使用这 些设备。因此，经常在嘈杂环境下使用这些通信设备，噪声例如涉及其他人的谈话、交通、机 器或风噪声。因此，这对于远端接收者或收听者而言，将使用者的声音与噪声区分开是一个 问题。本领域公知的是用指向性麦克风将噪声产生的问题最小化。这种指向性麦克风对 噪声有变动的灵敏度，作为相对于给定源的角度的函数，通常这称为指向性图案。这种麦克 风的指向性图案经常被提供多个低灵敏度方向，又称为指向性图案零点，并且典型地，指向 性图案被布置为使得峰值灵敏度的方向指向期望的声音源，诸如指向性图案的使用者，并 且指向性图案零点指向噪声源。因此，用这种指向性麦克风可以将系统的语音与背景噪声 比或信噪比最大化。EP 0 652 686公开了一种增强麦克风阵列的信噪比的设备，其中自适应性地调节 指向性图案。US 7，206，421涉及一种听觉系统成束器，并公开了一种增强语音与背景噪声比的 方法和设备，以提高在噪声环境中对语音的理解，并减轻使用者的听觉疲劳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过组合至少两个音频信号来增强系统输出信号的改 进的方法和系统。根据本专利技术的第一方面，通过一种方法实现上述目的，所述方法包括步骤a)使 用第一换能器测量第一空间位置的声音信号，以便生成包括第一目标信号部分和第一噪声 信号部分的第一音频信号，第一换能器诸如是第一麦克风；b)使用第二换能器测量第二空 间位置的声音信号，以便生成包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分的第二音频信 号，第二换能器诸如是第二麦克风；C)对第一音频信号进行处理以便将预定频率范围内的 第一目标信号与第二目标信号进行相位匹配和幅度匹配，并生成第一处理输出；d)计算第二音频信号与第一处理输出之间的差，以便生成减法输出；e)计算第二音频信号与第一处 理输出的和以便生成求和输出；f)对减法输出进行处理以便将噪声信号部分对系统输出 信号的作用最小化，并生成第二处理输出；以及g)计算求和输出与第二处理输出之间的差 以生成系统输出信号。步骤a)至C)旨在从期望的声音源或目标声音源拾取声音。因此，第一音频信号 和第二音频信号的目标信号部分可例如与来自利用该方法的麦克风系统的使用者的语音 信号有关。步骤c)中对第一音频信号的处理保证了基本上准确的匹配，即预定频率范围内 的第一目标信号部分与第二目标信号部分的相位匹配和幅度匹配两者。该预定频率范围例 如仍然与使用者的语音信号有关。通过保证两个目标信号部分基本上准确的匹配，就能保 证将目标信号部分消除，不带入步骤d)的减法输出。因此在步骤f)处理减法输出的处理 中只将音频信号的噪声部分(或者非预期的部分)对系统输出的作用最小化。此外，由于 相长干涉，保证了目标部分最大限度地出现在步骤e)的求和输出中，由此，在有些情况下 音频信号的噪声信号部分(或者非预期的部分)可以达到平衡，因为它们不必匹配。特别 是对于不相关的噪声，诸如风噪声，情况就是这样。所述方法使得能够根据噪声的方向或指向性衰减背景噪声3_12dB(或更高)。在 步骤c)的过程中也可以或者代之对第二麦克风进行滤波以便与音频信号的目标信号部分 匹配，。所述方法特别适合于其中目标声音信号即来自头戴耳机使用者的语音信号的源 的空间位置被很好地限定并靠近第一麦克风和第二麦克风的通信系统，例如头戴耳机。在 这种情况下，即便当头戴耳机使用者在移来移去时，麦克风与目标声音源或语音源的几何 关系保持相对稳定。因此，可以以高准确度进行步骤C)中目标信号部分的频率相关相位匹 配和幅度匹配。此外，希望大多数情况下，例如当头戴耳机使用者在移动时，某些预先得知 (或者预校准)的相位匹配和幅度匹配是准确的。因为目标声音源被设置为靠近麦克风， 所以即使从目标声音信号源分别到第一麦克风和到第二麦克风的传播距离有小变动，那么 对目标声音信号的幅度和相位也会有相对较大的影响。此外，麦克风可具有不同的灵敏度。 因此，为了补偿传播长度和麦克风灵敏度的变动，在步骤C)中匹配两个目标信号部分的相 位和幅度是系统的要件。此外，这意味着非期望噪声源进行相同的幅度匹配，从而使得噪声信号部分在减 法输出中更加突出。但是，这仅仅使得更容易在步骤f)中将噪声的作用最小化。换能器可包括前置放大器和/或A/D转换器。因此，来自第一换能器和第二换能 器的输出可以是模拟的或数字的。根据优选实施例，通过将减法输出的噪声信号部分与求和输出的噪声信号部分匹 配，进行减法输出的处理。因此，因为从求和输出中减去了减法输出，在步骤g)中减法输出 的噪声信号部分抵消了求和输出的噪声信号部分。根据优选实施例，在步骤f)中的减法输出的处理经由系统输出信号控制，例如通 过经由负反馈回路将系统输出信号的噪声信号部分最小化，如果系统是数字的，则负反馈 回路可以是迭代的。在另一优选实施例中，在步骤f)中通过调节指向性图案进行减法输出 的处理。因此，可将低灵敏度的角度方向，例如指向性图案零点，指向噪声源，从而将该噪声 源对系统输出信号的作用最小化。优选地，使用频率相关的空间匹配滤波器来处理第一音频信号，从而根据预定频 率范围内的频率来对相位变动和幅度变动这两者进行补偿。根据本专利技术的优选实施例，空间匹配滤波器适合于将第一目标信号部分与第二目 标信号部分朝向第一麦克风和第二麦克风的近场中的目标点进行匹配，该目标点例如是使 用者的嘴。根据另一优选实施例，目标点与第一麦克风和第二麦克风之间的距离分别是 15cm或更小。该距离也可以是IOcm或更小。典型地，因为第一麦克风和第二麦克风的特定相互空间位置都是系统相关和使用 者相关的，并且目标信号部分之间的匹配关于预定频率范围内的幅度和相位必须基本上准 确，所以将空间匹配滤波器对于要使用空间匹配滤波器的特定系统进行预校准。预校准可 经由仿真或校准的测量结果进行。根据本专利技术的另一优选实施例，在步骤f)中减法输出使用低音增强滤波器进行 滤波。在步骤f)中低音增强提供有用的预处理操作，因为几乎同相的两个低频信号的减法 产生较低功率的信号。相反，两个高频信号之间的差具有与信号本身大致相同的功率。因 此，低音增强滤波器可用于至少在预定频率范围内将差声道的功率与和声道的功率匹配。 低音增强滤波器的要求频率响应取决于第一麦克风与第二麦克风之间的空间距离以及到 目标点的距离。在根据本专利技术的一个实施例中，在步骤f)的处理中，将减法输出相移频率相关的 相位常数。通过选择正确的相位常数，可以更简单地进行步骤f)的处理，因为可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合至少两个音频信号以生成增强的系统输出信号的方法，其特征在于所述方法包括步骤： ａ）使用第一换能器测量第一空间位置的声音信号以生成包括第一目标信号部分和第一噪声信号部分的第一音频信号，所述第一换能器诸如是第一麦克风； ｂ）使用第二换能器测量第二空间位置的声音信号以生成包括第二目标信号部分和第二噪声信号部分的第二音频信号，所述第二换能器诸如是第二麦克风； ｃ）对所述第一音频信号进行处理以将预定频率范围内的第一目标信号与第二目标信号进行相位匹配和幅度匹配，并生成第一处理输出； ｄ）计算所述第二音频信号与所述第一处理输出之间的差以生成减法输出； ｅ）计算所述第二音频信号与所述第一处理输出的和以生成求和输出； ｆ）对所述减法输出进行处理以将噪声信号部分对所述系统输出信号的作用最小化，并生成第二处理输出；以及 ｇ）计算所述求和输出与所述第二处理输出之间的差以生成所述系统输出信号。
【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：马丁朗格，
申请(专利权)人：GN奈康有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[]
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