用于音频均衡的系统、方法、装置、设备和计算机程序产品制造方法及图纸

本发明专利技术描述用于产生抗噪声信号且使所再现的音频信号(例如，远端电话信号)均衡的方法和设备，其中所述产生和所述均衡两者均基于来自声学误差信号的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及有源噪声消除。
技术介绍
有源噪声消除(ANC，也称为有源噪声减少)是一种通过产生作为噪声波的逆形式 (例如，具有相同电平和反转相位)的波形(也称为“反相”或“抗噪声”波形)来有源地减少环境声学噪声的技术。ANC系统通常使用一个或一个以上麦克风来拾取外部噪声参考信号，根据所述噪声参考信号产生抗噪声波形，且通过一个或一个以上扬声器再现所述抗噪声波形。此抗噪声波形相消地干扰原始噪声波以减小到达用户的耳朵的噪声的电平。ANC系统可包括包围用户的耳朵的壳体或插入到用户的耳道中的耳塞。执行ANC 的装置通常封闭用户的耳朵(例如，闭耳式头戴受话器)或包括配合在用户的耳道内的耳塞(例如，无线头戴耳机，例如Bluetooth 头戴耳机)。在用于通信应用的头戴受话器中， 所述设备可包括麦克风和扬声器，其中麦克风用以俘获用户的话音以供发射且扬声器用以再现所接收的信号。在此情况下，麦克风可安装在吊杆上，且扬声器可安装在耳杯或耳塞中。有源噪声消除技术还可应用于声音再现装置(例如头戴受话器)和个人通信装置 (例如蜂窝式电话)以减少来自周围环境的声学噪声。在此些应用中，使用ANC技术可在传递有用声音信号(例如音乐和远端话音)时减小到达耳朵的背景噪声的电平(例如，高达 20分贝)。
技术实现思路
根据一般配置的一种处理所再现的音频信号的方法包括基于来自噪声估计的信息使所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生经均衡的音频信号。此方法还包括使用指向用户的耳道处的扬声器来产生基于所述经均衡的音频信号的声学信号。在此方法中，所述噪声估计是基于来自由指向所述用户的所述耳道处的误差麦克风产生的声学误差信号的信息。本文中还揭示包含在由处理器读取时致使所述处理器执行此方法的有形特征的计算机可读媒体。根据一般配置的一种用于处理所再现的音频信号的设备包括用于基于来自声学误差信号的信息产生噪声估计的装置；以及用于基于来自噪声估计的信息使所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生经均衡的音频信号的装置。此设备还包括扬声器，其在所述设备的使用期间指向用户的耳道处以产生基于所述经均衡的音频信号的声学信号。在此设备中，所述声学误差信号是由在所述设备的所述使用期间指向所述用户的所述耳道处的误差麦克风产生的。根据一般配置的一种用于处理所再现的音频信号的设备包括回声消除器，其经配置以产生基于来自声学误差信号的信息的噪声估计；以及子带滤波器阵列，其经配置以基于来自噪声估计的信息使所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生经均衡的音频信号。此设备还包括扬声器，其在所述设备的使用期间指向用户的耳道处以产生基于所述经均衡的音频信号的声学信号。在此设备中，所述声学误差信号是由在所述设备的所述使用期间指向所述用户的所述耳道处的误差麦克风产生的。附图说明图IA展示根据一般配置的装置DlOO的框图。图IB展示根据一般配置的设备AlOO的框图。图IC展示音频输入级AIlO的框图。图2A展示音频输入级AIlO的实施方案AI20的框图。图2B展示音频输入级AI20的实施方案AI30的框图。图2C展示可包括在装置DlOO内的选择器SELlO。图3A展示ANC模块NClO的实施方案NC20的框图。图3B展示包括ANC模块NC20和回声消除器EC20的布置的框图。图3C展示可包括在设备AlOO内的选择器SEL20。图4展示均衡器EQlO的实施方案EQ20的框图。图5A展示子带滤波器阵列FA100的实施方案FA120的框图。图5B说明用于双二次滤波器的转置直接形式II结构。图6展示用于双二次滤波器的一个实例的量值和相位响应曲线图。图7展示用于一组7个双二次滤波器中的每一者的量值和相位响应。图8展示双二次滤波器的三级级联的实例。图9A展示装置DlOO的实施方案DllO的框图。图9B展示设备AlOO的实施方案AllO的框图。图IOA展示噪声抑制模块NSlO的实施方案NS20的框图。图IOB展示噪声抑制模块NS20的实施方案NS30的框图。图IOC展示设备AllO的实施方案A120的框图。图IlA展示可包括在设备AllO内的选择器SEL30。图IlB展示噪声抑制模块NS20的实施方案NS50的框图。图IlC展示从噪声参考点NRPl到耳朵参考点ERP的主要声学路径Pl的图。图IlD展示噪声抑制模块NS30和NS50的实施方案NS60的框图。图12A展示噪声功率对频率的曲线图。图12B展示设备AlOO的实施方案A130的框图。图13A展示设备A130的实施方案A140的框图。图13B展示设备A120和A130的实施方案A150的框图。图14A展示装置DlOO的多通道实施方案D200的框图。图14B展示音频输入级AI30的多个实例AI30v_l、AI30v_2的布置。图15Α展示噪声抑制模块NS30的多通道实施方案NS130的框图。图15Β展示噪声抑制模块NS50的实施方案NS150的框图。图15C展示噪声抑制模块NS150的实施方案NS155的框图。图16Α展示噪声抑制模块NS60、NS 130和NS155的实施方案NS160的框图。图16Β展示根据一般配置的装置D300的框图。图17Α展示根据一般配置的设备Α300的框图。图17Β展示ANC模块NC20和NC50的实施方案NC60的框图。图18Α展示包括ANC模块NC60和回声消除器EC20的布置的框图。图18Β展示从噪声参考点NRP2到耳朵参考点ERP的主要声学路径Ρ2的图。图18C展示设备Α300的实施方案Α360的框图。图19Α展示设备Α360的实施方案Α370的框图。图19Β展示设备Α370的实施方案Α380的框图。图20展示装置DlOO的实施方案D400的框图。图2IA展示设备Α400的实施方案Α430的框图。图2IB展示可包括在设备Α430内的选择器SEL40。图22展示设备Α400的实施方案Α410的框图。图23展示设备Α410的实施方案Α470的框图。图24展示设备Α410的实施方案Α480的框图。图25展示设备Α480的实施方案Α485的框图。图26展示设备Α380的实施方案Α385的框图。图27展示设备Α120和Α140的实施方案Α540的框图。图28展示设备Α130和Α430的实施方案Α435的框图。图29展示设备Α140的实施方案Α545的框图。图30展示设备Α120的实施方案Α520的框图。图3IA展示根据一般配置的设备D700的框图。图31B展示设备A700的实施方案A710的框图。图32A展示设备A710的实施方案A720的框图。图32B展示设备A700的实施方案A730的框图。图33展示设备A730的实施方案A740的框图。图34展示装置D400的多通道实施方案D800的框图。图35展示设备A410和A800的实施方案A810的框图。图36展示手持机HlOO的正视图、后视图和侧视图。图37展示手持机H200的正视图、后视图和侧视图。图38A到38D展示头戴耳机H300的各种视图。图39展示正佩戴在用户的右耳处的在使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.01 US 61/350,436;2011.05.31 US 13/149,7141.一种处理所再现的音频信号的方法，所述方法包含在经配置以处理音频信号的装置内执行以下动作中的每一者基于来自噪声估计的信息，使所述所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生经均衡的音频信号； 以及使用指向用户的耳道处的扬声器来产生基于所述经均衡的音频信号的声学信号，其中所述噪声估计是基于来自由指向所述用户的所述耳道处的误差麦克风产生的声学误差信号的信息。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述方法包含向所感测的噪声信号施加转移函数以产生所述噪声估计，其中所述转移函数是基于来自所述声学误差信号的所述信息。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述所感测的噪声信号是基于由位于所述用户的头部的侧面处且指向远离所述头部的噪声参考麦克风产生的信号。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述所感测的噪声信号是基于由位于比所述声学误差麦克风更靠近所述用户的嘴巴处的话音麦克风产生的信号。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法包括对所述所再现的音频信号执行活动检测操作；以及基于所述执行活动检测操作的结果，更新所述转移函数。6.根据权利要求I到5中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括对基于所述声学误差信号的信号执行回声消除操作，其中所述回声消除操作是基于基于所述经均衡的音频信号的回声参考信号，且其中所述噪声参考信号是基于所述回声消除操作的结果。7.根据权利要求I到6中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括计算在所述用户的嘴巴处发射的近端语音信号的估计；以及基于来自所述近端语音估计的信息而对基于所述声学误差信号的信号执行反馈消除操作，其中所述噪声估计是基于所述反馈消除操作的结果。8.根据权利要求I到7中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括将以下两者进行比较(A)基于由位于所述用户的头部的侧面处且指向远离所述头部的噪声参考麦克风产生的信号的第一所感测的噪声信号的功率相对于时间的改变；以及(B)基于由位于比所述声学误差麦克风更靠近所述用户的嘴巴处的话音麦克风产生的信号的第二所感测的噪声信号的功率相对于时间的改变，其中所述噪声参考信号是基于所述比较的结果。9.根据权利要求I到8中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包含产生基于来自所述声学误差信号的信息的抗噪声信号，且其中基于所述经均衡的音频信号的所述声学信号还基于所述抗噪声信号。10.根据权利要求I到9中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包含对所述所再现的音频信号进行滤波以获得第一多个时域子带信号；对噪声估计进行滤波以获得第二多个时域子带信号；基于来自所述第一多个时域子带信号的信息，计算多个信号子带功率估计；基于来自所述第二多个时域子带信号的信息，计算多个噪声子带功率估计；以及基于来自所述多个信号子带功率估计的信息且基于来自所述噪声子带功率估计的信息，计算多个子带增益，且其中所述升高是基于所述所计算得的多个子带增益。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述使所述所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生所述经均衡的音频信号包含使用滤波器级级联对所述所再现的音频信号进行滤波，其中所述滤波包含将所述多个子带增益中的第一子带增益施加到所述级联中的对应滤波器级以升高所述所再现的音频信号的第一频率子带的振幅；以及将所述多个子带增益中的第二子带增益施加到所述级联中的对应滤波器级以升高所述所再现的音频信号的第二频率子带的振幅，其中所述第二子带增益具有与所述第一子带增益不同的值。12.一种处理所再现的音频信号的方法，所述方法包含在经配置以处理音频信号的装置内执行以下动作中的每一者计算在所述装置的用户的嘴巴处发射的近端语音信号的估计；基于来自所述近端语音估计的信息而对来自由位于所述用户的头部的侧面处的第一麦克风产生的信号的信息执行反馈消除操作以产生噪声估计；基于来自所述噪声估计的信息，使所述所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生经均衡的音频信号；以及使用指向所述用户的耳道处的扬声器来产生基于所述经均衡的音频信号的声学信号。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一麦克风指向所述用户的所述耳道处。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括对基于由所述第一麦克风产生的所述信号的信号执行回声消除操作，其中所述回声消除操作是基于基于所述经均衡的音频信号的回声参考信号，且其中所述噪声参考信号是基于所述回声消除操作的结果。15.根据权利要求12到14中任一权利要求所述的方法，其中所述第一麦克风指向远离所述用户的所述头部。16.根据权利要求12到15中任一权利要求所述的方法，其中所述噪声估计是基于向所感测的噪声信号施加转移函数的结果，其中所述转移函数是基于来自由指向所述用户的所述耳道处的麦克风产生的信号的信息。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述所感测的噪声信号是基于由位于所述用户的所述头部的所述侧面处且指向远离所述头部的噪声参考麦克风产生的信号。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述所感测的噪声信号是基于由位于比所述第一麦克风更靠近所述用户的嘴巴处的话音麦克风产生的信号。19.根据权利要求16所述的方法，其中所述方法包括对所述所再现的音频信号执行活动检测操作；以及基于所述执行活动检测操作的结果，更新所述转移函数。20.根据权利要求12到19中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括将以下两者进行比较(A)基于由位于所述用户的所述头部的所述侧面处且指向远离所述头部的噪声参考麦克风产生的信号的第一所感测的噪声信号的功率相对于时间的改变；以及(B)基于由位于比所述第一麦克风更靠近所述用户的嘴巴处的话音麦克风产生的信号的第二所感测的噪声信号的功率相对于时间的改变，其中所述噪声估计是基于所述比较的结果。21.根据权利要求12到20中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包含产生基于来自由所述第一麦克风产生的所述信号的信息的抗噪声信号，且其中基于所述经均衡的音频信号的所述声学信号还基于所述抗噪声信号。22.根据权利要求12到21中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包含对所述所再现的音频信号进行滤波以获得第一多个时域子带信号；对噪声估计进行滤波以获得第二多个时域子带信号；基于来自所述第一多个时域子带信号的信息，计算多个信号子带功率估计；基于来自所述第二多个时域子带信号的信息，计算多个噪声子带功率估计；以及基于来自所述多个信号子带功率估计的信息且基于来自所述噪声子带功率估计的信息，计算多个子带增益，且其中所述升高是基于所述所计算得的多个子带增益。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述使所述所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生所述经均衡的音频信号包含使用滤波器级级联对所述所再现的音频信号进行滤波，其中所述滤波包含将所述多个子带增益中的第一子带增益施加到所述级联中的对应滤波器级以升高所述所再现的音频信号的第一频率子带的振幅；以及将所述多个子带增益中的第二子带增益施加到所述级联中的对应滤波器级以升高所述所再现的音频信号的第二频率子带的振幅，其中所述第二子带增益具有与所述第一子带增益不同的值。24.一种用于处理所再现的音频信号的设备，所述设备包含用于基于来自声学误差信号的信息而产生噪声估计的装置；用于基于来自所述噪声估计的信息而使所述所再现的音频信号的至少一个频率子带的振幅相对于所述所再现的音频信号的至少一个其它频率子带的振幅升高以产生经均衡的音频信号的装置；以及扬声器，其在所述设备的使用期间指向用户的耳道处以产生基于所述经均衡的音频信号的声学信号，其中所述声学误差信号是由在所述设备的所述使用期间指向所述用户的所述耳道处的误差麦克风产生的。25.根据权利要求24所述的设备，其中所述设备包含用于向所感测的噪声信号施加转移函数以产生所述噪声估计的装置，其中所述转移函数是基于来自所述声学误差信号的所述信息。26.根据权利要求25所述的设备，其中所述所感测的噪声信号是基于由在所述设备的所述使用期间位于所述用户的头部的侧面处且指向远离所述头部的噪声参考麦克风产生的信号。27.根据权利要求25所述的设备，其中所述所感测的噪声信号是基于由在所述设备的所述使用期间位于比所述声学误差麦克风更靠近所述用户的嘴巴处的话音麦克风产生的信号。28.根据权利要求25所述的设备，其中所述设备包括用于对所述所再现的音频信号执行活动检测操作的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴勋真，埃里克·维瑟，辛钟元，张国亮，萨米尔·古普塔，安德烈·古斯塔沃·舍维茨瓦，李仁，杰洛米·P·托曼，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：
国别省市：