本发明专利技术公开了基于探针信号注入控制自适应反馈抵消系统，其涉及确定音频处理系统的增益环路中的系统参数sp的方法及音频处理系统。本发明专利技术方法包括a）确定稳定环路增益LGstat(ω,n)的预期平方的逼近表达式，b）在一个或多个系统参数急剧变化之后，确定稳定环路增益LGstat(ω,n)的预期平方的收敛或衰变速度的表达式，及c）在其它系统参数固定的假设下从所述表达式之一确定系统参数sp。本发明专利技术方法的优点在于提供相当简单的、确定和控制声反馈通路中的动态变化的方式。例如，本发明专利技术可用于助听器、耳机、耳麦、有源耳朵保护系统、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、安全系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及音频处理领域，如展现从扬声器到传声器的声或机械反馈的音频处理系统中的声反馈抵消，例如广播系统或听音装置如助听器中经历的反馈。本专利技术尤其涉及确定音频处理系统的增益环路中的系统参数SP的方法及涉及音频处理系统。本专利技术还涉及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程序代码使得处理器执行本专利技术方法的至少部分步骤。本专利技术例如可用在下述应用中助听器、耳机、耳麦、有源耳朵保护系统、免提电话系统、移动电话、远程会议系统、安全系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等。
技术介绍
由于对传声器拾取的信号进行放大的音频系统的输出扬声器信号经空气或其他介质声耦合而部分返回到传声器，因而出现声反馈。之后，返回到传声器的扬声器信号部分在其再次呈现在扬声器处之前由系统再次放大，并再次返回到传声器。随着该循环持续，当系统变得不稳定时，声反馈效应变得听得见如非自然信号，甚或更糟如嘯声。该问题通常在传声器和扬声器靠近地放在一起时出现，如在助听器中。具有反馈问题的一些其他典型的情形为电话、广播系统、耳机、音频会议系统等。EP 2237573 Al涉及音频处理系统如听音装置中的自适应反馈抵消，其中在正向通路的输出信号中引入和/或识别特定特性。包括所识别或引入的性质的信号通过从输出到输入变换器的反馈通路传播并在增强单元中的输入侧提取或增强，从而(在所涉及单元之间的协议中)匹配所引入和/或识别的特定特性。输入和输出侧(即在已通过反馈通路传播之前和之后)的包括特定特性的信号用于估计反馈估计单元中的反馈通路传递函数。
技术实现思路
本申请的目标在于提供在包括注入的探针(probe)信号的多传声器音频处理系统中进行反馈估计的备选方案。本申请的目标由所附权利要求及下面的描述中限定的专利技术实现。确定音频处理系统的增益.环路中的系统参数的方法在本申请的一方面，本申请的目标由确定音频处理系统的增益环路中的系统参数sp的方法实现，音频处理系统包括a)传声器系统,包括al) P个电传声器通路，每一传声器通路MPi, i=l, 2，. . .，P提供处理后的传声器信号，每一传声器通路包括al.1)用于将包括目标信号Xi的输入声音转换为电信号Ji的传声器Mi ；al. 2)用于对传声器通路MPi的信号及提供误差信号ei的另外的信号进行求和的单元SUMi ；al. 3)用于对传声器通路MPi的输入信号执行空间滤波以获得降噪后的信号I1的波束形成器滤波器gi;其中传声器乂、求和单元SUMi和波束形成器滤波器gi串联连接以提供等于降噪后的信号Si或源自其的信号的处理后的传声器信号；及a2)求和单元SUMh连接到传声器通路i=l，2，. . .，P的输出，以对处理后的传声器信号进行求和从而提供合成输入信号；b)信号处理单元，用于将通常时变、随频率而变的增益G应用于合成输入信号或源自其的信号从而得到处理后的信号；c)探针信号发生器，用于在正向通路中插入探针信号W，探针信号展现预定的性质 并具有短时功率谱密度Sw(GJ)；d)扬声器单兀,用于将处理后的信号或源自其的信号U转换为输出声音；传声器系统、信号处理单兀和扬声器单兀形成正向信号通路的一部分；e)包括多个内部反馈通路IFBPi, i=l, 2，. . .，P的自适应反馈估计系统，用于产生P个非预期反馈通路的估计量，每一非预期反馈通路至少包括从扬声器单元的输出到传声器Mi, i=l, 2，. . .，P的输入的外部反馈通路，每一内部反馈通路包括具有长度为L个样本的反馈补偿滤波器的反馈估计单元，用于提供第i个非预期反馈通路的估计的脉冲响应:^1, i=l, 2，. . .，P，其使用自适应估计算法如最小均方(LMS)算法或归一化最小均方算法(NLMS)或其他自适应算法，估计的脉冲响应Ii1各自在传声器系统的求和单元SUMi中从来自第i个传声器通路MPi的信号减去以提供误差信号ei，i=l, 2，. . .，P，自适应估计算法包括适应参数U，用于控制使当前反馈估计量与先前反馈估计量相关的自适应算法的适应速度；正向信号通路连同外部和内部反馈通路一起形成增益环路，该方法包括Sla)确定稳定(stationary)环路增益 LGstat (co，n)的预期平方(expectedsquare)的逼近表达式，其中o为归一化角频率，n为离散时间指数，该表达式取决于随频率而变的增益G、反馈补偿滤波器的尺寸(dimension) L、自适应算法的适应参数y及表达式ZX(⑴)O)J 其中Gi( )和Gj (co)分别为第i个和第j个波束形成器滤波器的频率变换，*指复共轭，Sxu ( )为分别由传声器i和j拾取的信号Xi (n)和\(n)的交叉功率谱密度，其中i=l, 2, . . .，P和j = 1，2, . . .，P,及其中稳定环路增益的表达式LGstat (co, n)表示n — 00的渐近值；或Slb)在一个或多个系统参数急剧变化之后，确定稳定环路增益LGstat( ，n)的预期平方的收敛或衰变速度的表达式，该表达式取决于自适应算法的适应参数U和探针信号的功率谱密度Sw(GJ)；S2)在其它系统参数固定的假设下从前述表达式之一确定系统参数sp。本方法具有提供相当简单地识别和控制声反馈通路中的动态变化的方式的优点。术语“波束形成器”一般指输入信号的空间滤波，“波束形成器”根据声源起点的空间方向提供随频率而变的滤波(定向滤波)。在便携式听音装置应用中，如助听器，衰减其空间起点在佩戴听音装置的人背后的信号或信号分量通常有利。由于其随角度而变的衰减(即由于其每一个别传声器输入信号对合成信号的作用的权重在所涉及装置中进一步处理)，在反馈通路的估计中包括波束形成器的作用很重要。考虑波束形成器的存在导致相当简单的、与OLTF和允许的正向增益直接相关的表达式。信号处理(及例证)通常描述为在时域进行。然而，并不必须如此。其可完全或部分在频域进行。例如，波束形成器滤波器gi (例如参见图3b)，每一滤波器表示时域中的脉冲响应，从而给特定滤波器gi的输入信号(图3b中的ejn))与脉冲响应gi线性卷积以形成输出信号(图3b中的I1(Ii))。作为备选,在频域中，每一传声器支路中的输入信号变换到频域，例如经FFT或分析滤波器组，及波束形成器脉冲响应gi的频率变换Gi(Co)乘以输入信号的频率变换以形成处理后的信号 (w)，其为波束形成器的时域输出信号AO)的频率变换。保持在频域中，正向增益(图3b中的G(n))通过将标量增益G( ，n)乘到波束形成器输出的每一频率上而实施。在一些点(如图3c中所示，在增益模块G( ，n)之后)，信号变换回到时域，例如经逆FFT (或合成滤波器组)，使得时域信号u (n)(或uw(n))可通过扬声器播放。在实施例中，假定探针信号的短时功率谱密度Sw(GJ)跨某一时间段恒定不变，但实际上其随时间变化。优选地，探针信号的功率谱密度Sw(GJ)的时间变化与音频处理系统的正向通路中处理的信号的类型有关，例如语音、音乐等。优选地，探针信号的功率谱密度Sw(GJ)的时间变化与音频处理系统的正向通路中处理的信号的时间变化有关。在实施例中，其中音频处理系统的正向通路的当前处理的信号为语音，假定探针信号的短时功率谱密度Sw(本文档来自技高网...
【技术保护点】
确定音频处理系统的增益环路中的系统参数sp的方法，所述音频处理系统包括：a）传声器系统，包括a1）P个电传声器通路，每一传声器通路MPi,i=1,2，...,P提供处理后的传声器信号，每一传声器通路包括a1.1）用于将包括目标信号xi的输入声音转换为电信号yi的传声器Mi；a1.2）用于对传声器通路MPi的信号及提供误差信号ei的另外的信号进行求和的单元SUMi；a1.3）用于对传声器通路MPi的输入信号执行空间滤波以获得降噪后的信号的波束形成器滤波器gi；其中传声器Mi、求和单元SUMi和波束形成器滤波器gi串联连接以提供等于降噪后的信号或源自其的信号的处理后的传声器信号；及a2）求和单元SUM1?P连接到传声器通路i=1,2,...,P的输出，以对处理后的传声器信号进行求和从而提供合成输入信号；b）信号处理单元，用于将通常时变、随频率而变的增益G应用于所述合成输入信号或源自其的信号从而得到处理后的信号；c）探针信号发生器，用于在正向通路中插入探针信号w，探针信号展现预定的性质并具有短时功率谱密度Sw(ω)；d）扬声器单元，用于将处理后的信号或源自其的信号u转换为输出声音；传声器系统、信号处理单元和扬声器单元形成正向信号通路的一部分；e）包括多个内部反馈通路IFBPi,i=1,2,...,P的自适应反馈估计系统，用于产生P个非预期反馈通路的估计量，每一非预期反馈通路至少包括从扬声器单元的输出到传声器Mi,i=1,2,...,P的输入的外部反馈通路，每一内部反馈通路包括具有长度为L个样本的反馈补偿滤波器的反馈估计单元，用于提供第i个非预期反馈通路的估计的脉冲响应i=1,2,...,P，其使用自适应反馈估计 算法如LMS、NLMS或其他自适应算法，估计的脉冲响应各自在传声器系统的求和单元SUMi中从来自第i个传声器通路MPi的信号减去以提供误差信号ei，i=1,2，...,P，自适应算法包括适应参数μ，用于控制使当前反馈估计量与先前反馈估计量相关的自适应算法的适应速度；正向信号通路连同外部和内部反馈通路一起形成增益环路，所述方法包括S1a）确定稳定环路增益LGstat(ω,n)的预期平方的逼近表达式，其中ω为归一化角频率，n为离散时间指数，所述表达式取决于随频率而变的增益G、反馈补偿滤波器的尺寸L、自适应算法的适应参数μ及表达式ΣiΣjGj*(ω)Gi(ω)Sxij(ω),其中Gi(ω)和Gj(ω)分别为第i个和第j个波束形成器滤波器的频率变换，*指复共轭，Sxij(ω)为分别由传声器i和j拾取的信号xi(n)和xj(n)的交叉功率谱密度，其中i=1,2，...,P和j＝1,2，...,P，及其中稳定环路增益的表达式LGstat(ω,n)表示n→∞的渐近值；或S1b）在一个或多个系统参数急剧变化之后，确定稳定环路增益LGstat(ω,n)的预期平方的收敛或衰变速度的表达式，该表达式取决于自适应算法的适应参数μ和探针信号的功率谱密度Sw(ω)；S2）在其它系统参数固定的假设下从前述表达式之一确定系统参数sp。FDA00002169905800011.jpg,FDA00002169905800012.jpg,FDA00002169905800013.jpg,FDA00002169905800021.jpg...
【技术特征摘要】
2011.09.20 EP 11181909.01.确定音频处理系统的增益环路中的系统参数SP的方法，所述音频处理系统包括 a)传声器系统，包括 al) P个电传声器通路,每一传声器通路MPi, i=l, 2, . . .，P提供处理后的传声器信号，每一传声器通路包括 al.1)用于将包括目标信号Xi的输入声音转换为电信号Yi的传声器Mi ；al. 2)用于对传声器通路MPi的信号及提供误差信号ei的另外的信号进行求和的单元SUMi ； al. 3)用于对传声器通路MPi的输入信号执行空间滤波以获得降噪后的信号5的波束形成器滤波器gi ; 其中传声器％、求和单元SUMi和波束形成器滤波器gi串联连接以提供等于降噪后的信号^；或源自其的信号的处理后的传声器信号；及 a2)求和单元SUM”连接到传声器通路i=l，2,..., P的输出，以对处理后的传声器信号进行求和从而提供合成输入信号； b)信号处理单元，用于将通常时变、随频率而变的增益G应用于所述合成输入信号或源自其的信号从而得到处理后的信号； c)探针信号发生器，用于在正向通路中插入探针信号W，探针信号展现预定的性质并具有短时功率谱密度Sw(GJ)； d)扬声器单兀,用于将处理后的信号或源自其的信号u转换为输出声音； 传声器系统、信号处理单元和扬声器单元形成正向信号通路的一部分； e)包括多个内部反馈通路IFBPi,i=l, 2,..., P的自适应反馈估计系统，用于产生P个非预期反馈通路的估计量，每一非预期反馈通路至少包括从扬声器单元的输出到传声器Mi, i=l, 2,... ,P的输入的外部反馈通路，每一内部反馈通路包括具有长度为L个样本的反馈补偿滤波器的反馈估计单元，用于提供第i个非预期反馈通路的估计的脉冲响万Iii=l, 2，. . .，P，其使用自适应反馈估计算法如LMS、NLMS或其他自适应算法，估计的脉冲响应ft各自在传声器系统的求和单元SUMi中从来自第i个传声器通路MPi的信号减去以提供误差信号ei，i=l, 2，. . .，P，自适应算法包括适应参数μ，用于控制使当前反馈估计量与先前反馈估计量相关的自适应算法的适应速度； 正向信号通路连同外部和内部反馈通路一起形成增益环路，所述方法包括Sla)确定稳定环路增益LGstat (ω，η)的预期平方的逼近表达式，其中ω为归一化角频率，η为离散时间指数，所述表达式取决于随频率而变的增益G、反馈补偿滤波器的尺寸L、自适应算法的适应参数μ及表达式;2.根据权利要求1的方法，其中自适应反馈估计系统的内部反馈通路IFBPi, i=l，2，…·，Ρ还包括 对正向通路的反馈补偿的信号ei (η)，i=l, 2,..., P起作用的增强滤波器ai;其适于取回探针信号的预定性质并提供连接到第i个内部反馈通路IFBPi的反馈估计单元的增强误差信号6(11)。3.根据权利要求2的方法，其中所述增强滤波器a”i=l，2，...，P具有下式的传递函数4.根据权利要求2的方法，其中自适应反馈估计系统的内部反馈通路IFBPi, i=l，2，...，P还包括 对探针信号w (η)起作用的增强滤波器％，其适于取回探针信号的预定性质并提供连接到第i个内部反馈通路IFBPi的反馈估计单元的增强探针信号5.根据权利要求4的方法，其中增强滤波器a”i=l, 2,..., P具有下式的传递函数6.根据权利要求1的方法，其中所述自适应反馈估计算法为 h (n) = h,(/;-!) + μ(η)\\·(ι β,(>ι), i = 1，· · ·，P， 其中;为第i个非预期反馈通路的估计的脉冲响应，μ为适应参数，w为探针信号，及ej为正向通路的误差信号，η为时刻，及i=l，2, ...,P07.根据权利要求2的方法，其中所述自适应反馈估计算法为 h;(/7) = Κλ —I)十i = I,, P, 其中&为第i个非预期反馈通路的估计的脉冲响应，μ为适应参数，w为探针信号，及黾为增强的误差信号，η为时刻，及i=l，2,...,P08.根据权利要求4的方法，其中所述自适应反馈估计算法为 h,(//) = Ιι.;( -1) -1- μ(ι ν ...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·延森，M·郭，
申请(专利权)人：奥迪康有限公司，
类型：发明
国别省市：
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