[發明專利]處理音頻信號

有效

• 申請號: 201210368101.5
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102957819A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: P.阿格倫
• 申請（專利權）人: 斯凱普公司
• 主分類號: H04M9/08
• 分類號: H04M9/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉紅;汪揚

技術領域

本發明涉及對在設備處接收的音頻信號進行處理。

背景技術

設備可以具有諸如麥克風之類的音頻輸入器件，其可以被用來從周圍環境接收音頻信號。例如，用戶設備的麥克風可以接收主音頻信號（諸如來自用戶的話音）以及其它音頻信號。所述其它音頻信號可能是在設備的麥克風處所接收的干擾音頻信號，并且可能是從干擾源接收的，或者可能是周圍背景噪聲或麥克風的自噪聲。干擾音頻信號可能干擾在設備處接收的主音頻信號。設備可以將所接收音頻信號用于許多不同用途。例如，在所接收的音頻信號是從用戶接收的話音信號的情況下，該話音信號可以由設備進行處理以便在通信事件中使用，例如通過經網絡將該話音信號傳送至可以與通信事件的另一用戶相關聯的另一設備。可替換地或除此之外，所接收的音頻信號可以被用于如本領域已知的其它用途。

為了提高所接收音頻信號（例如，從用戶處接收的用于在呼叫中使用的話音信號）的質量，需要對在用戶設備的麥克風處接收的干擾音頻信號（例如，背景噪聲以及從干擾音頻源所接收的干擾音頻信號）進行抑制。

立體聲麥克風以及其中多個麥克風作為單個音頻輸入器件進行操作的其它麥克風陣列的使用變得日益普遍。在設備使用多個麥克風使得除了能夠從單個麥克風所接收的音頻信號中所提取的信息之外，還能夠使用從所接收音頻信號提取的空間信息。當使用這樣的設備時，一種用于抑制干擾音頻信號的方法是對多個麥克風所接收的音頻信號應用波束成形器。波束成形是通過應用信號處理而對麥克風陣列所接收的音頻信號進行集中以使得在麥克風陣列從一個或多個所期望位置（即，方向和距離）所接收的特定的音頻信號相比在麥克風所接收音頻信號的其余部分有所提升的處理。為了簡要，這里將對僅具有單個所期望方向的情形進行描述，但是相同的方法可以在存在更多感興趣的方向時應用。在波束成形行處理之前，可以確定或設置在麥克風陣列接收所期望音頻信號的角度（和/或距離），即所謂的到達方向（DOA）信息。由于到達方向的估計可能是復雜的，所以將所期望的到達方向設置為固定會是有利的。然而，在替代的情形中，使得所期望的到達方向適應于變化的條件會是有利的，并且因此在使用波束成形器時實時執行對所期望的到達方向的估計可能是有利的。自適應波束成形器對所接收的音頻信號應用多個權重（或“波束成形器系數”）。這些權重可以得以適配以考慮到DOA信息而對多個麥克風所接收的音頻信號進行處理以形成“波束”，由此高增益被應用于麥克風從所期望的位置（即，所期望的方向和距離）接收的所期望的音頻信號，而低增益則被應用于去往任意其它（例如，干擾）信號源的方向。就干擾源的抑制可以進行適配的意義而言，波束成形器可以是“自適應的”，而所期望源/觀看方向的選擇則不必是可適配的。

設備不但具有用于接收音頻信號的多個麥克風，還可以具有用于輸出音頻信號的音頻輸出器件（例如，包括揚聲器）。這樣的設備例如在音頻信號例如要在通信事件期間被輸出到設備用戶以及從設備用戶接收的情況下是有用的。例如，設備可以是諸如電話、計算機或電視的用戶設備，并且可以包括允許用戶參與電話會議所必須的裝置。

在設備包括音頻輸出器件（例如，包括揚聲器）和音頻輸入器件（例如，麥克風）二者的情況下，則在所接收音頻信號中存在回聲是經常存在問題，其中回聲產生于從揚聲器輸出并且在麥克風接收的音頻信號。可以使用回聲消除器來消除麥克風處所接收的音頻信號中的回聲。回聲抑制和回聲削減是實施回聲消除器的兩種方法。例如，回聲消除器可以實施回聲抑制器，其被用來對在麥克風所接收的音頻信號中的回聲進行抑制。音頻信號從揚聲器到麥克風的傳播路徑被稱作回聲路徑，并且回聲抑制器可以估計作為時間函數的回聲路徑增益并且使用其來估計所接收音頻信號中的回聲功率。所接收音頻信號中的回聲功率估計可以被用來將所接收信號中的回聲抑制到使得它們在存在任意近端信號（在麥克風所接收的音頻信號中并非來源于揚聲器的信號分量）的情況下不會被注意到的水平。所接收的音頻信號中的回聲功率估計是基于回聲消除器在其中進行操作的揚聲器-封閉-麥克風（loudspeaker-enclosure-microphone）系統的模型。該模型經常至少部分地是線性的，但是在一些情況下，該模型可能是非線性的。混合回聲消除器由以層級方式應用的回聲削減器和回聲抑制器所構成。通過使用混合回聲消除器，通過回聲削減器實現了有所提高的雙端語音（doubletalk）透明度，并且如果需要，則通過回聲抑制器獲得額外的回聲抑制增益。

對于回聲消除的最優操作的一般要求在于：

·?回聲路徑相對緩慢地變化，這是因為否則回聲路徑增益估計將很快不準確；