音頻處理設(shè)備、接收機(jī)，濾波和恢復(fù)有用信號的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及許多音頻設(shè)備，特別是移動汽車電話機(jī)，用于在噪聲環(huán)境下增強(qiáng)用戶的聲音舒適感。在使用“免提”類的情況下特別建議優(yōu)選實(shí)施方式。該發(fā)明專利技術(shù)由音頻信號處理設(shè)備構(gòu)成，用于將音頻信號的頻譜包絡(luò)修改為該環(huán)境噪聲的函數(shù)。（*該技術(shù)在2019年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
,濾波和恢復(fù)有用信號的方法
本專利技術(shù)涉及音頻處理設(shè)備和接收機(jī)，用于接收和濾波位于話音波段的頻譜包絡(luò)的有用信號，和用于在有環(huán)境噪聲的情況下恢復(fù)該有用信號。本專利技術(shù)還涉及包含這種接收機(jī)的電話設(shè)備。最后本專利技術(shù)還涉及濾波方法和接收在話音波段具有頻譜包絡(luò)的有用信號的方法，用于在有環(huán)境噪聲的情況下恢復(fù)該有用信號之前修改該有用信號的頻譜包絡(luò)。本專利技術(shù)在可用于噪聲環(huán)境的電子音頻設(shè)備中具有許多應(yīng)用。本專利技術(shù)特別應(yīng)用于可在車內(nèi)使用的移動無線電話機(jī)設(shè)備并能夠減少發(fā)動機(jī)和/或汽車無線電收音機(jī)的噪聲引起的聲擾。美國專利公開號4,052,720描述了一種動態(tài)環(huán)境噪聲控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于在有周圍傳感器的工作間分布隨機(jī)環(huán)境噪聲和將分布的環(huán)境噪聲的頻譜和幅度調(diào)整為由各個傳感器在預(yù)定時間間隔測量的某一周圍場參數(shù)值的一個函數(shù)。此系統(tǒng)希望對處于工作間的用戶，特別是對提高其生產(chǎn)力或降低各種通話間干擾影響方面有積極效果。它表現(xiàn)的主要缺點(diǎn)是增加了整個環(huán)境噪聲的聲音電平，而該聲音電平在長時間段內(nèi)可能對用戶產(chǎn)生特別緊張的感覺。本專利技術(shù)的一個目的是提供一種音頻處理設(shè)備、無線電接收機(jī)和濾波方法以及在噪聲環(huán)境中改善用戶的聲音舒適度的接收方法，即使是在集中和/或延長使用的情況下。出于此目的，本專利技術(shù)提供在公開段落中定義類型的音頻處理設(shè)備，其特征在于它包含用于導(dǎo)出環(huán)境噪聲的裝置、用于提取導(dǎo)出的環(huán)境噪聲包絡(luò)參數(shù)的頻譜包絡(luò)提取裝置和受所述包絡(luò)參數(shù)控制的數(shù)字濾波裝置，用于修改有用信號的頻譜包絡(luò)以便進(jìn)行恢復(fù)，所述濾波裝置包含具有能夠參數(shù)化的系數(shù)的數(shù)字濾波器并與所述包絡(luò)提取裝置共同操作以便借助于包絡(luò)參數(shù)而將該濾波器參數(shù)化。根據(jù)本專利技術(shù)的特性特征，提供了已提及的設(shè)備，其特征在于包含一個回聲消除環(huán)路，它受數(shù)字濾波器的輸出信號的控制，用于抑制存在于取樣環(huán)境噪聲中的回聲和用于饋送環(huán)境噪聲的估算到所述提取裝置。類似地，本專利技術(shù)提供了在開頭段落中提及的濾波方法，其特征在于包含以下步驟·捕獲和頻譜分析步驟導(dǎo)出環(huán)境噪聲、從中提取頻譜包絡(luò)估算和從中推導(dǎo)出包絡(luò)參數(shù)，·計(jì)算包絡(luò)參數(shù)之間的時間平均的步驟，以便獲得被稱為控制參數(shù)的平均參數(shù)，·參數(shù)化步驟，借助于所述計(jì)算的控制參數(shù)來參數(shù)化數(shù)字濾波器，和·濾波步驟，借助于所述數(shù)字濾波器濾波該有用信號。本專利技術(shù)的這些和其它方面從下面的描述中是很顯然的，并參考以下描述的實(shí)施例利用非限定性實(shí)例說明。圖中附圖說明圖1是表示根據(jù)本專利技術(shù)的音頻處理設(shè)備的可操作示例圖，圖2表示根據(jù)本專利技術(shù)設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例，圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的無線電話接收機(jī)示意圖，和圖4是說明根據(jù)本專利技術(shù)的接收方法的流程圖。圖1所示設(shè)備的示例可以并入到能夠用于噪聲環(huán)境和特別是可用于汽車的免提類移動無線電話的任何電子音頻設(shè)備中。如果在電話機(jī)通話期間接通汽車無線電收音機(jī)，它能夠減少與發(fā)動機(jī)和如果在電話機(jī)通話期間接通汽車無線電收音機(jī)時可能的汽車無線電收音機(jī)的噪聲有關(guān)的聲擾。在本專利技術(shù)的可操作示例中，有用信號是在常規(guī)數(shù)字接收電路的編碼器/語音解碼器的輸出端獲得的數(shù)字電話信號。根據(jù)另一個可操作實(shí)施例，有用信號可以直接從無線電設(shè)備，例如汽車無線電收音機(jī)的輸出中導(dǎo)出。第一個示例對應(yīng)于在噪聲環(huán)境中特別是在公共場所或?qū)Ｓ闷囍薪邮諢o線電話通信的當(dāng)前情況。在這種情況中，就要減少由于發(fā)動機(jī)和汽車無線電收音機(jī)的噪聲帶來的令人不快的聲音。第二種示例用于用戶特別是只不過在車內(nèi)收聽無線電或無線電設(shè)備(光盤、磁帶、收音機(jī)等)播放的錄音音樂的乘車者。這的確是要減少發(fā)動機(jī)噪聲主要對音頻設(shè)備發(fā)射的音頻信號時主要由的影響造成的可選頻譜屏蔽效應(yīng)。具有某一頻譜和一定幅度的環(huán)境噪聲對音頻頻率信號產(chǎn)生雙重屏蔽效應(yīng)。第一效應(yīng)，被稱為全屏蔽，是由有用信號和噪聲信號之間的幅度比太低造成的，這可以例如通過增加有用信號的聲音音量來補(bǔ)償。然而當(dāng)長時間使用時是非常疲勞的。第二種效應(yīng)，被稱為可選頻譜屏蔽，是由環(huán)境噪聲的頻譜成分造成的，它激發(fā)了有用信號頻譜的可選交替。這個效應(yīng)非常有害， 因?yàn)樗ㄟ^改變有用信號的特性而變更了有用信號的聲感覺。圖1的設(shè)備能夠?qū)⒂杏眯盘柕念l譜包絡(luò)有選擇地修改為噪聲信號頻譜包絡(luò)的一種函數(shù)來補(bǔ)救這兩個屏蔽效應(yīng)。該設(shè)備包含麥克風(fēng)11，用于捕獲標(biāo)號為N的環(huán)境噪聲，獲取和轉(zhuǎn)換方框12，用于將麥克風(fēng)11接收的模擬噪聲信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于該環(huán)境噪聲的數(shù)字噪聲信號。此數(shù)字噪聲信號由頻譜分析方框13進(jìn)行處理以便提取信號包絡(luò)和從中導(dǎo)出其標(biāo)號為ai的包絡(luò)參數(shù)。受頻譜分析方框13控制的濾波器方框14在輸入端接收標(biāo)號為S(有用信號)的音頻信號以便將該信號S施加到數(shù)字濾波器上。該數(shù)字濾波器的系數(shù)作為頻譜分析方框產(chǎn)生的包絡(luò)參數(shù)a1值的函數(shù)而變化。濾波器的輸出信號然后轉(zhuǎn)換為模擬信號并在送往揚(yáng)聲器16的輸出端之前由放大和轉(zhuǎn)換方框15進(jìn)行放大。在第一操作示例中，由麥克風(fēng)11捕獲的環(huán)境噪聲N是由發(fā)動機(jī)噪聲加上汽車無線電收音機(jī)(或音頻設(shè)備)噪聲所形成的，視情況而定。麥克風(fēng)11相對環(huán)境噪聲源的位置對最優(yōu)化設(shè)備效果是很重要的。的確，要放置麥克風(fēng)以便捕獲相對噪聲來說是很低幅度的有用信號。例如，在汽車中，最好將麥克風(fēng)放在靠近發(fā)動機(jī)和遠(yuǎn)離有用信號源(用戶和音頻設(shè)備)的地方以使有用信號不被當(dāng)作環(huán)境噪聲進(jìn)行處理。在第二操作示例中，環(huán)境噪聲只包含來自發(fā)動機(jī)的噪聲。圖2表示本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，特別有利于其中有用信號是在信號放大到揚(yáng)聲器輸出之前由取自電話機(jī)輸出的數(shù)字電話信號所形成的“免提”類數(shù)字無線電話機(jī)應(yīng)用。設(shè)備的組裝可以并入到例如具有免提功能的汽車電話機(jī)組件中。對于模擬有用信號S來說，有必要在圖1的標(biāo)號14或圖2的標(biāo)號25的濾波器方框中提供數(shù)字化裝置，用于在放大信號到數(shù)字濾波器之前數(shù)字化該有用信號。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，提供了回聲消除環(huán)路用于使有用信號對環(huán)境噪聲估算的影響最小。的確，“免提”系統(tǒng)放大接收的語音信號，以便麥克風(fēng)同時捕獲后者作為本地用戶的語音信號。當(dāng)此情況在諸如駕駛室的有限空間中被進(jìn)一步放大時，遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器可能聽見自己的回聲。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，回聲消除環(huán)路是用于抑制遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器放大的話音信號對主要由發(fā)動機(jī)和可能由汽車無線電收音機(jī)類的音頻設(shè)備產(chǎn)生的環(huán)境噪聲的作用。集成到很多“免提”汽車設(shè)備中的回聲消除環(huán)路因此有利于重新使用。與放大的揚(yáng)聲器語音信號混合的環(huán)境噪聲由麥克風(fēng)21捕獲并由捕獲和轉(zhuǎn)換方框22進(jìn)行數(shù)字化。從此中轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號饋送到常規(guī)類型的回聲消除方框23的輸入端以便恢復(fù)對應(yīng)于不含特別來自于有用信號的回聲現(xiàn)象的環(huán)境噪聲的數(shù)字噪聲估算。噪聲抑制技術(shù)在1985年7月的IEEE信號處理期刊8卷4號第387到400頁由Peter Vary撰寫的“利用頻譜量度估算遠(yuǎn)離和理論限制進(jìn)行噪聲抑制”的文章中進(jìn)行了描述。該數(shù)字化的噪聲估算然后饋送到包絡(luò)提取設(shè)備24的輸入端，該設(shè)備24包括，例如，LPC類(線性預(yù)測碼)的預(yù)測分析器，它用于確定噪聲信號(或其估算)的頻譜包絡(luò)和從中提取標(biāo)號為ai的參數(shù)信號的頻譜包絡(luò)的LPC包絡(luò)參數(shù)特性。該參數(shù)ai然后被一個適當(dāng)?shù)挠?jì)算單元隨著時間而緩和，例如，每10個數(shù)據(jù)幀或大約每200ms，以便補(bǔ)償饋送值ai中的任何突變。該計(jì)算單元獲得平均參數(shù)或注入到數(shù)字濾波器方框25控制參數(shù)ci，用于參數(shù)化具有希望濾波有用信號S的長度為m的數(shù)字濾波器。例如，濾波器等式可以寫為a+(1-a)*本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種音頻處理設(shè)備，用于濾波在語音波段具有頻譜包絡(luò)的有用信號并在有環(huán)境噪聲的情況下恢復(fù)該有用信號，其特征在于：包含用于導(dǎo)出環(huán)境噪聲的裝置、用于提取導(dǎo)出的環(huán)境噪聲包絡(luò)參數(shù)的頻譜包絡(luò)提取裝置、和受所述包絡(luò)參數(shù)控制的數(shù)字濾波器裝置，用于修改有用信號的頻譜包絡(luò)以便恢復(fù)，其中濾波器裝置包含具有可以參數(shù)化的系數(shù)的數(shù)字濾波器，并與所述包絡(luò)提取裝置共同操作用于借助于包絡(luò)參數(shù)將濾波器參數(shù)化。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G米特，
申請(專利權(quán))人：皇家菲利浦電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：NL[荷蘭]