检测音频反馈的方法和音频处理系统及其用途技术方案

本文公开一种用于自动地检测输入音频信号中的音频反馈的方法。所述方法包括通过多个单独的分析音频滤波器单独地对所述音频输入信号进行滤波，以生成多个滤波后音频信号。所述单独的分析音频滤波器是不同的。随后，比较所述滤波后音频信号中的至少两个以获得能级差。执行滤波和比较步骤的一次或多次重复以建立多个能级差。随后比较来自至少两次所述重复的能级差以检测所述音频反馈。进一步还公开一种用于检测输入音频信号的音频反馈的音频处理系统以及所述音频处理系统的用途。所述方法和系统的优选实施例包含自动地执行所述检测到的音频反馈的音频反馈抑制的特征。

【技术实现步骤摘要】
检测音频反馈的方法和音频处理系统及其用途
本专利技术涉及一种用于检测和任选地抑制输入音频信号中的音频反馈的方法和设备。本专利技术进一步涉及设备的用途。
技术介绍
在音频
内的许多情况下可能会发生音频反馈。例如，如果存在具有例如麦克风的音频输入以及例如扬声器的音频输出的声音环路(loop)，特别是如果音频在由扬声器输出之前被放大，则可能会发生音频反馈。在此类情况下，通过麦克风记录的任何音频可以在通过扬声器再现并通过麦克风再次记录之前被放大，从而构成正环路增益。可能会在从大型现场音乐演唱会到微电音频电路(例如用于助听器或头戴式耳机和可听式装置的电路)的很多种情况下发生反馈。尽管有时会有意地使用音频反馈，但它通常是音频系统的不合需要的功能。例如，音频反馈可能会使音频系统的用户烦恼，并且在最坏的情况下，可能会损坏音频设备或甚至损害音频系统附近人员的听力。因此，非常需要提供用于检测音频反馈的解决方案。具体来说，需要相对较小的计算能力的解决方案是合乎需要的，使得可以在损坏或伤害发生之前快速识别并处理音频反馈。
技术实现思路
专利技术人已经发现了与音频反馈有关的上述问题和挑战，并且随后做出了可以改进对音频反馈的检测和抑制的下述专利技术。本专利技术涉及一种用于自动地检测输入音频信号中的音频反馈的方法，所述方法包括以下步骤：通过多个单独的分析音频滤波器单独地对所述音频输入信号进行滤波，以生成多个滤波后音频信号，其中所述单独的分析音频滤波器是不同的；比较所述多个滤波后音频信号中的至少两个滤波后音频信号以获得能级差；执行单独地对所述音频输入信号进行滤波的所述步骤以及比较所述滤波后音频信号的所述步骤的一次或多次重复，由此建立多个所述能级差；比较从至少两次所述重复中获得的所述多个能级差中的至少两个能级差，以检测所述音频反馈。在本专利技术的示例性实施例中，所述方法在音频处理单元中实施。提供可以包括音频反馈的输入音频信号，例如来自麦克风的音频信号。由此，本专利技术的方法可以应用于检测麦克风信号中的音频反馈，并且本专利技术的各种实施例可以实施用于使检测更可靠的或更准确的工具，和/或用于抑制音频反馈的工具，如本文中更详细地描述。多个分析音频滤波器，例如两个分析音频滤波器应用于输入音频信号以生成每个分析音频滤波器的滤波后音频信号。因为分析音频滤波器不同，因此在给定相同输入时，所述分析音频滤波器将提供不同的滤波后音频信号。在实例中，两个分析音频滤波器可以例如分别是居中在40Hz和200Hz处的带通滤波器。当输入音频信号包含大约40Hz的音频反馈时，从居中在40Hz处的第一带通滤波器输出的滤波后音频信号基本上不会进行衰减，而当生成第二滤波后音频信号时，居中在200Hz处的第二带通滤波器基本上会将输入音频信号衰减例如20dB。相反，在滤波器选择的相同实例中，当音频反馈存在于大约200Hz时，居中在40Hz处的滤波器基本上会衰减输入音频信号，而第二分析音频滤波器基本上不会衰减输入音频信号。一般来说，如果反馈位于两个分析音频滤波器的频率之间的任何位置，则两个滤波后音频信号将组合地包含输入音频信号的唯一相对衰减。可以分析频率与相对衰减之间的这种唯一关系以获得反馈的频率特征的估计。比较两个滤波后音频信号以获得能级差，所述能级差指示反馈的频率特性。当输入音频信号包括突出音调，例如从例如音乐、语音或噪声等其它内容中突出的音频反馈时，两个不同的分析音频滤波器之间的相对衰减主要基于突出音调并且可以用于唯一地识别例如音频反馈的频率。然而，当输入信号不包括突出音调，即例如没有音频反馈时，分析音频滤波器之间的相对衰减将显著地变化并且不是很有用。因此，优选地重复滤波和比较步骤以建立随时间测量的多个能级差，并且分析能级差的发展。因此，当在例如50ms上检测到大致类似的能级差时，可以将能级差验证为表示音频反馈。在实施例中，反馈检测验证器因此可以确定多个重复中的差何时大约为零并将此视为检测到音频反馈的验证，并且当所述差不大约为零时，将结果验证为检测不到音频反馈。此特征也可以称为持续检测，即确定输入音频信号是否包含很可能来自音频反馈的持续突出音调。本专利技术允许检测输入音频信号中的反馈。现有技术内存在用于检测音频反馈的其它方法。相比之下，本专利技术的实施例可以提供有利地可以独立于输入音频信号的音量、可以更快、可以更便宜或更易于实施和/或可以需要更少的计算能力的音频反馈检测。通过本专利技术的各种实施例，可以不同程度地并且以不同的组合实现这些优点或其它优点中的一些。因此，本专利技术可用于需要或有益于检测输入音频信号中的音频反馈，例如以抑制音频反馈为目的的应用。例如，此类应用可以包含应用麦克风以获得并提供用于通过扬声器播放的音频的任何情况，所述扬声器放置成使得麦克风进一步获得并向扬声器提供通过扬声器播放的音频。麦克风和扬声器由此构成反馈环路。可能发生这种情况的一些具体实例包含音乐会、舞台剧、音乐排练、电话通话或计算机系统通话期间，或者使用助听器或带有内置麦克风的头戴式耳机时。根据本申请的实施例涉及音频反馈检测和抑制。附图说明将在下文中参考附图描述本专利技术的各种实施例，其中图1a-图1b说明本专利技术的实施例以及所述实施例的两个分析音频滤波器的相关联视觉表示；图2说明两个分析音频滤波器的相对衰减的实施例；图3说明本专利技术的实施例的示意性概述；图4说明根据本专利技术的方法的实施例；图5说明根据本专利技术的预处理器的实施例；图6说明周期性检测单元的实施例；图7说明根据本专利技术的音调检测器的实施例；图8说明根据本专利技术的音调检测器的三滤波器实施例；图9a-图9b说明三个分析音频滤波器以及其对应的相对衰减的实施例；图10a-图10c说明各种其它分析音频滤波器组合的视觉表示；图11说明根据本专利技术的音调检测器的实施例；图12说明五个分析音频滤波器的视觉表示；图13说明根据本专利技术的反馈检测器单元的实施例；图14说明根据本专利技术的持续检测器9的实施例；图15说明随时间的能级差变化的视觉表示；图16说明根据本专利技术的反馈抑制单元的实施例，以及图17说明本专利技术的实施例，其中根据本专利技术的用于检测和抑制音频反馈的音频处理系统已在音频数字信号处理器DSP和片上系统SoC上实施。参考符号列表：1音频处理系统2输入音频信号3音调检测器4反馈检测器单元5a-5e分析音频滤波单元6a-6e滤波后音频信号7,7a-7b滤波后音频信号比较器单元8,8a-8b能级差9持续检测器10持续状态11反馈状态验证器12反馈信息13反馈抑制单元14麦克风15扬声器16输出音频信号17预处理器18预处理的音频信号19a-19c能量检测器20能量差-频率映射单元21边界频率检查器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动地检测输入音频信号中的音频反馈的方法；所述方法包括以下步骤：/n通过多个单独的分析音频滤波器单独地对所述音频输入信号进行滤波，以生成多个滤波后音频信号；其中所述多个单独的分析音频滤波器是不同的；/n比较所述多个滤波后音频信号中的至少两个滤波后音频信号，以获得能级差；/n一次或多次重复执行单独地对所述音频输入信号进行滤波的所述步骤以及比较所述滤波后音频信号的所述步骤的，由此建立多个所述能级差；/n比较从至少两次所述重复中获得的所述多个能级差中的至少两个能级差，以检测所述音频反馈。/n

【技术特征摘要】
20200211 US 62/972,8941.一种用于自动地检测输入音频信号中的音频反馈的方法；所述方法包括以下步骤：
通过多个单独的分析音频滤波器单独地对所述音频输入信号进行滤波，以生成多个滤波后音频信号；其中所述多个单独的分析音频滤波器是不同的；
比较所述多个滤波后音频信号中的至少两个滤波后音频信号，以获得能级差；
一次或多次重复执行单独地对所述音频输入信号进行滤波的所述步骤以及比较所述滤波后音频信号的所述步骤的，由此建立多个所述能级差；
比较从至少两次所述重复中获得的所述多个能级差中的至少两个能级差，以检测所述音频反馈。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括步骤：基于所述输入音频信号，使用一个或多个扩音器再现输出音频信号。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括步骤：自动地抑制所述检测到的音频反馈。


4.根据权利要求3所述的方法，其中抑制所述音频反馈的所述步骤包括应用至少一个音频反馈抑制滤波器。


5.根据权利要求3所述的方法，其中抑制所述音频反馈的所述步骤包括应用至少两个级联的音频反馈抑制滤波器。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括步骤：测量所述至少两个滤波后音频信号中的每一个的信号能级以获得至少两个单独的信号能级。


7.根据权利要求6所述的方法，其中比较所述至少两个滤波后音频信号的所述步骤是基于具有最高滤波后音频信号能级的两个相邻的分析音频滤波器。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括步骤：通过差-频率映射函数将所述多个能级差中的能级差转换成所述检测到的音频反馈的音频反馈频率。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测所述音频反馈包括当所述多个能级差中的至少两个后续能级差大致相同时，确定音频反馈的存在。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括步骤：基于所述比较来自至少两次所述重复的所述至少两个能级差更新持续状态，其中所述持续状态指示所述输入音频信号中的持续音调。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括步骤：基于所述持续状态或所述比较来自至少两次所述重复的至少两个能级差更新音频反馈状态，其中所述音频反馈状态指示所述输入音频信号中的音频反馈。


12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：迪芬尼声学科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71