利用感知掩蔽的有源降噪方法技术

本发明专利技术涉及使用感知掩蔽的有源降噪方法。描述了一种有源降噪方法，包括：接收所要播放的音频信号（１３２）；从至少一个麦克风（１０４、１０６）接收噪声信号（１０５、１０７、１１６、１１８、１２６），所述噪声信号（１０５、１０７、１１６、１１８、１２６）指示环境噪声（１１１）；以及根据所述音频信号（１３２）和所述噪声信号（１０５、１０７、１１６、１１８、１２６）来产生噪声消除信号（１１４）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源降噪领域。
技术介绍
有源降噪(ANR)是一种通过使用至少一个扬声器产生噪声消除信号来降低环境 噪声，从而降低用户所感知的非期望环境噪声的方法。降低环境噪声量可以提高人耳舒适 度，并可以改进收听音乐的体验，以及(例如当与语音通信结合使用时)提高所感知的话音 易理解程度。在有源降噪中，一个或多个麦克风产生噪声参考(环境噪声的参考)，并且扬声器 产生抗噪声形式的噪声消除信号，该噪声消除信号至少部分地消除环境噪声，从而降低或 除去用户所感知的环境噪声的级别。应当区分有源降噪的情况和声音捕捉降噪，在声音捕 捉降噪中，例如对于语音通信，消除有噪的、所记录的麦克风信号。换言之，有源降噪仅改进 近端用户的声音质量，而声音捕捉降噪仅改进远端用户的声音质量。另一区别特征在于在 有源降噪中，麦克风产生与所要降低或除去的环境噪声相对应的噪声参考信号，而在声音 捕捉降噪中，麦克风用于记录所关注的用户信号。WO 2007/038922公开了一种用于提供人类用户对可听噪声感知的降低的系统，该 系统基于心理声学掩蔽效应，即，基于一个声音可能因另一声音的缘故变得部分或完全听 不到的效应。心理声学掩蔽效应用于通过向人类用户提供掩蔽声音，来降低或者甚至除去 人类对听觉噪声的感知，其中，通过应用关于人类听觉感知属性的现有知识，基于听觉噪声 的强度，来调整输入信号(如音乐或另一娱乐信号)的强度，并将其提供给人类用户作为掩 蔽声音信号，使得掩蔽声音提高对于至少某些噪声信号的人类听觉感知阈值，从而降低或 除去用户对噪声信号的该部分的感知。然而，提高输入信号的强度可能导致输入信号的失真。鉴于上述情形，需要一种改进技术，实现具有改进特性的有源降噪，同时实质上避 免或至少减少上述问题中的一些或更多问题。
技术实现思路
上述需要可由根据独立权利要求的主题满足。从属权利要求描述了此处公开的主 题的优势实施例。根据本专利技术的第一方面，提供了一种有源降噪方法，所述方法包括接收所要播放 的音频信号；从至少一个麦克风接收至少一个噪声信号，其中，所述噪声信号指示环境噪 声；以及根据所述音频信号和所述至少一个噪声信号来产生噪声消除信号。通过根据所述音频信号和所述至少一个噪声信号来产生噪声消除信号，避免或减 少了在噪声已被音频信号至少部分地掩蔽的频率区域中降低环境噪声的情形。因此，降噪 (或噪声消除)可以被集中在噪声未被音频信号掩蔽的频率区域中。这样一来，可以提高降 噪效率。一般地，此处，来自至少一个麦克风的噪声信号可以是例如原始麦克风信号和原 始麦克风信号的经滤波的版本。根据实施例，噪声消除信号被配置用于减低环境噪声的强度，并特别地被配置用 于减低环境噪声未被音频信号掩蔽的频率区域中的环境噪声的强度。根据实施例，产生噪声消除信号可以包括对两个或更多个噪声信号求和或组合， 以产生噪声消除信号。根据实施例，在组合/求和前，可以对噪声信号进行处理(例如滤 波)。根据实施例，根据第一方面的方法包括同时播放所述音频信号和所述噪声消除信 号。此处，同时播放包括以明确定义的时间偏移，播放所述音频信号和所述噪声消除信号。根据第一方面的又一实施例，产生噪声消除信号包括提供具有滤波器参数的有 源降噪滤波器，所述滤波器参数限定了有源降噪滤波器的滤波器特性；以及提供所述有源 降噪滤波器的所述滤波器参数的优化值，所述优化值依赖于所述音频信号和所述至少一个 噪声信号中的至少一个。此外，产生噪声消除信号可以包括使用所述滤波器参数的所述优 化值，利用对应的有源降噪滤波器，对所述至少一个噪声信号进行滤波。根据其他实施例， 可以以不同的方式产生噪声消除信号。应当理解的是，针对不同的噪声信号，可以提供不同的有源降噪滤波器。一般地， 滤波器组件可以被配置用于对所述至少一个噪声信号进行滤波，其中，所述滤波器组件包 括至少一个有源降噪滤波器。所述滤波器组件可以例如实现前馈配置，在前馈配置中，所述 滤波器组件包括一个或多个前馈滤波器。根据其他实施例，所述滤波器组件可以例如实现 反馈配置，在反馈配置中，所述滤波器组件包括一个或多个反馈滤波器。根据另外的实施 例，所述滤波器组件可以例如实现前馈_反馈配置，在前馈_反馈配置中，所述滤波器组件 包括一个或多个前馈滤波器和一个或多个反馈滤波器。根据第一方面的又一实施例，所述方法还包括在优化过程中确定滤波器参数的 优化值，其中，所述优化过程使用所述音频信号的时频特性和所述至少一个噪声信号的时 频特性，以改进所述音频信号对残余噪声的感知掩蔽。通过利用所述音频信号改进环境噪 声的感知掩蔽，提供了非常高效的有源降噪。根据第一方面的又一实施例，所述方法包括根据所述音频信号，确定(频率相关 的)频率掩蔽阈值。例如，根据一个实施例，利用心理声学掩蔽模型来确定频率掩蔽阈值。此外，根据实施例，所述方法包括确定期望的有源性能，所述期望的有源性能指 示必须抑制环境噪声到什么程度，使得环境噪声被所述音频信号所掩蔽；以及优化所述滤 波器参数，以减小实际有源性能和所述期望的有源性能之间的差异，从而提供滤波器参数 的优化值。根据实施例，期望的有源性能是根据频率掩蔽阈值和所述至少一个噪声信号的 功率谱密度之差来确定的。此处，术语“所述至少一个噪声信号的功率谱密度”包括例如 单个噪声信号的功率谱密度、两个或更多个噪声信号的组合/和的功率谱密度等。此外，根据另一实施例，所述方法包括优化滤波器参数，以减小残余噪声信号的 功率谱密度和频率掩蔽阈值之差，从而提供滤波器参数的优化值。应当理解的是，利用心理声学掩蔽模型涉及考虑人类听觉系统的基本属性，其中， 该模型指示哪些声学信号或声学信号的组合能够和不能够被具有正常听力的人听到。根据 其他实施例，针对听力障碍用户，适配心理声学掩蔽模型。心理声学掩蔽模型是本领域公知的。可以利用任意适当的装置来产生指示环境噪声的噪声信号。例如，根据实施例，所 述至少一个噪声信号中的至少一个是通过从参考麦克风接收参考麦克风信号而获得的前 馈信号，所述参考麦克风被配置用于接收环境噪声，并响应于所述环境噪声产生所述参考 麦克风信号。例如，所述参考麦克风可以在耳机外部(即以外)提供。根据又一实施例，所述至少一个噪声信号中的至少一个是通过从误差麦克风接收 误差麦克风信号而获得的反馈信号，所述误差麦克风被配置用于接收所述环境噪声、所述 噪声消除信号和所述音频信号，并响应于这些信号产生所述误差麦克风信号。应当注意的 是，所述误差麦克风接收到的所述噪声消除信号和所述音频信号由扬声器和所述误差麦克 风之间的辅路径来滤波。根据实施例，所述误差麦克风可以被放置为使得所述误差麦克风 接收到的声音与用户耳朵接收到的声音相同或相近。因此，所述误差麦克风接收所述环境 噪声以及对应于所述音频信号的声音。例如，根据实施例，所述误差麦克风可以被置于耳机 内部。根据又一实施例，所述至少一个噪声信号中的至少一个是通过从所述误差麦克风 信号中减去辅路径信号的估计而获得的环境噪声估计信号，其中，所述辅路径信号是由误 差麦克风接收的信号，对应于所述音频信号和所述噪声消除信号的和，并且，所述误差麦克 风信号是由误差麦克风产生的，所述误差麦克风被配置用于接收所述环境噪声、所述噪声 消除信号和所述音频信号，并响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源降噪方法，所述方法包括：－接收要播放的音频信号（１３２）；－从至少一个麦克风（１０４、１０６）接收至少一个噪声信号（１０５、１０７、１１６、１１８、１２６），所述至少一个噪声信号（１０５、１０７、１１６、１１８、１２６）指示环境噪声（１１１）；－根据所述音频信号（１３２）和所述至少一个噪声信号（１０５、１０７、１１６、１１８、１２６）来产生噪声消除信号（１１４）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙多克洛，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]