專利名稱：用于雙麥克風(fēng)通信裝置的降噪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各種實(shí)施例大體涉及舉例來(lái)說(shuō)諸如在通信裝置中的降噪系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及雙麥克風(fēng)通信裝置中的降噪。
背景技術(shù)：
降噪是從信號(hào)中去除噪聲的過(guò)程。噪聲可以是存在于信號(hào)中的任何不期望的聲音。無(wú)論被處理的信號(hào)如何，降噪技術(shù)在概念上非常相似，但是所預(yù)期的信號(hào)的特征的先驗(yàn)知識(shí)可能意味著這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)根據(jù)信號(hào)的類型而有非常大的變化。所有記錄裝置，模擬和數(shù)字兩種均具有使其易受噪聲影響的特質(zhì)。噪聲可以是無(wú)相干性的隨機(jī)噪聲或白噪聲，或者是由裝置的機(jī)構(gòu)或處理算法引入的相干噪聲。在電子記錄裝置中，一種形式的噪聲是由隨機(jī)電子引起的撕撕聲，受熱量嚴(yán)重影響的隨機(jī)電子偏離其指定路徑。這些偏離的電子可影響輸出信號(hào)的電壓并且因此產(chǎn)生可檢測(cè)的噪聲。用于降低背景噪聲的算法被用在許多語(yǔ)音通信系統(tǒng)中。移動(dòng)電話和助聽(tīng)器具有集成的單通道或多通道算法來(lái)提高在不利環(huán)境下的語(yǔ)音質(zhì)量。在這樣的算法中，一種方法是譜減法技術(shù)，其通常需要估計(jì)不需要的背景噪聲的功率譜密度(PSD)。不同的單通道噪聲PSD估計(jì)器已被提出。用于帶有兩個(gè)或更多個(gè)麥克風(fēng)的系統(tǒng)的多通道噪聲PSD估計(jì)器尚未被深入研究。
發(fā)明內(nèi)容
一種用于在降噪系統(tǒng)中管理噪聲的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)；在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)；標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的噪聲估計(jì)；使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)；以及使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益?！N用于在降噪系統(tǒng)中估計(jì)噪聲的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)；在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)；標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率水平和所述第二信號(hào)的功率水平中的歸一化的差；以及使用所述第一信號(hào)的功率水平和所述第二信號(hào)的功率水平中的差來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。一種用于在降噪系統(tǒng)中估計(jì)噪聲的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)；在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)；標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)之間的相干性；以及使用所述相干性來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
在附圖中，相似的附圖標(biāo)記通常貫穿不同的視圖指示相同的部分。附圖不一定按比例繪制，代替地通常被布置在其上的重點(diǎn)示出本發(fā)明的原理。在下面的說(shuō)明中，將參考下面的附圖來(lái)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中圖I是根據(jù)示意性的實(shí)施例的裝置的視圖；圖2是根據(jù)示意性的實(shí)施例的裝置的視圖；圖3是根據(jù)示意性的實(shí)施例的信號(hào)模型；圖4是根據(jù)示意性的實(shí)施例的語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的框圖；
圖5是根據(jù)示意性的實(shí)施例的降噪系統(tǒng)的框圖；圖6是根據(jù)示意性的實(shí)施例的用于在降噪系統(tǒng)中降低噪聲的流程圖；圖7是根據(jù)示意性的實(shí)施例的用于在降噪系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)噪聲的流程圖；以及圖8是根據(jù)示意性的實(shí)施例的用于在降噪系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)噪聲的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)說(shuō)明參考附圖，所述附圖通過(guò)示意的方式顯示了具體細(xì)節(jié)以及可在其中實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。詞語(yǔ)“示例性”在此處被用于指“用作示例、實(shí)例或示意”。此處被描述為“示例性”的任何實(shí)施例或設(shè)計(jì)不必被解釋為比起其他實(shí)施例或設(shè)計(jì)來(lái)是優(yōu)選或有利的。注意到，在本說(shuō)明書中，對(duì)包括在“ 一個(gè)實(shí)施例”、“示例實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“另一實(shí)施例”、“某些實(shí)施例”、“各種實(shí)施例”、“其他實(shí)施例”、“不同實(shí)施例”、“備選實(shí)施例”等中的各種特征(例如元件、結(jié)構(gòu)、模塊、組件、步驟、操作、特征等)的提及意在指任何這樣的特征被包括在本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，并且可能是或可能不是必須在相同的實(shí)施例中被組合。各種實(shí)施例考慮到并且意識(shí)到用于降噪的現(xiàn)有算法具有高計(jì)算復(fù)雜度、高存儲(chǔ)開(kāi)銷以及在估計(jì)非平穩(wěn)噪聲方面的困難。此外，各種實(shí)施例考慮到并且意識(shí)到能夠跟蹤非平穩(wěn)噪聲的任何現(xiàn)有算法僅是單通道的。但是，即使單通道算法大多也不能夠跟蹤非平穩(wěn)噪聲。此外，各種實(shí)施例提供了雙通道噪聲PSD估計(jì)器，其使用關(guān)于噪聲場(chǎng)相干性的知識(shí)。并且，各種實(shí)施例提供了具有低計(jì)算復(fù)雜度的過(guò)程并且可將該過(guò)程與其他語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)組合。此外，各種實(shí)施例提供了通過(guò)利用第二麥克風(fēng)通道得到更穩(wěn)健的噪聲估計(jì)來(lái)對(duì)現(xiàn)有的單通道噪聲抑制系統(tǒng)進(jìn)行可升級(jí)擴(kuò)展的過(guò)程。各種實(shí)施例提供了通過(guò)使用噪聲場(chǎng)相干性的先驗(yàn)知識(shí)以便在擴(kuò)散噪聲場(chǎng)條件下降低不需要的背景噪聲的雙通道語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)。前述內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)廣義地概述了不同的示意性實(shí)施例的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以便使下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述更好地被理解。將在下文中描述不同的示意性實(shí)施例的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，所公開(kāi)的概念和具體實(shí)施例可容易地被用作修改或重新設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)不同示意性實(shí)施例的相同目的的其他結(jié)構(gòu)或過(guò)程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí)到的是，這樣的等效構(gòu)造并不背離如隨附權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。圖I是根據(jù)示意性的實(shí)施例的裝置的視圖。裝置2是帶有麥克風(fēng)4和6的用戶設(shè)備。裝置2可以是通信裝置、移動(dòng)電話或帶有麥克風(fēng)的某些其他合適的裝置。在不同的實(shí)施例中，裝置2可具有更多或更少的麥克風(fēng)。裝置2可以是智能手機(jī)、平板型個(gè)人電腦、頭戴式耳機(jī)、個(gè)人電腦或使用麥克風(fēng)來(lái)接收聲音的某些其他類型的合適的裝置。在這個(gè)實(shí)施例中，麥克風(fēng)4和6被顯示為大約相隔2cm。但是，可以在其他實(shí)施例中將所述麥克風(fēng)布置在各種距離上。此外，麥克風(fēng)4和6以及其他麥克風(fēng)可被布置在裝置2的任何表面上或者可以被無(wú)線連接并且遠(yuǎn)程定位。圖2是根據(jù)示意性的實(shí)施例的裝置的視圖。裝置8是帶有麥克風(fēng)10和12的用戶設(shè)備。裝置8可以是通信裝置、移動(dòng)電話或帶有麥克風(fēng)的某些其他合適的裝置。在不同的實(shí)施例中，裝置8可具有更多或更少的麥克風(fēng)。裝置8可以是智能手機(jī)、平板型個(gè)人電腦、頭戴式耳機(jī)、個(gè)人電腦或使用麥克風(fēng)的某些其他類型的合適的裝置。在這個(gè)實(shí)施例中，麥克風(fēng)10和12大約相隔10cm。但是，可以在其他實(shí)施例中將所述麥克風(fēng)定位在各種距離和位置上。此外，麥克風(fēng)10和12以及其他麥克風(fēng)可被布置在裝置8的任何表面上或者可以被無(wú)線連接并且遠(yuǎn)程定位。圖3是根據(jù)示意性的實(shí)施例的信號(hào)模型。信號(hào)模型14是雙通道信號(hào)模型。兩個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)XP (k)和XS (k)是雙通道語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的輸入并且通過(guò)信號(hào)模型14與純凈的 語(yǔ)音s(k)以及加性背景噪聲信號(hào)nl(k)和n2(k)相關(guān)，其具有離散時(shí)間指數(shù)k。源與麥克風(fēng)之間的聲傳遞函數(shù)由Hl (ej Q )和H2(ejQ)來(lái)表示。由帶有頻率變量f 和采樣頻率fs的Q = 2Jif/fs給出歸一化的角頻率。每個(gè)麥克風(fēng)處的源分別是si (k)和s2(k)。一旦噪聲被加入源，其被每個(gè)麥克風(fēng)拾取為xp (k)和xs (k),此處也分別被稱為xl (k)和x2 (k)。圖4是根據(jù)示意性的實(shí)施例的語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的框圖。語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)16是雙通道語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)16可具有多于兩個(gè)的通道。語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)16包括分段加窗單元18和20。分段加窗單元16和18將輸入信號(hào)xp (k)和xs (k)分割為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的重疊中貞。此處，xp (k)和xs (k)也可被稱為xl (k)和x2(k)。分段加窗單元16和18可應(yīng)用漢寧窗(Hann window)或其他合適的窗。在加窗之后，時(shí)頻分析單元22和24將長(zhǎng)度為M的幀變換至短期譜域。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，時(shí)頻分析單元22和24使用快速傅里葉變換(FFT)。在其他實(shí)施例中，可使用其他類型的時(shí)頻分析。對(duì)應(yīng)的輸出譜由Xp U，y)和XsU，y)表示。離散的頻率槽和幀指數(shù)分別由ii和入表不。噪聲功率譜密度(PSD)估計(jì)單元26計(jì)算頻域語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的噪聲功率譜密度估計(jì)多n幻。噪聲功率譜密度估計(jì)可通過(guò)使用xp (k)和xs(k)或在頻域內(nèi)通過(guò)Xp O , ii)和Xs(A,u)來(lái)計(jì)算。噪聲功率譜密度也可被稱為自功率譜密度。譜增益計(jì)算單元28計(jì)算譜加權(quán)增益G( X，ii )。譜增益計(jì)算單元28使用噪聲功率譜密度估計(jì)以及輸出譜Xp U，ii)和Xs U，ii)。通過(guò)系數(shù)XpU，U )與譜加權(quán)增益G(x，U )相乘給出增強(qiáng)譜§{1,0。逆時(shí)頻分析單元30對(duì)§(A, Mj應(yīng)用快速傅里葉逆變換，并且進(jìn)而通過(guò)重疊相加單元32應(yīng)用重疊相加來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的時(shí)域信號(hào)逆時(shí)頻分析單元30可使用快速傅里葉逆變換或某些其他類型的逆時(shí)頻分析。應(yīng)注意到的是，借助濾波器組均衡器或使用任何種類的分析或合成濾波器組在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行濾波也是可能的。圖5是根據(jù)示意性的實(shí)施例的降噪系統(tǒng)的框圖。降噪系統(tǒng)34是這樣的系統(tǒng)其中一個(gè)或多個(gè)裝置可通過(guò)麥克風(fēng)接收信號(hào)用于處理。降噪系統(tǒng)34可包括用戶設(shè)備36、語(yǔ)音源38和多個(gè)噪聲源40。在其他實(shí)施例中，降噪系統(tǒng)34包括多于一個(gè)的用戶設(shè)備36和/或多于一個(gè)的語(yǔ)音源38。用戶設(shè)備36可以是圖2的用戶設(shè)備8和/或圖I的用戶設(shè)備2的一種實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例。語(yǔ)音源38可以是期望的可聽(tīng)見(jiàn)的源。該期望的可聽(tīng)見(jiàn)的源是產(chǎn)生所期望的可聽(tīng)信號(hào)的源。例如，語(yǔ)音源38可以是同時(shí)對(duì)第一麥克風(fēng)42和第二麥克風(fēng)44說(shuō)話的人。相反，多個(gè)噪聲源40可以是不期望的可聽(tīng)見(jiàn)的源。多個(gè)噪聲源40可以是背景噪聲。例如，多個(gè)噪聲源40可以是汽車引擎、風(fēng)扇或其他類型的背景噪聲。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，與第二麥克風(fēng)44相比，語(yǔ)音源38可更接近第一麥克風(fēng)42。在不同的有利實(shí)施例中，語(yǔ)音源38可與第一麥克風(fēng)42和第二麥克風(fēng)44等距，或者接近于第二麥克風(fēng)44。語(yǔ)音源38和多個(gè)噪聲源40發(fā)出音頻信號(hào),其分別作為組合信號(hào)的一部分被第一麥克風(fēng)42和第二麥克風(fēng)44同時(shí)或以一定的時(shí)延接收，所述時(shí)延是由源與第一麥克風(fēng)42和源與第二麥克風(fēng)44之間不同的聲波傳播時(shí)間所引起的。第一麥克風(fēng)42可以第一信號(hào)46的形式接收組合信號(hào)的一部分。第二麥克風(fēng)44可以第二信號(hào)48的形式接收組合信號(hào)的一 部分。用戶設(shè)備36可被用于接收來(lái)自人的語(yǔ)音，并且進(jìn)而將該語(yǔ)音傳送至另一件用戶設(shè)備。在語(yǔ)音接收期間，也可從多個(gè)噪聲源40接收不需要的背景噪聲。多個(gè)噪聲源40形成第一信號(hào)46和第二信號(hào)48的可能是不期望的聲音的部分。從多個(gè)噪聲源40產(chǎn)生的背景噪聲可能是不期望的并且降低了語(yǔ)音的質(zhì)量和清晰度。因此，降噪系統(tǒng)34提供了降低和/或去除由第一麥克風(fēng)42和第二麥克風(fēng)44接收的背景噪聲的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。背景噪聲的估計(jì)可被標(biāo)識(shí)并且用于去除和/或降低不期望的噪聲。位于用戶設(shè)備36中的噪聲估計(jì)模塊50通過(guò)使用功率水平均一(PLE)算法來(lái)標(biāo)識(shí)第一信號(hào)46和第二信號(hào)48中的噪聲估計(jì)52，所述PLE算法利用第一麥克風(fēng)42與第二麥克風(fēng)44之間的功率譜密度差。該方程為萬(wàn)程I-學(xué)> 幻 ~ I::;—;;#,")，其中A Cj5 ( X，ii )是第一信號(hào)46的功率譜密度54和第二信號(hào)48的功率譜密度56中的歸一化的差52，P是加權(quán)因子，Ctxixi (A , u)是第一信號(hào)46的功率譜密度54，并且4>X2X2(入，U )是第二信號(hào)48的功率譜密度56。4>X1X1 (入,U )和4>X2X2(入，U )可分別表示xl (k)和x2(k)。在不同的實(shí)施例中，在方程I中可以取或可以不取絕對(duì)值。歸一化的差52可以是功率水平(J)xixi (入,ii )與X2X2 ( A，u )的相對(duì)于(J)xixi (入，U)與ctX2X2U，iO之和的差。第一信號(hào)46和第二信號(hào)48可以是來(lái)自不同源的不同音頻信號(hào)和聲音。功率譜密度54和功率譜密度56可以是與平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程關(guān)聯(lián)的頻率變量的正實(shí)函數(shù)，或者是時(shí)間的確定性函數(shù)，其具有每赫茲(Hz)功率或每赫茲能量的尺度。功率譜密度54和功率譜密度56也可被稱為信號(hào)的譜。功率譜密度54和功率譜密度56可測(cè)量隨機(jī)過(guò)程的頻率含量并且?guī)椭鷺?biāo)識(shí)周期性。不同的實(shí)施例考慮到不同的條件。例如，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例考慮到多個(gè)噪聲源40產(chǎn)生均勻的噪聲，其中噪聲功率水平在兩個(gè)通道上相等。在那些實(shí)施例中，噪聲是相干的還是擴(kuò)散的是不相關(guān)的。在其他實(shí)施例下，噪聲是相干或是擴(kuò)散的可以是相關(guān)的。
在各種輸入下，所述方程將具有不同的結(jié)果。例如，當(dāng)僅存在擴(kuò)散背景噪聲時(shí)，由于輸入功率水平幾乎相等，因此Acj5 (X，ii)將接近于O。因此，在第一麥克風(fēng)42處的輸入可以被用作噪聲PSD。其次，就僅存在純語(yǔ)音并且第二麥克風(fēng)44中的語(yǔ)音的功率與第一麥克風(fēng)42相比非常低的情況而言，A的值將接近于I。結(jié)果，對(duì)最后一幀的估計(jì)將被保持。當(dāng)輸入處于上文所示的這兩個(gè)極值之間時(shí)，使用第二麥克風(fēng)44的噪聲估計(jì)將被用作噪聲估計(jì)52的近似。基于指定范圍53使用不同的方法。指定范圍53處在Ctmin與ctmax之間。在下面的方程中顯示了三種不同的方法，取決于歸一化的差52落在指定范圍53的哪里如果A ￠(入，U ) < ^min,那么使用，方程I.二 ^+ (I — OcHX1I2Uj,:),其中 Ix1I2U，U )是第
一信號(hào)46與第二信號(hào)48的交叉功率譜密度58。
如果A ￠(入，ii ) >小max，那么使用，^(A1 fi) ~ - 1,料)，在不同的實(shí)施例中，可采用其他方法，其也在語(yǔ)音存在的
周期中起作用。如果(Jrnin< A (J)(入，u ) < max,那么使用，方程I 2- ff-v (兒 /0 = ■ ^(/■ - .!,".) f (I - a) \X21^(I. !A),其中X1是信號(hào)xl (k)的時(shí)域系數(shù)并且X2是信號(hào)x2 (k)的時(shí)域系數(shù)。固定值或適應(yīng)值可被用于4min、max和a。項(xiàng)可以是噪聲估計(jì)52。a在方程I. I和方程I. 2中的值可以不同或相同。項(xiàng)\可被定義為離散幀指數(shù)。項(xiàng)U可被定義為離散頻率指數(shù)。項(xiàng)a可被定義為平滑因子。在語(yǔ)音處理應(yīng)用中，可將語(yǔ)音信號(hào)分割為幀(X)0這些幀進(jìn)而被變換至頻域(U)、短時(shí)譜Xp為了得到對(duì)信號(hào)的功率譜的更可靠的測(cè)量，在連續(xù)的幀上對(duì)短時(shí)譜遞歸地進(jìn)行平滑。隨時(shí)間進(jìn)行平滑提供了方程I. 3-1. 5中的PSD估計(jì)。在某些實(shí)施例中，在短期譜域中實(shí)現(xiàn)所述方程，并且借助于根據(jù)下述方程的離散短時(shí)估計(jì)來(lái)遞歸地估計(jì)方程I中所要求的PSD項(xiàng)。方程I. 3-I-O =~ + (I —I2 方程I. 4-^ P^X2X2^ - I^) + (I —存以及方程I. 5-多m認(rèn)- 1,/^) + (I — W,/t) ■ (AfjH,)，其中0是固定的或適應(yīng)的平滑因子并且OS 0 ( 1，并且*表示復(fù)共軛。此外，在不同的實(shí)施例中，與備選的單通道或雙通道噪聲PSD估計(jì)器的組合也是可能的。根據(jù)估計(jì)器，這種組合可基于最小值、最大值或任何種類的平均值、按頻帶和/或是由頻率決定的組合。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，噪聲估計(jì)模塊50可使用用于標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)52的另一系統(tǒng)和方法。噪聲估計(jì)模塊50可標(biāo)識(shí)第一信號(hào)46與第二信號(hào)48之間的相干性60,進(jìn)而使用相干性60來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)52。不同的示意性實(shí)施例意識(shí)到并且考慮到當(dāng)前方法使用基于噪聲場(chǎng)相干性的針對(duì)語(yǔ)音PSD的估計(jì)器，所述噪聲場(chǎng)相干性被導(dǎo)出并且并入維納濾波器規(guī)則以降低擴(kuò)散背景噪聲。一個(gè)或多個(gè)示意性實(shí)施例為采用任何譜噪聲抑制規(guī)則的通用應(yīng)用提供了噪聲PSD估計(jì)。由下述方程在頻域中定義第一信號(hào)46與第二信號(hào)48之間的復(fù)相干性
_0]方程2-WA參^^獅在不同的示意性實(shí)施例中，當(dāng)來(lái)自圖3的噪聲源nl(k)和n2(k)與來(lái)自圖3的語(yǔ)音信號(hào)s(k)不相關(guān)時(shí)，在語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的輸入xp (k)和xs(k)處的自功率譜密度和交叉功率譜密度讀出為(J) XlXl 一 cS5 SS+ cS5 nln2 ;cS5 X2X2 — cS5 SS+ cS5 n2n2 ;以及cS5 XlX2 — cS5 SS+ cS5 nln2 J
其中Ctss= Ctsisi= (^s2s2，并且其中Ctss是語(yǔ)音的功率譜密度，tlnl是第一麥克風(fēng)42處的噪聲的自功率譜密度，(K2n2是第二麥克風(fēng)44處的噪聲的自功率譜密度，并且(Kln2是兩個(gè)麥克風(fēng)處的噪聲的交叉功率譜密度。當(dāng)被應(yīng)用于方程2時(shí),語(yǔ)音信號(hào)的相干性為rxix20，U ) =1。在不同的實(shí)施例中，如果聲源到麥克風(fēng)的距離小于臨界距離，則相干性60可以接近于I?？蓪⑴R界距離定義為與源相距的在其處由信號(hào)的直接路徑分量所引起的聲能等于由信號(hào)的混響所引起的聲能的距離。此外，各種實(shí)施例可考慮到噪聲場(chǎng)被表征為是擴(kuò)散的，其中除了低頻之外，不需要的背景噪聲nm(k)的相干性接近于O。此外，各種實(shí)施例可考慮到均勻的擴(kuò)散噪聲場(chǎng)導(dǎo)致
=中鍾=W。在下述方程的某些中，為了清晰起見(jiàn)可省略幀和頻率指數(shù)(入和U )。在各種實(shí)施例中，方程2可被重新整理如下中!徹:~^nln2siePnlnl 4>n'in2 ^n^nZ ' 其中rnln2可以是任意的噪聲場(chǎng)模型，諸如在不相關(guān)的噪聲場(chǎng)中，其中rxix2(入，I；) = 0，或者在理想的均勻球狀各向同性的噪聲場(chǎng)中，其中-Sinc
V C/ ,其中dmi。是在頻率f和聲速c下兩個(gè)全方向麥克風(fēng)之間的距離。因此，自功率譜密度可用公式表示為0vi,n …:(Pss + 以及</>'二。-0乂>+心。并且，交叉功率譜密度可用公式表示為lPxixz 一— tPss + Pnlrl2 。其中兩個(gè)自功率譜密度的幾何平均為' <Psr2X2 — eIySS + r并且交叉功率譜密度重新整理為(Pss ~ iPxixi — ^n1n2 *
下面的方程可被寫成公式
權(quán)利要求
1.一種用于在降噪系統(tǒng)中降低噪聲的方法，所述方法包括 在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)； 在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)； 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的噪聲估計(jì)； 使用所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；以及 使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述傳遞函數(shù)包括 使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中當(dāng)所述第二信號(hào)的功率水平大于所述第一信號(hào)的功率水平時(shí)所述增益為零。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)包括 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差；以及 基于所述歸一化的差在指定范圍之下、之內(nèi)還是之上來(lái)標(biāo)識(shí)所述噪聲估計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的差的步驟使用下述方程+ 4>X2X2(A> (1) 其中△ Cj5 (X，li)是所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差，Ctxixl(入，U)是所述第一信號(hào)的功率譜密度，并且^x2x2(入，U)是所述第二信號(hào)的功率譜密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的步驟使用下述方程: 其中H(X，ii)是所述傳遞函數(shù)， hlxl(A，iO是所述第一信號(hào)的功率譜密度， 小-2(入，y)是所述第二信號(hào)的功率譜密度，并且 和U, W是所述噪聲估計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述增益的步驟使用下述方程 ! 其中H(X，ii)是所述傳遞函數(shù)， 是所述噪聲估計(jì)， A Cj5 (A , U)是所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差，并且 G(入，iO是所述增益。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中A (J) ( A , u ) = max ( X1X1 (入，U ) - X2X2 (入，U ), 0)
9.一種用于在降噪系統(tǒng)中估計(jì)噪聲的方法，所述方法包括 在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)； 在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)； 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差；以及 使用所述差來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差的步驟使用下述方程
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其還包括 使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)；以及 使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
12.一種用于在降噪系統(tǒng)中估計(jì)噪聲的方法，所述方法包括 在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)； 在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)； 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)之間的相干性；以及 使用所述相干性來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述相干性的步驟使用下述方程
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中標(biāo)識(shí)所述噪聲估計(jì)的步驟使用下述方程
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括 使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)；以及 使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
16.一種用于在降噪系統(tǒng)中降低噪聲的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 第一麥克風(fēng)，其被配置為接收第一信號(hào)； 第二麥克風(fēng)，其被配置為接收第二信號(hào)； 噪聲估計(jì)模塊，其被配置為標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的噪聲估計(jì)； 語(yǔ)音增強(qiáng)模塊，其被配置為使用所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)并且使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中標(biāo)識(shí)所述傳遞函數(shù)的所述語(yǔ)音增強(qiáng)模塊進(jìn)一步被配置為使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的所述語(yǔ)音增強(qiáng)模塊使用下述方程
19.一種用于在降噪系統(tǒng)中估計(jì)噪聲的系統(tǒng)，所述方法包括 第一麥克風(fēng)，其被配置為接收第一信號(hào)； 第二麥克風(fēng)，其被配置為接收第二信號(hào)； 噪聲估計(jì)模塊，其被配置為標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差；并且使用所述差來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其還包括 語(yǔ)音增強(qiáng)模塊，其被配置為使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)；并且使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
21.一種用于在降噪系統(tǒng)中估計(jì)噪聲的系統(tǒng)，所述方法包括 第一麥克風(fēng)，其被配置為接收第一信號(hào)； 第二麥克風(fēng)，其被配置為接收第二信號(hào)； 噪聲估計(jì)模塊，其被配置為標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)之間的相干性并且使用所述相干性來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中標(biāo)識(shí)所述相干性的噪聲估計(jì)模塊使用下述方程
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中標(biāo)識(shí)所述噪聲估計(jì)的噪聲估計(jì)模塊使用下述方程
24.一種包括編碼在有形介質(zhì)上的邏輯的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述邏輯包括用于下列操作的指令 在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)； 在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)； 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的噪聲估計(jì)； 使用所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；以及 使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用于標(biāo)識(shí)所述傳遞函數(shù)的指令包括 用于下列操作的指令 使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用于標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)的指令包括用于下列操作的指令 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差；以及 基于所述歸一化的差在指定范圍之下、之內(nèi)還是之上來(lái)標(biāo)識(shí)所述噪聲估計(jì)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用于標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的差的指令使用下述方程
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用于標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的指令使用下述方程 其中H(X，ii)是所述傳遞函數(shù)，
29.—種包括編碼在有形介質(zhì)上的邏輯的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述邏輯包括用于下列操作的指令 在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)； 在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)； 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)的功率譜密度和所述第二信號(hào)的功率譜密度中的歸一化的差；以及 使用所述差來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
30.一種包括編碼在有形介質(zhì)上的邏輯的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述邏輯包括用于下列操作的指令 在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)； 在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)； 標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)之間的相干性；以及 使用所述相干性來(lái)標(biāo)識(shí)噪聲估計(jì)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用于標(biāo)識(shí)所述相干性的指令使用下述方程
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中用于標(biāo)識(shí)所述噪聲估計(jì)的指令使用下述方程
全文摘要
本發(fā)明的名稱為用于雙麥克風(fēng)裝置的降噪。一種用于在降噪系統(tǒng)中管理噪聲的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在第一麥克風(fēng)處接收第一信號(hào)；在第二麥克風(fēng)處接收第二信號(hào)；標(biāo)識(shí)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的噪聲估計(jì)；使用所述第二信號(hào)的功率譜密度減去所述噪聲估計(jì)與所述第一信號(hào)的功率譜密度的比值來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中僅從所述第二信號(hào)的功率譜密度中去除所述噪聲估計(jì)；以及使用所述傳遞函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)所述降噪系統(tǒng)的增益。
文檔編號(hào)G10L21/0216GK102969001SQ20121031365
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者M.熱伊布, C.內(nèi)爾克, C.赫爾格羅茨, P.瓦里, C.博熱安 申請(qǐng)人:英特爾移動(dòng)通信有限責(zé)任公司