針對(duì)具有多個(gè)聲學(xué)區(qū)域的車載通信系統(tǒng)的風(fēng)噪聲檢測的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求享有于2013年1月18日遞交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/754, 091的優(yōu)先權(quán)， 以及于2012年6月10日遞交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/657,863的優(yōu)先權(quán)，故通過引用方式將以 上申請(qǐng)并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及語音信號(hào)處理，特別是機(jī)動(dòng)車中的語音信號(hào)處理。
【背景技術(shù)】
[0004] 車載通信（ICC)系統(tǒng)通過補(bǔ)償兩個(gè)對(duì)話對(duì)端之間的聲學(xué)損耗來在交通工具中的 乘客之間提供增強(qiáng)的通信。存在針對(duì)這種聲學(xué)損耗的若干原因。例如，典型地，司機(jī)無法轉(zhuǎn) 身對(duì)著坐在交通工具后排的聽眾，并且因此他對(duì)著風(fēng)擋講話。這可能導(dǎo)致他的語音信號(hào)的 10dB_15dB的衰減。為了提高從前排乘客到后排乘客的通信路徑上的可識(shí)度和聲音質(zhì)量，語 音信號(hào)由一個(gè)或若干話筒記錄、由ICC系統(tǒng)處理并且在后排揚(yáng)聲器回放。通過使用兩個(gè)單 向ICC實(shí)例，可以實(shí)現(xiàn)還能增強(qiáng)后排乘客對(duì)前排乘客的語音信號(hào)的雙向ICC系統(tǒng)。
[0005] 圖1示出了針對(duì)由駕駛員/前排乘客和后排乘客表示的兩個(gè)聲學(xué)區(qū)域的示例性雙 向ICC系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)聲學(xué)區(qū)域創(chuàng)建了專用的ICC實(shí)例。由針對(duì)這樣的系統(tǒng)的 兩個(gè)聲學(xué)區(qū)域中的每一個(gè)的ICC實(shí)例所使用的信號(hào)處理模塊典型地包括波束成形（BF)、降 噪（NR)、信號(hào)混合（例如針對(duì)駕駛員和前排乘客）、自動(dòng)增益控制（AGC)、反饋抑制（陷波 (notch))、噪聲相關(guān)的增益控制（NDGC)和均衡，如圖2所示。波束成形將話筒陣列的波束 導(dǎo)引到特定的講話者位置，例如駕駛員的座位或副駕駛員的座位。使用降噪來避免或至少 緩和通過ICC系統(tǒng)傳送的背景噪聲。由于講話者通常具有不同的講話習(xí)慣，尤其是他們的 語音音量，因此可以使用AGC來獲得針對(duì)后排乘客的恒定的音頻感受，而無論實(shí)際的講話 者是誰。通常需要反饋抑制來保證包括揚(yáng)聲器、交通工具內(nèi)部和話筒的閉環(huán)的穩(wěn)定性。使 用NDGC來優(yōu)化針對(duì)聽眾的聲音質(zhì)量，特別是回放信號(hào)的音量。另外，回放音量可以由限幅 器來控制。需要均衡來使得該系統(tǒng)適應(yīng)特定的交通工具，以及來優(yōu)化針對(duì)后排乘客的語音 質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實(shí)施例旨在具有多個(gè)聲學(xué)區(qū)域（其具有變化的聲學(xué)環(huán)境）的車載通信 (ICC)系統(tǒng)。至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)輸入話筒產(chǎn)生（develop)來自一個(gè)或多個(gè)系 統(tǒng)用戶的相應(yīng)的話筒信號(hào)。至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器向系統(tǒng)用戶提供聲學(xué)音 頻。風(fēng)噪聲模塊做出風(fēng)噪聲何時(shí)存在于話筒信號(hào)中的確定并且基于所述確定對(duì)話筒信號(hào)進(jìn) 行修改。
[0007] 使用基于話筒對(duì)數(shù)功率比的閾值判決，風(fēng)噪聲模塊可以確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在；例 如，基于話筒對(duì)數(shù)功率比的協(xié)方差。另外地或替代地，使用針對(duì)多個(gè)話筒的風(fēng)脈沖檢測算 法，風(fēng)噪聲模塊可以確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在。風(fēng)脈沖檢測算法可以使用應(yīng)用于話筒信號(hào)的時(shí) 間-頻率譜的補(bǔ)償因子；例如，該補(bǔ)償因子可以均衡話筒信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)中頻帶。或者， 風(fēng)噪聲模塊可以基于針對(duì)風(fēng)噪聲的頻譜特征特性來確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在。當(dāng)風(fēng)噪聲存在 時(shí)，風(fēng)噪聲模塊可以使話筒信號(hào)靜音（mute)、衰減話筒信號(hào)、執(zhí)行風(fēng)噪聲抑制和/或?qū)υ捦?信號(hào)進(jìn)行濾波。
【附圖說明】
[0008] 通過參照接下來的詳細(xì)描述（參照附圖來理解），將更容易地理解實(shí)施例的前述 特征，在附圖中：
[0009]圖1示出了針對(duì)由駕駛員/前排乘客和后排乘客表示的兩個(gè)聲學(xué)區(qū)域的示例性系 統(tǒng)。
[0010] 圖2示出了在圖1的系統(tǒng)的兩個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)中所使用的示例性信號(hào)處理模 塊。
[0011] 圖3根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了具有風(fēng)噪聲模塊的示例性車載通信（ICC)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例旨在針對(duì)多個(gè)聲學(xué)區(qū)域的ICC系統(tǒng)，其檢測風(fēng)噪聲何時(shí)存在并且 相應(yīng)地調(diào)整其操作。圖3根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了示例性交通工具語音通信系統(tǒng)，其包 括具有風(fēng)噪聲模塊302的ICC處理器301。ICC系統(tǒng)可能基本類似于圖1中所示的ICC系 統(tǒng)，其向語音服務(wù)室（compartment)提供服務(wù)，所述語音服務(wù)室例如容納一個(gè)或多個(gè)乘客 (其為系統(tǒng)用戶）的機(jī)動(dòng)車中的乘客室。雖然參照汽車明確地描述了 ICC系統(tǒng)，但應(yīng)當(dāng)理解 的是，它可以與任意的語音服務(wù)室和/或例如但不限于船舶或飛機(jī)的交通工具相關(guān)聯(lián)。語 音服務(wù)室包括具有變化聲學(xué)環(huán)境的多個(gè)聲學(xué)區(qū)域。至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)輸入話 筒產(chǎn)生來自系統(tǒng)用戶的話筒信號(hào)。至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器向系統(tǒng)用戶提供 聲學(xué)音頻。ICC處理器可以包括可以在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器設(shè)備上運(yùn)行的硬件和/或 軟件。
[0013]針對(duì)每個(gè)聲學(xué)區(qū)域，ICC處理器301包括具有多個(gè)信號(hào)處理模塊的ICC實(shí)現(xiàn)，所述 信號(hào)處理模塊處理針對(duì)聲學(xué)區(qū)域的話筒輸入信號(hào)并且產(chǎn)生針對(duì)其它聲學(xué)區(qū)域中的揚(yáng)聲器 的經(jīng)處理的音頻輸出。例如，針對(duì)每個(gè)聲學(xué)區(qū)域的由ICC處理器301所使用的ICC實(shí)現(xiàn)可 以基本上如以上結(jié)合圖2所描述的。
[0014] ICC處理器301在任意給定時(shí)間將一個(gè)聲學(xué)區(qū)域選為活動(dòng)的，使用來自活動(dòng)聲學(xué) 區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)話筒信號(hào)并且向其它聲學(xué)區(qū)域提供揚(yáng)聲器輸出信號(hào)。ICC處理器31還 禁用活動(dòng)聲學(xué)區(qū)域中的揚(yáng)聲器。風(fēng)噪聲模塊302從每個(gè)聲學(xué)區(qū)域獲取信息以確定在給定話 筒信號(hào)中何時(shí)存在風(fēng)噪聲。當(dāng)風(fēng)噪聲發(fā)生時(shí)，風(fēng)噪聲模塊302修改話筒信號(hào)的處理。例如， 當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，風(fēng)噪聲模塊302可以使話筒信號(hào)靜音、衰減話筒信號(hào)、執(zhí)行風(fēng)噪聲抑制和 /或?qū)υ捦残盘?hào)進(jìn)行濾波。風(fēng)噪聲模塊302還可以停止額外參數(shù)的使用，例如，ICC處理器 301正在使用的來自不同聲學(xué)區(qū)域的噪聲估計(jì)和語音水平。
[0015]風(fēng)噪聲呈現(xiàn)出可被用來確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在于話筒信號(hào)中的鮮明的頻譜特性。例 如，風(fēng)噪聲模塊302明確地利用風(fēng)噪聲典型地發(fā)生在低頻帶（例如0Hz-500Hz中）而其余 音頻頻帶較少劣化（degrade)或甚至不受影響的事實(shí)。另外，風(fēng)噪聲模塊302還使用來自 用戶的語音不僅由距離給定用戶最近的座位專用的話筒所記錄，還由每個(gè)聲學(xué)區(qū)域的其余 話筒所記錄的事實(shí)。因此，話筒信號(hào)將在語音活動(dòng)期間相關(guān)。然而，風(fēng)噪聲獨(dú)立地影響每個(gè) 話筒或甚至僅對(duì)單個(gè)話筒有影響。
[0016] 因此，風(fēng)噪聲模塊302可以使用開始檢測方法（onset detection approach)來獨(dú) 立地處理每個(gè)話筒信號(hào)，所述開始檢測方法比較每個(gè)話筒信號(hào)的時(shí)間軌跡，特別是在低頻 帶中，并且使用兩個(gè)或多個(gè)話筒信號(hào)的對(duì)數(shù)功率比的協(xié)方差來應(yīng)用風(fēng)噪聲閾值判決。例如， 在兩個(gè)話筒的特定情形中，和X 2(n，k)指示第一和第二話筒在時(shí)間實(shí)例n和頻段k 的時(shí)間-頻率譜。首先，在低頻帶中計(jì)算第一和第二話筒的對(duì)數(shù)功率：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于具有變化的聲學(xué)環(huán)境的多個(gè)聲學(xué)區(qū)域的車載通信（ICC)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包 括： 至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)輸入話筒，其產(chǎn)生來自一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)用戶的相應(yīng)的 話筒信號(hào)； 至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器，其向所述系統(tǒng)用戶提供聲學(xué)音頻； 風(fēng)噪聲模塊，其做出風(fēng)噪聲何時(shí)存在于所述話筒信號(hào)中的確定，并且基于所述確定來 修改所述話筒信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)噪聲模炔基于對(duì)信號(hào)功率或幅值的分 析使用閾值判決來確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的ICC系統(tǒng)，其中，所述閾值判決基于對(duì)所述話筒信號(hào)功率或幅 值的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)噪聲模塊使用針對(duì)多個(gè)話筒的風(fēng)脈沖 檢測算法來確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的ICC系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)脈沖檢測算法使用應(yīng)用于所述話筒信 號(hào)的時(shí)間-頻率譜的補(bǔ)償因子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的ICC系統(tǒng)，其中，所述補(bǔ)償因子均衡所述話筒信號(hào)的一個(gè)或多 個(gè)中頻帶。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)噪聲模炔基于對(duì)應(yīng)于風(fēng)噪聲的頻譜特 征特性來確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，所述風(fēng)噪聲模塊使所述話 筒信號(hào)靜音。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，所述風(fēng)噪聲模塊衰減所述 話筒信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，所述風(fēng)噪聲模塊執(zhí)行對(duì)所 述話筒信號(hào)的風(fēng)噪聲抑制。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ICC系統(tǒng)，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，所述風(fēng)噪聲模塊對(duì)所述話 筒信號(hào)進(jìn)行濾波。
12. -種由計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，其針對(duì)具有變化的聲學(xué)環(huán)境的多個(gè)聲學(xué)區(qū)域使用用于 車載通信（ICC)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)過程，所述方法包括： 針對(duì)至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域，產(chǎn)生來自系統(tǒng)用戶的至少一個(gè)話筒信號(hào)； 利用至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器向系統(tǒng)用戶提供聲學(xué)音頻；以及 做出風(fēng)噪聲何時(shí)存在于所述話筒信號(hào)中的確定，并且基于所述確定來修改所述話筒信 號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將基于對(duì)信號(hào)功率或幅值的分析的閾值判決 用于確定風(fēng)噪聲何時(shí)存在。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述閾值判決基于對(duì)所述話筒信號(hào)功率或幅 值的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將針對(duì)多個(gè)話筒的風(fēng)脈沖檢測算法用于確定 風(fēng)噪聲何時(shí)存在。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述風(fēng)脈沖檢測算法使用應(yīng)用于所述話筒信 號(hào)的時(shí)間-頻率譜的補(bǔ)償因子。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述補(bǔ)償因子均衡所述話筒信號(hào)的一個(gè)或多 個(gè)中頻帶。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將針對(duì)風(fēng)噪聲的頻譜特性特征用于確定風(fēng)噪 聲何時(shí)存在。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，使所述話筒信號(hào)靜音。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，衰減所述話筒信號(hào)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，修改所述話筒信號(hào)以接收風(fēng) 噪聲抑制。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)風(fēng)噪聲存在時(shí)，對(duì)所述話筒信號(hào)進(jìn)行濾波。
【專利摘要】一種具有多個(gè)聲學(xué)區(qū)域的車載通信(ICC)系統(tǒng)，所述聲學(xué)區(qū)域具有變化的聲學(xué)環(huán)境。至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)輸入話筒產(chǎn)生來自一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)用戶的相應(yīng)的話筒信號(hào)。至少一個(gè)聲學(xué)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)揚(yáng)聲器向系統(tǒng)用戶提供聲學(xué)音頻。風(fēng)噪聲模塊做出風(fēng)噪聲何時(shí)存在于話筒信號(hào)中的確定，并且基于所述確定來修改話筒信號(hào)。
【IPC分類】H04B15-00
【公開號(hào)】CN104737475
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380040082
【發(fā)明人】T·赫爾比希, M·布克, M·普費(fèi)弗英格
【申請(qǐng)人】紐昂斯通訊公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年2月26日
【公告號(hào)】EP2859772A2, US20150156587, WO2013187946A2, WO2013187946A3