專利名稱：具有基于噪聲水平的增益控制的噪聲消除系統(tǒng)的制作方法
具有基于噪聲水平的增益控制的噪聲消除系統(tǒng)本發(fā)明涉及噪聲消除系統(tǒng)，具體而言涉及一種以檢測到的環(huán)境噪聲為基礎(chǔ)來控制 噪聲消除的方法。
背景技術(shù)：
噪聲消除系統(tǒng)是已知的，在其中，代表環(huán)境噪聲的電子噪聲信號(hào)被施加到信號(hào) 處理電路，然后所得到的經(jīng)處理的噪聲信號(hào)被施加到揚(yáng)聲器，以生成聲音信號(hào)。為了實(shí) 現(xiàn)噪聲消除，所生成的聲音就其振幅和其相位而言，應(yīng)盡可能近似于環(huán)境噪聲的反轉(zhuǎn)物 (inverse)0特別地，用于頭戴式受話器(headphone)或耳機(jī)(earphone)的前饋噪聲消除系統(tǒng) 是已知的，在其中，安裝在頭戴式受話器或耳機(jī)上的一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)音器(microphone)對佩 帶者耳朵區(qū)域的環(huán)境噪聲信號(hào)進(jìn)行檢測。為了實(shí)現(xiàn)噪聲消除，在環(huán)境噪聲自身被頭戴式受 話器或耳機(jī)修正之后，所生成的聲音需要盡可能近似于該環(huán)境噪聲的反轉(zhuǎn)物。頭戴式受話 器或耳機(jī)進(jìn)行的修正的一個(gè)例子是由圍繞頭戴式受話器或耳機(jī)的邊緣行進(jìn)的噪聲到達(dá)佩 帶者耳朵所必經(jīng)的不同聲學(xué)路徑引起的。然而，噪聲消除系統(tǒng)通常用于亟待減少功耗的應(yīng)用。例如，便攜式音樂播放器和移 動(dòng)電話具有有限的電池資源，因此應(yīng)致力于減少對這些資源的消耗。噪聲消除正是這樣一 種消耗，因此希望設(shè)計(jì)一種盡可能高效的噪聲消除系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種噪聲消除系統(tǒng)，其用于生成待被添加至期望 信號(hào)(wanted signal)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)。該噪聲消除系統(tǒng)包括輸 入端(input)，其用于接收代表環(huán)境噪聲的輸入信號(hào)；檢測器(detector)，其用于檢測所述 輸入信號(hào)的量值(magnitude)；以及語音活動(dòng)探測器(voice activitydetector)，其用于 確定無語音期(voiceless periods)——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期。該 檢測器適于檢測所述輸入信號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值。該系統(tǒng)適于，當(dāng)所述輸入信號(hào)處 于一閾值以上時(shí)在第一模式下運(yùn)行，并且當(dāng)所述輸入信號(hào)處于該閾值以下時(shí)在第二模式下 運(yùn)行。該第一模式包括生成具有第一量值的噪聲消除信號(hào)，以用于至少部分地消除該環(huán)境 噪聲。該第二模式包括生成具有第二量值的噪聲消除信號(hào)，該第二量值小于該第一量值。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種噪聲消除系統(tǒng)，其用于生成待被添加至期望 信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)。該系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪 聲的信號(hào)；檢測器，其用于檢測所述環(huán)境噪聲信號(hào)的量值；以及語音活動(dòng)探測器，其用于確 定無語音期——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期。該檢測器適于檢測所述輸入 信號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值。該系統(tǒng)適于當(dāng)所述環(huán)境噪聲信號(hào)處于一閾值以上時(shí)在正常 模式下運(yùn)行，并適于當(dāng)該環(huán)境噪聲信號(hào)處于該閾值以下時(shí)關(guān)掉(switch off)。該正常模式 包括生成噪聲消除信號(hào)，以用于至少部分地消除該環(huán)境噪聲。本發(fā)明也提供了對應(yīng)于上述每個(gè)噪聲消除系統(tǒng)的方法。
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根據(jù)本發(fā)明的替代方面，提供了一種噪聲消除系統(tǒng)，其用于生成待被添加至期望 信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)。該系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪 聲的輸入信號(hào)；以及檢測器，其用于檢測所述輸入信號(hào)的量值。該系統(tǒng)適于，當(dāng)所述輸入信 號(hào)處于一閾值以上時(shí)在第一模式下運(yùn)行，當(dāng)所述輸入信號(hào)處于該閾值以下時(shí)在第二模式下 運(yùn)行。該第一模式包括生成具有第一量值的噪聲消除信號(hào)，以用于至少部分地消除該環(huán)境 噪聲。該第二模式包括生成具有第二量值的噪聲消除信號(hào)，該第二量值小于第一量值。該 系統(tǒng)適于當(dāng)該輸入信號(hào)的量值下降到第一閾值以下時(shí)從該第一模式轉(zhuǎn)到該第二模式，并且 該系統(tǒng)適于當(dāng)該輸入信號(hào)的量值上升到第二閾值以上時(shí)從該第二模式轉(zhuǎn)到該第一模式，其 中該第二閾值大于該第一閾值。還提供了一種噪聲消除系統(tǒng)，其用于生成待被添加至期望信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的 影響的噪聲消除信號(hào)。該系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪聲的信號(hào)；以及檢測 器，其用于檢測所述環(huán)境噪聲信號(hào)的量值。該系統(tǒng)適于當(dāng)所述環(huán)境噪聲信號(hào)處于一閾值以 上時(shí)在正常模式下運(yùn)行，并適于當(dāng)該環(huán)境噪聲信號(hào)處于該閾值以下時(shí)關(guān)掉。該正常模式包 括生成噪聲消除信號(hào)，其用于至少部分地消除該環(huán)境噪聲。該系統(tǒng)適于當(dāng)該輸入信號(hào)的量 值下降到第一閾值以下時(shí)從該正常模式轉(zhuǎn)到關(guān)掉狀態(tài)，并且該系統(tǒng)適于當(dāng)該輸入信號(hào)的量 值上升到第二閾值以上時(shí)從關(guān)掉狀態(tài)轉(zhuǎn)到該正常模式，其中該第二閾值大于該第一閾值。


為更好地理解本發(fā)明，并為了更清楚地顯示可以如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在將以示例 的方式參考以下附圖，其中圖1圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的噪聲消除系統(tǒng)；圖2圖解了圖1的噪聲消除系統(tǒng)中的、根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的信號(hào)處理電路；圖3是示出了所施加的增益隨檢測到的噪聲包絡(luò)而發(fā)生的變化的一個(gè)實(shí)施方案 的示意圖；以及圖4是示出了所施加的增益隨檢測到的噪聲包絡(luò)而發(fā)生的變化的另一實(shí)施方案 的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1 一般地圖解了根據(jù)本發(fā)明的噪聲消除系統(tǒng)的形式和使用。具體地，圖1示出了耳機(jī)10，其戴在使用者14的外耳12上。因而，圖1示出了戴 在耳朵上的貼耳式耳機(jī)(supra-aural earphone)，不過應(yīng)意識(shí)到，完全相同的原理適用于 環(huán)繞耳朵佩戴的罩耳式受話器(circumaural headphone)，以及戴在耳朵中的耳機(jī)諸如所 謂的耳塞(ear-bud phone) 0本發(fā)明同樣適用于其它旨在佩戴或保持在使用者耳朵附近的 設(shè)備，諸如移動(dòng)電話和其它通信設(shè)備。環(huán)境噪聲被擴(kuò)音器20、22檢測，這兩個(gè)擴(kuò)音器在圖1中示出，不過也可設(shè)有多于或 少于兩個(gè)的任何數(shù)量的擴(kuò)音器。由擴(kuò)音器20、22生成的環(huán)境噪聲信號(hào)被組合，并被施加到 信號(hào)處理電路24，其將在下文中被更詳細(xì)地描述。在擴(kuò)音器20、22是模擬擴(kuò)音器的一個(gè)實(shí) 施方案中，這些環(huán)境噪聲信號(hào)可以通過相加而組合。在擴(kuò)音器20、22是數(shù)字?jǐn)U音器的情況 下，即在它們生成代表環(huán)境噪聲的數(shù)字信號(hào)的情況下，這些環(huán)境噪聲信號(hào)可以以別種方法
6組合，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉的。進(jìn)一步，在這些環(huán)境噪聲被組合之前，該擴(kuò)音器可被 施加不同的增益，例如為了補(bǔ)償因制造公差而導(dǎo)致的靈敏度差異。所示的本發(fā)明的實(shí)施方案也包含期望信號(hào)的源26。例如，在該噪聲消除系統(tǒng) 在耳機(jī)一諸如旨在能夠以相對高的質(zhì)量再生音樂的耳機(jī)10—中處于使用中的情況 下，源26可以是來自外部源——諸如聲音再生設(shè)備——的期望信號(hào)的入口連接(inlet connection)。在另外的應(yīng)用中，例如在該噪聲消除系統(tǒng)在移動(dòng)電話或其它通信設(shè)備中處于 使用中的情況下，源26可以包括用于接收射頻信號(hào)并將其解碼的無線接收機(jī)電路。來自源26的期望信號(hào)通過信號(hào)處理電路24被施加到揚(yáng)聲器28，揚(yáng)聲器28在使用 者的耳朵12近旁生成聲音信號(hào)。另外，信號(hào)處理電路24生成噪聲消除信號(hào)，該噪聲消除信 號(hào)也被施加到揚(yáng)聲器28。信號(hào)處理電路24的一個(gè)目的是生成噪聲消除信號(hào)，該噪聲消除信號(hào)在被施加到 揚(yáng)聲器28時(shí)，使揚(yáng)聲器28在使用者的耳朵12中生成聲音信號(hào)，該聲音信號(hào)是到達(dá)耳朵12 的環(huán)境噪聲信號(hào)的反轉(zhuǎn)物。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，信號(hào)處理電路24需要從由擴(kuò)音器20、22生成的環(huán)境噪聲信號(hào)來 生成噪聲消除信號(hào)，該噪聲消除信號(hào)考慮到擴(kuò)音器20、22的性能和揚(yáng)聲器28的性能，并且 也考慮到因耳機(jī)10的存在而導(dǎo)致的環(huán)境噪聲變更。根據(jù)本發(fā)明，信號(hào)處理器24包括這樣的裝置，其用于測量環(huán)境噪聲水平以及用于 基于環(huán)境噪聲水平來控制噪聲消除信號(hào)向源信號(hào)的添加。例如，在環(huán)境噪聲低或可忽略的 環(huán)境中，該噪聲消除可能不會(huì)改善使用者聽到的聲音質(zhì)量。也就是說，噪聲消除甚至可能會(huì) 將贗象(artefacts)添加至聲流(sound stream)以糾正不存在的環(huán)境噪聲。進(jìn)一步，該噪 聲消除系統(tǒng)在這樣的時(shí)期內(nèi)的活動(dòng)浪費(fèi)了功率。因此，當(dāng)噪聲信號(hào)低時(shí)，可以減小甚至完全 關(guān)閉(turn off)噪聲消除信號(hào)。這節(jié)省了功率，并防止了噪聲信號(hào)將不期望的噪聲添加至 語音信號(hào)。然而，當(dāng)該噪聲消除系統(tǒng)存在于例如移動(dòng)電話或頭戴式送受話器(headset)中 時(shí)，環(huán)境噪聲會(huì)被孤立于使用者自已的語音而檢測。也就是說，使用者可能正在別無他物的 房間中對著移動(dòng)電話或頭戴式送受話器說話，但該噪聲消除系統(tǒng)因使用者的語音而仍然不 會(huì)檢測到噪聲是低的。圖2更詳細(xì)地示出了信號(hào)處理電路24的一個(gè)實(shí)施方案。輸入端40被連接以接 收——例如直接從擴(kuò)音器20、22接收——代表環(huán)境噪聲的噪聲信號(hào)。該噪聲信號(hào)被輸入到 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)42，并被轉(zhuǎn)換成數(shù)字噪聲信號(hào)。該數(shù)字噪聲信號(hào)被輸入到噪聲消除模塊 44，噪聲消除模塊44輸出噪聲消除信號(hào)。噪聲消除模塊44可以例如包括用于從檢測到的 環(huán)境噪聲信號(hào)生成噪聲消除信號(hào)的濾波器，即，噪聲消除模塊44基本生成檢測到的環(huán)境噪 聲的反轉(zhuǎn)信號(hào)。該濾波器可以是自適應(yīng)的或非自適應(yīng)的，如對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明顯的。噪聲消除信號(hào)被輸出到可變增益模塊46?？勺冊鲆婺K46的控制將在稍后進(jìn)行 說明。按常規(guī)，增益模塊可以向噪聲消除信號(hào)施加增益，以生成更準(zhǔn)確地消除檢測到的環(huán)境 噪聲的噪聲消除信號(hào)。因而，噪聲消除模塊44 一般會(huì)包括被設(shè)計(jì)為以此方式運(yùn)作的增益模 塊(未示出)。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所施加的增益根據(jù)檢測到的環(huán)境噪聲的 振幅或包絡(luò)而改變。因此，可變增益模塊46可以連同常規(guī)增益模塊一起存在于噪聲消除模 塊44中，或者，適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的可變增益模塊46本身可以代表噪聲消除模塊44中的增益模塊。信號(hào)處理器24還包括用于接收語音或其它期望信號(hào)的輸入端48，如上文所述。 因而，在移動(dòng)電話的情況下，期望信號(hào)是已被傳輸?shù)皆撾娫?、且待借助于揚(yáng)聲器28而轉(zhuǎn)換 成可聽聲音(audible sound)的信號(hào)。通常，該期望信號(hào)會(huì)是數(shù)字的(例如，音樂、接收到 的語音等)，在此情況下，該期望信號(hào)在加法元件(adding element) 52中被添加至從可變 增益模塊46輸出的噪聲消除信號(hào)。然而，在期望信號(hào)是模擬的情況下，期望信號(hào)被輸入到 ADC(未示出)，在這里被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后在加法元件52中被添加。然后，組合信號(hào)被 從信號(hào)處理器24輸出到揚(yáng)聲器28。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字噪聲信號(hào)被輸入到包絡(luò)檢測器54，包絡(luò)檢測器54檢測 環(huán)境噪聲的包絡(luò)，并將控制信號(hào)輸出到可變增益模塊46。圖3示出了一個(gè)實(shí)施方案，其中包 絡(luò)檢測器54將噪聲信號(hào)的包絡(luò)與閾值N1比較，并基于該比較輸出控制信號(hào)。例如，如果噪 聲信號(hào)的包絡(luò)在閾值N1以下，則包絡(luò)檢測器54可以輸出使得零增益被施加的控制信號(hào)，從 而有效地關(guān)閉系統(tǒng)10的噪聲消除功能。類似地，包絡(luò)檢測器54可以輸出控制信號(hào)以實(shí)際 上關(guān)閉系統(tǒng)10的噪聲消除功能。在所示的實(shí)施方案中，如果噪聲信號(hào)的包絡(luò)在第一閾值N1 以下，則包絡(luò)檢測器54輸出使得增益隨著漸減的噪聲而逐漸減小的控制信號(hào)，使得當(dāng)達(dá)到 第二、較低的閾值N2時(shí)零增益被施加。在閾值N1和N2之間，增益被線性地改變；然而，本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員將意識(shí)到，該增益可以被例如階梯式地或指數(shù)地改變。圖4示出了又一實(shí)施方案的示意圖，其中包絡(luò)檢測器54以這樣的方式運(yùn)用第一閾 值N1和第二閾值N2:使得滯后(hysteresis)被建立到該系統(tǒng)中。該圖的實(shí)線代表當(dāng)該系 統(tǒng)從“全”噪聲消除信號(hào)轉(zhuǎn)變至零噪聲消除信號(hào)時(shí)所施加的增益；點(diǎn)劃線(chain line)代 表當(dāng)該系統(tǒng)從零噪聲消除信號(hào)轉(zhuǎn)變至全噪聲消除信號(hào)時(shí)所施加的增益。在所示的實(shí)施方 案中，當(dāng)該系統(tǒng)初始生成全噪聲消除信號(hào)，但之后環(huán)境噪聲下降到第一閾值N1以下時(shí)，所施 加的增益被減小，直至在環(huán)境噪聲值N/處施加零增益。當(dāng)該系統(tǒng)初始是關(guān)掉狀態(tài)或生成 “零”噪聲消除信號(hào)，且環(huán)境噪聲的包絡(luò)上升到第二閾值N2以上時(shí)，所施加的增益被增大，直 至在環(huán)境噪聲值N2'處生成全噪聲消除信號(hào)。該第二閾值可以被設(shè)置得高于值N1'——在 該值處噪聲消除先前被關(guān)掉，使得滯后被建立到該系統(tǒng)中。該滯后防止當(dāng)噪聲信號(hào)的包絡(luò) 接近該第一閾值時(shí)噪聲消除在“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間快速波動(dòng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到，可以在環(huán)境噪聲分別跨越第一和第二閾值時(shí)關(guān)掉 或打開噪聲消除，而非逐漸減小或增大所施加的增益。然而，在該實(shí)施方案中，信號(hào)處理器 24的包絡(luò)檢測器54可以包括斜坡濾波器(ramping filter)以使不同增益水平之間的轉(zhuǎn)變 變得平滑。急劇(harsh)轉(zhuǎn)變對使用者而言會(huì)聽起來奇怪，而通過為斜坡濾波器選擇適當(dāng) 的時(shí)間常數(shù)可以避免急劇轉(zhuǎn)變。盡管在上文的描述中使用包絡(luò)檢測器來確定環(huán)境噪聲水平，但也可以使用噪聲信 號(hào)的振幅來確定環(huán)境噪聲水平。術(shù)語“噪聲水平”——其也用在本說明書中——可適用于 噪聲信號(hào)的振幅或包絡(luò)或者其它量值。當(dāng)然，存在許多在這里未明確提及的、對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明顯的可能的替代 方法，以根據(jù)檢測到的環(huán)境噪聲來改變噪聲消除信號(hào)向期望信號(hào)的添加。除了在所附權(quán)利 要求中限定的以外，本發(fā)明不限于所描述的方法中的任一種。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方案，從ADC 42輸出的數(shù)字噪聲信號(hào)經(jīng)由門(gate) 56被
8輸入到包絡(luò)檢測器52。門56被語音活動(dòng)探測器(VAD) 58控制，VAD 58也接收從ADC 42輸 出的數(shù)字噪聲信號(hào)。然后，VAD 58對門56進(jìn)行操作，使得噪聲信號(hào)僅在無語音期內(nèi)被允許 通達(dá)包絡(luò)檢測器52。門56和VAD 58的運(yùn)行將在下文更詳細(xì)地描述。當(dāng)噪聲消除系統(tǒng)10 被實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)電話或頭戴式送受話器——即使用者傾向于在使用時(shí)說話的任何系統(tǒng)—— 中時(shí)，VAD 58和門56尤其有益。使用語音活動(dòng)探測器是有利的，因?yàn)樵撓到y(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)音器20、22，這些擴(kuò) 音器檢測環(huán)境噪聲，但也足夠接近以檢測使用者自己的講話。在確定了應(yīng)以環(huán)境噪聲為基 礎(chǔ)來控制該噪聲消除系統(tǒng)的增益時(shí)，能夠在使用者不說話的時(shí)期內(nèi)檢測環(huán)境噪聲水平是有 利的。在所示的本發(fā)明的實(shí)施方案中，將較長時(shí)期之中的最安靜時(shí)期內(nèi)的噪聲水平取作 環(huán)境噪聲水平。因而，在一個(gè)實(shí)施方案中——其中來自擴(kuò)音器20、22的信號(hào)被以SkHz的采 樣率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這些數(shù)字樣本被劃分成一些幀，每個(gè)幀包括256個(gè)樣本，并且為每個(gè) 幀確定平均信號(hào)量值。然后，任何時(shí)刻的環(huán)境噪聲水平被確定為最近32個(gè)幀之中具有最低 平均信號(hào)量值的幀。因而，假設(shè)在每段32 X 256個(gè)樣本的時(shí)期(=約1秒)內(nèi)有一個(gè)幀是用戶不制造 任何聲音的，則在這個(gè)幀期間檢測到的信號(hào)水平將準(zhǔn)確地代表環(huán)境噪聲。然后，基于以這種方式確定的環(huán)境噪聲水平來控制施加到噪聲消除信號(hào)的增益。 不過當(dāng)然，已知許多用于檢測語音活動(dòng)的方法，從而，除了本說明書所附權(quán)利要求中限定的 以外，本發(fā)明不限于任何特定方法。在不偏離本說明書所附權(quán)利要求的范圍的前提下，可以對上文描述的實(shí)施方案進(jìn) 行各種修改。例如，可以將數(shù)字噪聲信號(hào)直接輸入到信號(hào)處理器28，在這種情況下，信號(hào)處 理器28將不包括ADC 42。進(jìn)一步，VAD 58可以接收模擬形式的噪聲信號(hào)，而非數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明可以被運(yùn)用在前饋噪聲消除系統(tǒng)中，如上文所述，或運(yùn)用在所謂的反饋噪 聲消除系統(tǒng)中。對于這兩種系統(tǒng)，根據(jù)檢測到的環(huán)境噪聲水平來將噪聲消除信號(hào)添加到期 望信號(hào)的一般原則均適用。根據(jù)本發(fā)明的噪聲消除系統(tǒng)可以被運(yùn)用在許多設(shè)備中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí) 到的。例如，它們可以被運(yùn)用在移動(dòng)電話、頭戴式受話器、耳機(jī)、頭戴式送受話器等中。普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，上述裝置和方法可以體現(xiàn)為處理器控制代碼，例如在載 體介質(zhì)——諸如光盤、CD-ROM或DVD-ROM、編程存儲(chǔ)器諸如只讀存儲(chǔ)器(固件)——上，或在 數(shù)據(jù)載體——諸如光或電信號(hào)載體——上。對于許多應(yīng)用，本發(fā)明的實(shí)施方案將被實(shí)現(xiàn)在 DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)、ASIC(專用集成電路)或FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)上。因而，該代 碼可以包括常規(guī)程序代碼或微碼(microcode)，或者例如，用于設(shè)立或控制ASIC或FPGA的 代碼。該代碼也可以包括用于動(dòng)態(tài)地配置可重配置裝置——諸如可重編程邏輯門陣列—— 的代碼。類似地，該代碼可以包括用于硬件描述語言——諸如Verilog TM或VHDL(超高速 集成電路硬件描述語言)的代碼。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，該代碼可以分布在相互 通信的多個(gè)耦合部件之間。在適當(dāng)時(shí)，這些實(shí)施方案也可以用在運(yùn)行于現(xiàn)場可(重)編程 模擬陣列或類似設(shè)備上以配置模擬/數(shù)字硬件的代碼來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意，上述實(shí)施方案是在說明而非限制本發(fā)明，并且，在不偏離所附權(quán)利要求的 范圍的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)許多替代實(shí)施方案。詞語“包括”不排除權(quán)利要求中所列出的元件或步驟以外的元件或步驟的存在，“一”(“a" or" an")不排除 多個(gè)，并且單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中所述的若干單元的功能。權(quán)利要求 中的任何參考標(biāo)號(hào)不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
噪聲消除系統(tǒng)，用于生成待被添加至期望信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)，所述系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪聲的輸入信號(hào)；檢測器，其用于檢測所述輸入信號(hào)的量值；以及語音活動(dòng)探測器，其用于確定無語音期——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期，其中所述檢測器適于檢測所述輸入信號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值，并且其中該系統(tǒng)適于，當(dāng)所述輸入信號(hào)處于一閾值以上時(shí)在第一模式下運(yùn)行，并且當(dāng)所述輸入信號(hào)處于該閾值以下時(shí)在第二模式下運(yùn)行，該第一模式包括生成具有第一量值的噪聲消除信號(hào)，以用于至少部分地消除該環(huán)境噪聲；該第二模式包括生成具有第二量值的噪聲消除信號(hào)，該第二量值小于該第一量值。
2.如權(quán)利要求1所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中該語音活動(dòng)探測器適于生成所述輸入信號(hào) 的多個(gè)樣本。
3.如權(quán)利要求2所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述多個(gè)樣本被劃分成多個(gè)幀，每個(gè)幀包 括所述多個(gè)樣本中的一個(gè)或多個(gè)。
4.如權(quán)利要求3所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中該環(huán)境噪聲被取作該輸入信號(hào)在所述多個(gè) 幀中具有最低平均量值的幀期間的量值。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)適于當(dāng)該輸入信號(hào)的 量值下降到第一閾值以下時(shí)從該第一模式轉(zhuǎn)到該第二模式，并且其中所述系統(tǒng)適于當(dāng)該輸 入信號(hào)的量值上升到第二閾值以上時(shí)從該第二模式轉(zhuǎn)到該第一模式，所述第二閾值大于所 述第一閾值。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括自適應(yīng)增益元件，其用于施加第一增益值以生成具有所述第一量值的所述噪聲消除信 號(hào)，并用于施加第二增益值以生成具有所述第二量值的所述噪聲消除信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述第二增益值隨該輸入信號(hào)的量值而線 性地減小。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述第二量值是零。
9.噪聲消除系統(tǒng)，用于生成待被添加至期望信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信 號(hào)，所述系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪聲的信號(hào)； 檢測器，其用于檢測所述環(huán)境噪聲信號(hào)的量值；以及語音活動(dòng)探測器，其用于確定無語音期——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期，其中所述檢測器適于檢測所述輸入信號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值， 其中該系統(tǒng)適于，當(dāng)所述環(huán)境噪聲信號(hào)處于一閾值以上時(shí)在正常模式下運(yùn)行，并適于 在當(dāng)該環(huán)境噪聲信號(hào)處于該閾值以下時(shí)關(guān)掉，該正常模式包括 生成噪聲消除信號(hào)，以用于至少部分地消除該環(huán)境噪聲。
10.如權(quán)利要求9所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中該語音活動(dòng)探測器適于生成所述輸入信號(hào)的多個(gè)樣本。
11.如權(quán)利要求10所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述多個(gè)樣本被劃分成多個(gè)幀，每個(gè)幀 包括所述多個(gè)樣本中的一個(gè)或多個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中該環(huán)境噪聲被取作該輸入信號(hào)在所述多 個(gè)幀中具有最低平均量值的幀期間的量值。
13.如權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)適于當(dāng)該輸入信號(hào) 的量值下降到第一閾值以下時(shí)從該正常模式轉(zhuǎn)到關(guān)掉狀態(tài)，并且其中所述系統(tǒng)適于當(dāng)該輸 入信號(hào)的量值上升到第二閾值以上時(shí)從關(guān)掉狀態(tài)轉(zhuǎn)到該正常模式，所述第二閾值大于所述 第一閾值。
14.集成電路，包括如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的噪聲消除系統(tǒng)。
15.移動(dòng)電話，包括如權(quán)利要求14所述的集成電路。
16.一對頭戴式受話器，包括如權(quán)利要求14所述的集成電路。
17.一對耳機(jī)，包括如權(quán)利要求14所述的集成電路。
18.頭戴式送受話器，包括如權(quán)利要求14所述的集成電路。
19.控制噪聲消除系統(tǒng)的方法，所述噪聲消除系統(tǒng)用于生成待被添加至期望信號(hào)以減 輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)，所述系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪聲的輸 入信號(hào)；檢測器，其用于檢測所述輸入信號(hào)的量值；以及語音活動(dòng)探測器，其用于確定無語 音期——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期，其中所述檢測器適于檢測所述輸入 信號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值，該方法包括在正常模式下，當(dāng)所述輸入信號(hào)處于一閾值以上時(shí)，生成噪聲消除信號(hào)，以用于至少部 分地消除該環(huán)境噪聲；以及當(dāng)所述輸入信號(hào)處于該閾值以下時(shí)，生成具有第二量值的噪聲消除信號(hào)，該第二量值 小于該第一量值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該語音活動(dòng)探測器生成所述輸入信號(hào)的多個(gè)樣本。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述多個(gè)樣本被劃分成多個(gè)幀，每個(gè)幀包括所述 多個(gè)樣本中的一個(gè)或多個(gè)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中該環(huán)境噪聲被取作該輸入信號(hào)在所述多個(gè)幀中具 有最低平均量值的幀期間的量值。
23.如權(quán)利要求19-22中任一項(xiàng)所述的方法，還包括當(dāng)該輸入信號(hào)的量值下降到第一閾值以下時(shí)，從該第一模式轉(zhuǎn)到該第二模式，以及當(dāng)該輸入信號(hào)的量值上升到第二閾值以上時(shí)，從該第二模式轉(zhuǎn)到該第一模式，其中所述第二閾值大于所述第一閾值。
24.控制噪聲消除系統(tǒng)的方法，所述噪聲消除系統(tǒng)用于生成待被添至期望信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)，所述系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪聲的輸入 信號(hào)；檢測器，其用于檢測所述輸入信號(hào)的量值；以及語音活動(dòng)探測器，其用于確定無語音 期——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期，其中所述檢測器適于檢測所述輸入信 號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值，該方法包括在正常模式下，當(dāng)所述輸入信號(hào)處于一閾值以上時(shí)，生成噪聲消除信號(hào)，以用于至少部 分地消除環(huán)境噪聲；以及當(dāng)所述輸入信號(hào)處于該閾值以下時(shí)，關(guān)掉該噪聲消除系統(tǒng)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該語音活動(dòng)探測器生成所述輸入信號(hào)的多個(gè)樣本。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述多個(gè)樣本被劃分成多個(gè)幀，每個(gè)幀包括所述 多個(gè)樣本中的一個(gè)或多個(gè)。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中該環(huán)境噪聲被取作該輸入信號(hào)在所述多個(gè)幀中具 有最低平均量值的幀期間的量值。
28.如權(quán)利要求24-27中任一項(xiàng)所述的方法，還包括當(dāng)該輸入信號(hào)的量值下降到第一閾值以下時(shí)，從該正常模式轉(zhuǎn)到關(guān)掉狀態(tài)，以及 當(dāng)該輸入信號(hào)的量值上升到第二閾值以上時(shí)，從關(guān)掉狀態(tài)轉(zhuǎn)到該正常模式， 其中所述第二閾值大于所述第一閾值。
全文摘要
提供了一種噪聲消除系統(tǒng)，其用于生成待被添加至期望信號(hào)以減輕環(huán)境噪聲的影響的噪聲消除信號(hào)。該系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收代表環(huán)境噪聲的輸入信號(hào)；檢測器，其用于檢測所述輸入信號(hào)的量值；以及語音活動(dòng)探測器，其用于確定無語音期——所述輸入信號(hào)不包含代表語音的信號(hào)的時(shí)期。該檢測器適于檢測所述輸入信號(hào)在所述無語音期內(nèi)的量值；該系統(tǒng)適于，當(dāng)所述輸入信號(hào)處于一閾值以上時(shí)在第一模式下運(yùn)行，當(dāng)所述輸入信號(hào)處于該閾值以下時(shí)在第二模式下運(yùn)行。該第一模式包括生成具有第一量值的噪聲消除信號(hào)，以用于至少部分地消除該環(huán)境噪聲。該第二模式包括生成具有第二量值的噪聲消除信號(hào)，該第二量值小于該第一量值。
文檔編號(hào)G10K11/178GK101903942SQ200880122251
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者A·西貝鮑爾德, R·D·阿爾科克 申請人:沃福森微電子股份有限公司