專利名稱：主動話音抵消的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主動話音抵消的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明特別適用于，但不限于，辦公室等區(qū)域中的主動話音抵消，在所述區(qū)域中某人的電話呼叫可以被聽到，或者混入相同環(huán)境中其它人的電話呼叫中。
背景技術(shù)：
人們彼此講話時(shí)或者是面對面或者是通過電話等設(shè)備。講話時(shí)遇到的問題是話音不是單向的，并且往往在所有方向上擴(kuò)散。因此，人們經(jīng)常面對其講話被周圍其它人無意聽到的困窘情況，此時(shí)不希望其講話被他人無意聽到或者當(dāng)其它人不希望被講話干擾。典型的例子是在開放式辦公環(huán)境中，其中一個(gè)隔間中的某人不能避免無意聽到隔壁隔間的對話，不管隔間主人是否希望如此。在不太正式的環(huán)境中，例如在公眾交通環(huán)境中，也有相同的問題，其中一個(gè)乘客使用移動電話會使其周圍的乘客感到厭煩。
主動噪聲抵消是已知的技術(shù)，其目標(biāo)是通過引入附加的電子方式產(chǎn)生的聲場來″抵消″不希望的聲音。此技術(shù)可以限制某個(gè)頻率范圍內(nèi)的聲波，或者減弱某一距離內(nèi)的聲波。雖然消聲的思路可以追溯到60年以前，然而商業(yè)上的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上僅限于某些只需要抵消單頻或窄帶噪聲的非常特殊的情況。這些應(yīng)用主要集中在工業(yè)噪聲控制領(lǐng)域。例如，人們知道使用具有諧波的50Hz窄帶信號抵消變壓器的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
在本說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語″包括″或類似術(shù)語被用來表示非排它性的包含，使得包括一組單元的方法或裝置不僅包含那些單元，而且可以包含未列出的其它單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種方法，用于降低來自第一位置的、可以在遠(yuǎn)離第一位置的第二位置上聽到的第一聲音的電平。該方法包括根據(jù)第一聲音在第一位置產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號并且根據(jù)基準(zhǔn)聲音信號產(chǎn)生消聲信號，在第三位置發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的第二聲音并且在第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號。還根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生消聲信號，使得在第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在第二位置接收的第一聲音。第一聲音是頻率范圍在50到10000HZ內(nèi)的寬頻聲音，并且最好是話音或音樂。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種方法，用于降低來自第一位置的、在遠(yuǎn)離第一位置的第二位置上可以聽到的第一聲音的電平。該方法包括在第三位置產(chǎn)生消聲信號并發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的第二聲音；在第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號。生消聲信號的產(chǎn)生基于誤差聲音信號，使得在第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在第二位置接收的第一聲音。第一聲音是頻率范圍在50到10000HZ內(nèi)的寬頻聲音，并且最好是話音或音樂。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種系統(tǒng)，用于降低來自第一位置的、在遠(yuǎn)離第一位置的第二位置上可以聽到的第一聲音的電平。該系統(tǒng)包括用于在第一位置根據(jù)第一聲音產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號的基準(zhǔn)話筒，和從基準(zhǔn)話筒接收基準(zhǔn)聲音信號并且根據(jù)基準(zhǔn)聲音信號產(chǎn)生消聲信號的語音抵消控制器。該系統(tǒng)還包括從語音抵消控制器接收消聲信號并且在第三位置發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的第二聲音的控制揚(yáng)聲器。此外，它包括在第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號的誤差話筒。語音抵消控制器被構(gòu)造成根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生消聲信號，使得在第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在第二位置接收的第一聲音。第一聲音是頻率范圍在50到10000HZ內(nèi)的寬頻聲音，并且最好是話音或音樂。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種系統(tǒng)，用于降低來自第一位置的、在遠(yuǎn)離第一位置的第二位置上可以聽到的第一聲音的電平的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生消聲信號的語音抵消控制器，和從語音抵消控制器接收消聲信號并且在第三位置發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的第二聲音的控制揚(yáng)聲器。它還包括在第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號的誤差話筒。語音抵消控制器可以根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生消聲信號，使得在第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在第二位置接收的第一聲音。第一聲音是頻率范圍在50到10000HZ內(nèi)的寬頻聲音，并且最好是話音或音樂。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種自適應(yīng)語音抵消控制器。控制器包括具有濾波算法的濾波器和調(diào)整濾波算法的自適應(yīng)算法處理器。該控制器還包括用于接收從來自第一位置的第一聲音導(dǎo)出的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)輸入；輸出抵消信號以產(chǎn)生抵消聲音的抵消輸出，以通過濾波器濾波輸入基準(zhǔn)信號以產(chǎn)生抵消信號；和接收從第一聲音和抵消聲音的組合導(dǎo)出的誤差信號的誤差輸入。自適應(yīng)算法處理器可以根據(jù)基準(zhǔn)信號和誤差信號調(diào)整濾波算法。第一聲音是頻率范圍在50到10000HZ內(nèi)的寬頻聲音，并且最好是話音或音樂。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種包括代碼的軟件，該代碼一旦被裝入處理器便允許處理器充當(dāng)?shù)谖鍖?shí)施例的控制器。
例如，本發(fā)明覆蓋了這樣一種自適應(yīng)噪聲控制器，它被用來降低某人在第一位置發(fā)出的、在第二位置可以被無意聽到的話音的音量。一個(gè)基準(zhǔn)話筒在第一位置拾取話音并且饋送到控制器。控制器通過自適應(yīng)格型濾波算法產(chǎn)生消聲信號，消聲信號導(dǎo)致第三位置上的揚(yáng)聲器發(fā)出要用來抵消第二位置某人的話音第二聲音。誤差話筒拾取第二位置上第一和第二聲音的殘留噪聲，向控制器提供誤差信號作為反饋。第二聲音的音量也可以被第一位置的基準(zhǔn)話筒拾取。


為了方便理解和實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖描述示例性的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主動語音抵消系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是圖1主動語音抵消系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖3是圖2系統(tǒng)一部分的示意圖；圖4是圖3濾波器的詳細(xì)示意圖；圖5的流程圖示出了濾波回歸信號的生成；圖6表示使用不同主動算法進(jìn)行話音抵消的比較結(jié)果；圖7表示多音的主動抵消；而圖8的圖表示話音的主動抵消。
具體實(shí)施例方式
在所有附圖中，同樣的附圖標(biāo)記被用來表示相同的單元。
參照圖1，其中圖解示出了基于本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意圖。在第一位置12的人10(第一聲源)正在對著其桌面上的電話講話，其間產(chǎn)生第一講話聲音14(談話過程中的他這一側(cè))。在第二位置18處的一組人16位于可以聽到對著電話講話的人10的聲音的收聽距離內(nèi)?？刂茡P(yáng)聲器20形式的第二聲源位于第三位置22上，并且產(chǎn)生導(dǎo)向第二位置18的第二抵消聲音24。3個(gè)位置彼此遠(yuǎn)離，雖然第二和第三位置與第一位置相比彼此更加接近。
第一基準(zhǔn)話筒26被置于第一位置12，在這種情況下，位于電話內(nèi)部，雖然也可以位于其它位置，例如在桌面上。它根據(jù)第一聲音14產(chǎn)生基準(zhǔn)信號。該基準(zhǔn)信號被自適應(yīng)語音抵消控制器28接收。第二誤差話筒30被置于第二位置18，并且根據(jù)在第二位置18接收的話音和抵消聲音的組合產(chǎn)生誤差信號。
誤差信號也被傳遞到自適應(yīng)語音抵消控制器28。揚(yáng)聲器20根據(jù)消聲信號產(chǎn)生抵消聲音24，其中所述消聲信號由自適應(yīng)語音抵消控制器28根據(jù)基準(zhǔn)和誤差信號產(chǎn)生。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，來自人10的講話聲音14到達(dá)第二位置18，在行程中經(jīng)過空氣、回聲和環(huán)境的其它方面已被衰減。系統(tǒng)的目標(biāo)是在第二位置18抵消或降低該聲音，使得人群16不能聽到它，或者使受其打擾的程度降低。這個(gè)相同的講話聲音14還在第一位置12處被基準(zhǔn)話筒26以非衰減的方式拾取，并且被傳遞到產(chǎn)生消聲信號的自適應(yīng)語音抵消控制器28。這導(dǎo)致?lián)P聲器20發(fā)出抵消聲音24，抵消聲音24也到達(dá)第二位置18，并且在其間被衰減。
在第二位置18處，誤差話筒30接收衰減的話音和抵消聲音，并且根據(jù)殘留噪聲產(chǎn)生誤差信號。這被反饋到自適應(yīng)語音抵消控制器28，而自適應(yīng)語音抵消控制器28調(diào)整消聲信號以便得到最優(yōu)的話音抵消。理想情況下，抵消聲音和講話聲音會在第二位置18上彼此完全抵消，從而沒有從誤差話筒30向自適應(yīng)語音抵消控制器28返回誤差信號。
圖2是圖1的主動語音抵消系統(tǒng)的系統(tǒng)的框圖，如圖2所示，圖1的這個(gè)結(jié)構(gòu)可以被近似看作穿過不同通道的若干信號，這些通道以不同方式變換信號。
講話聲音14可以被視作人10產(chǎn)生的具有時(shí)間索引n的第一信號s(n)。第一和第二位置之間講話聲音14的衰減相當(dāng)于第一信號穿過第一聲波傳播通道32，其作用相當(dāng)于具有脈沖響應(yīng)函數(shù)H1(z)的第一濾波器。于是，到達(dá)第二位置的講話聲音是初級噪聲，初級噪聲可以被視作初級噪聲信號d(n)，其中d(n)＝H1(z)*s(n)(*是卷積計(jì)算)。
抵消聲音24可被視作揚(yáng)聲器20發(fā)出的第二信號c(n)。第三和第二位置之間抵消聲音24的衰減相當(dāng)于第二信號穿過第二聲波傳播通道34，其作用相當(dāng)于具有脈沖響應(yīng)函數(shù)H2(z)的第二濾波器。于是，到達(dá)第二位置的抵消聲音是次級噪聲，次級噪聲可以被視作次級噪聲信號g(n)，其中g(shù)(n)＝H2(z)*c(n)初級噪聲和次級噪聲被誤差話筒30拾取為初級和次級噪聲信號d(n)和g(n)，以產(chǎn)生誤差信號e(n)，其中e(n)＝d(n)+g(n)＝H1(z)*s(n)+H2(z)*c(n)被反饋給控制器28。
基準(zhǔn)話筒26也拾取第一信號s(n)形式的講話聲音14。然而它不是唯一到達(dá)基準(zhǔn)話筒26的聲音。另外，類似于講話聲音14到達(dá)第二位置18的方式，某些來自揚(yáng)聲器20的抵消聲音到達(dá)第一位置12并且被基準(zhǔn)話筒26拾取。
第三和第一位置之間抵消聲音24的衰減相當(dāng)于第二信號穿過第三聲波傳播通道36，其作用相當(dāng)于具有脈沖響應(yīng)函數(shù)H3(z)的第三濾波器。于是，到達(dá)第三位置的抵消聲音是第三級噪聲，第三級噪聲可以被視作第三級噪聲信號t(n)，其中t(n)＝H3(z)*c(n)講話聲音和第三級噪聲分別被基準(zhǔn)話筒26拾取作為第一信號s(n)和第三級噪聲信號t(n)，以產(chǎn)生基準(zhǔn)信號x(n)，其中x(n)＝s(n)+t(n)＝s(n)+H3(z)*c(n)被轉(zhuǎn)發(fā)給控制器28。由于它是對s(n)的衰減版本的響應(yīng)的衰減版本，t(n)的電平通常遠(yuǎn)小于s(n)的電平。
控制器28產(chǎn)生消聲信號y(n)，消聲信號y(n)作為抵消聲音24被發(fā)出，相當(dāng)于第二信號c(n)。由于沒有其它到揚(yáng)聲器20的輸入，因此c(n)＝y(tǒng)(n)在產(chǎn)生消聲信號y(n)時(shí)，控制器28的目的是抵消第三位置的初級噪聲信號d(n)。于是，從揚(yáng)聲器到達(dá)第三位置的聲音應(yīng)當(dāng)是具有相同量級的d(n)的反置(reverse)。因此，初級噪聲信號d(n)可以被稱作期望信號。如果要實(shí)現(xiàn)完全消聲，則誤差信號e(n)會為零。然而，由于在控制器接收和處理基準(zhǔn)信號x(n)時(shí)總會有一些時(shí)間滯后，在信號隨時(shí)間變化時(shí)不可能達(dá)到完全消聲，就象在對話中那樣。因此目標(biāo)是保持e(n)最小。
在圖3中更詳細(xì)地示出了控制器28。它包括自適應(yīng)濾波器42，該濾波器42以基準(zhǔn)信號x(n)為其輸入并且具有脈沖響應(yīng)Hc(z)?；鶞?zhǔn)信號x(n)還分流到正向路徑模型44中，正向路徑模型44的作用相當(dāng)于具有脈沖響應(yīng)函數(shù)H′2(z)的濾波器，脈沖響應(yīng)函數(shù)H′2(z)近似于正向路徑34中的脈沖響應(yīng)函數(shù)H2(z)。因此正向路徑模型44的輸出p(n)為
p(n)＝H′2(z)*x(n)它被輸入到自適應(yīng)算法處理器46。誤差信號e(n)也被輸入到處理器46，處理器46根據(jù)p(n)和e(n)產(chǎn)生對自適應(yīng)濾波器42中的濾波系數(shù)的適配。
通常針對諸如主動噪聲抵消的問題定義自適應(yīng)濾波器，其中濾波器輸出是對期望信號的估測。然而，在控制應(yīng)用中，自適應(yīng)濾波器充當(dāng)控制器，控制包括激勵器和放大器等的動態(tài)系統(tǒng)。在這種情況下，估測(反噪聲或反相波)可以被視作來自動態(tài)系統(tǒng)，即來自正向路徑34的輸出信號g(n)。
本實(shí)施例使用格型自適應(yīng)IIR(立即脈沖響應(yīng))濾波算法。其優(yōu)點(diǎn)是針對由具有較大功率差異的窄帶分量(例如語音信號)組成噪聲，可得到相對快速的收斂。用于自適應(yīng)格型IIR濾波的標(biāo)準(zhǔn)梯度格型算法(例如P.A.Regalia在由Marcel Dekker公司出版的″Adaptive IIR Filtering in SignalProcessing and Control″中描述的)受限于大規(guī)模計(jì)算和存儲負(fù)載要求，這使得在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)更加困難和昂貴。
在傳統(tǒng)格型IIR濾波器中，假定得到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)參數(shù)的濾波回歸系數(shù)需要M個(gè)附加格型濾波器，則對于計(jì)算和存儲，復(fù)雜度的量級為M2。然而，其它可能的主動噪聲控制算法(例如FXLMS、FULMS和FVLMS)均只需要M階計(jì)算和存儲，并且易于通過DSP編程實(shí)現(xiàn)。
在沿著具有優(yōu)化的抽頭參數(shù){vk}的降低誤差水平檢查對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)參數(shù)的濾波回歸信號{θk}的特性之后，可以導(dǎo)出M階復(fù)雜度的部分梯度算法。推導(dǎo)類似于上述Regalia的著作中發(fā)現(xiàn)的推導(dǎo)，其中沒有考慮到抵消路徑傳遞函數(shù)。
因此，本實(shí)施例使用自適應(yīng)格型形式IIR濾波結(jié)構(gòu)的簡化算法，其收斂結(jié)果優(yōu)于傳統(tǒng)的FULMS和FVLMS，并且沒有增加計(jì)算和存儲負(fù)載。
圖4更詳細(xì)地示出了圖3的濾波器42。圖中示出的通常是M階濾波器，雖然在這個(gè)實(shí)施例中M＝3。入站信號順序通過若干旋轉(zhuǎn)濾波器，并且接著沿相反方向返回。在返回時(shí)，在旋轉(zhuǎn)濾波器之間抽取信號，并且信號并行通過若干抽頭濾波器，累加結(jié)果信號以提供輸出y(n)。
自適應(yīng)算法處理器46中的算法確定濾波系數(shù)，不斷地調(diào)整和更新它們。相關(guān)算法是vk(n+1)＝vk(n)-μe(n)·Bk(z)H′2(z)×(n)，k＝0，1，...，Mθk(n+1)＝θk(n)-μe(n)·γkBk-1(z)Hc(z)H′2(z)×(n)k＝0，1，...，M理想情況下，會使用H2(z)，但實(shí)際不可能如此，所以使用H′2(z)。
圖5示出了說明必要的濾波回歸信號的生成的流程圖，而對應(yīng)的算法如下所示。
輸入?yún)?shù)·格型濾波器的階M·更新步長μ·假定IIR濾波器形式的抵消路徑傳遞函數(shù)H′2(z)具有前饋權(quán)重aw0，...，awN和反饋權(quán)重bw1，...，bwL。
初始化·所有濾波系數(shù)和狀態(tài)被設(shè)置成0。
在時(shí)間n可得到·濾波系數(shù)抽頭參數(shù)vk(n)，k＝0，1，...，M；旋轉(zhuǎn)參數(shù)θk(n)，k＝1，...，M。
·濾波器狀態(tài)bk(n-1)，k＝0，1，...，M-1；·后置濾波器狀態(tài)x(n-k)，k＝1，...，N；c(n-k)，k＝1，...，M；yc(n)；bck(n-1)，k＝0，1，...，M-1；byk(n-1)，k＝0，...，M-1.
·新數(shù)據(jù)x(n)(基準(zhǔn)信號)e(n)(誤差信號)
格型濾波器計(jì)算·令fM(n)＝x(n)·對k＝M，M-1，...，1做0fk-1(n)bk(n)=cosθk(n)-sinθk(n)sinθk(n)cosθk(n)fk(n)bk-1(n-1)]]>結(jié)束·b0(n)＝f0(n)，·格型濾波器輸出y(n)=Σk=0Mbk(n)υk(n)]]>后置濾波器計(jì)算·令fcM(n)＝c(n)，其中c(n)=Σi=0Nawi(n)x(n-i)+Σj=1Lbwi(n)c(n-j)]]>·對k＝M，M-1，...，1做fck-1(n)bck(n)=cosθk(n)-sinθk(n)sinθk(n)cosθk(n)fck(n)bck-1(n-1)]]>結(jié)束·bc0(n)＝fc0(n)。對應(yīng)于vk的濾波回歸信號為bck(n)。
濾波器回歸·令γM＝1.
·對k＝M，M-1，...，1做對應(yīng)于θk的濾波回歸信號bθk(n)＝-γkbyk-1(n)γk-1＝γkcosθk(n)結(jié)束濾波系數(shù)更新vk(n+1)＝vk(n)-μe(n)bck(n)θk(n+1)＝θk(n)-μe(n)bθk(n)測試對k＝1，...，M做如果|θk(n+1)|＞π/2設(shè)θk(n+1)＝θk(n)結(jié)束后置濾波器計(jì)算
yc(n)=Σk=0Mbck(n)υk(n)]]>·令fyM(n)＝y(tǒng)c(n)，其中·對k＝M，M-1，...，1做fyk-1(n+1)byk(n+1)=cosθk(n+1)-sinθk(n+1)sinθk(n+1)cosθk(n+1)fyk(n)byk-1(n-1)]]>結(jié)束·by0(n)＝fy0(n)。
雖然這個(gè)是針對自適應(yīng)格型IIR濾波器修改的算法，然而可以使用標(biāo)準(zhǔn)算法，但是計(jì)算要求更高。
自適應(yīng)算法的一個(gè)可選方案是使用標(biāo)準(zhǔn)格型形式自適應(yīng)IIR濾波算法。另一個(gè)可能性是通過基于LMS的算法，例如濾波x的LMS算法，該算法適于主動控制應(yīng)用。它是從LMS算法發(fā)展而來的，其中濾波器輸出y(n)和估測g(n)之間的動態(tài)系統(tǒng)模型，即正向路徑34被引入到輸入信號x(n)和適配濾波器42的系數(shù)向量的算法之間，其中對于濾波x的LMS算法的濾波器42是FIR濾波器。
這種算法不使用旋轉(zhuǎn)濾波器。濾波系數(shù)更新只是vk(n+1)＝vk(n)+μp(n)e(n)由于正向路徑模型44使用正向路徑的脈沖響應(yīng)估測，正向路徑模型44的輸出p(n)是近似值，正向路徑估測和真實(shí)正向路徑之間的差值影響算法的穩(wěn)定性和收斂速率。然而算法對正向路徑估測的誤差是強(qiáng)壯的。
可以引入主頻率上對應(yīng)于正向路徑的時(shí)間延遲。
基于LMS的可選算法包括FULMS和FVLMS。然而格型算法是優(yōu)選的。圖6提供了建議的簡化梯度格型算法(下線)，F(xiàn)VLMS算法(中線)和FVLMS算法(上線)之間的模擬比較結(jié)果。x軸表示計(jì)算迭代的次數(shù)，而y軸表示dB幅度。
根據(jù)圖6的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，簡化梯度格型算法的收斂優(yōu)于傳統(tǒng)自適應(yīng)IIR濾波算法。注意，簡化梯度格型算法不僅在控制處理開始時(shí)快速收斂，而且在控制處理收斂時(shí)具有較優(yōu)的抵消結(jié)果。
圖7示出了多音信號(具有大特征值分布)的抵消結(jié)果。行(1)是初始信號，行(2)是使用簡化格型梯度算法的抵消結(jié)果，而行(3)是使用FVLMS算法的抵消結(jié)果。圖8示出了語音信號(具有大特征值分布)的抵消結(jié)果。行(1)是初始信號，行(2)是使用簡化格型梯度算法的抵消結(jié)果，而行(3)是使用FVLMS算法的抵消結(jié)果。在圖7和圖8中，x軸表示計(jì)算的迭代次數(shù)，而y軸表示歸儀化絕對值的幅度。根據(jù)結(jié)果，當(dāng)基準(zhǔn)信號具有大特征值分布時(shí)，傳統(tǒng)自適應(yīng)控制算法出現(xiàn)慢速收斂的問題，這與那些算法的推導(dǎo)相當(dāng)符合。然而，由于輸入格型結(jié)構(gòu)的預(yù)白化特性，格型梯度算法大大降低了對基準(zhǔn)信號特征值分布的靈敏度，于是收斂速度非?？?。另外，由于簡化格型梯度算法將計(jì)算和存儲負(fù)載降低到M階，則在DSP編程實(shí)現(xiàn)方面沒有太大的困難。
在本發(fā)明的廣泛方面，控制器可以是反饋或前饋控制器，并且可以是數(shù)字或模擬的。它可以是可編程的，例如是通過使用軟件實(shí)現(xiàn)算法和處理的DSP。有利的是，可以在大范圍頻段中穩(wěn)定，對于語音信號，通常為50到10,000Hz。
可以提供可選實(shí)施例，其中沒有基準(zhǔn)話筒，于是信號x(n)不被饋送到控制器28。提供對初級噪聲信號d(n)的逼近以作為自適應(yīng)濾波器42和前向路徑模型44的輸入，而不是將基準(zhǔn)信號x(n)作為輸入提供到自適應(yīng)濾波器42和前向路徑模型44。根據(jù)與次級噪聲信號g(n)或次級噪聲信號的逼近累加的誤差信號e(n)導(dǎo)出這個(gè)初級噪聲逼近。這個(gè)次級噪聲逼近會導(dǎo)致第二信號c(n)分流并通過正向路徑模型(類似于正向路徑模型44)。
在本發(fā)明被用于諸如開放式辦公室的環(huán)境時(shí)，各隔間可以配備一個(gè)基準(zhǔn)話筒、一個(gè)誤差話筒和一個(gè)揚(yáng)聲器。通過實(shí)驗(yàn)確定各個(gè)隔間之間和各個(gè)隔間中誤差話筒和揚(yáng)聲器之間的頻率響應(yīng)。不需在隔間中安裝各種部件，可以在天花板上安裝它們，這會減少人們聽到彼此的對話的可能性，即使人們希望如此。如果隔間或區(qū)域受來自其它隔間的不止一個(gè)噪聲源的影響，可以將產(chǎn)生的抵消信號加在一起。
在公共建筑或公共交通等地方，話筒和揚(yáng)聲器可以以期望的間隔設(shè)置。可以通過實(shí)驗(yàn)確定頻率響應(yīng)，例如，根據(jù)不同的擁擠程度。如果在一個(gè)基準(zhǔn)發(fā)話人處拾取噪聲，可以在發(fā)話人周圍產(chǎn)生適當(dāng)?shù)脑肼曄?br> 如果人們正使用移動電話，可以將其話筒用作基準(zhǔn)話筒。然而可能需要將來自電話的語音信號提供到本地噪聲消除系統(tǒng)，并且在具體區(qū)域內(nèi)部容易確定電話的位置。
雖然所描述的實(shí)施例主要用于減少無意聽到話音的可能性，然而本發(fā)明也可用于減少音樂和其它不期望的任何寬頻聲源(例如具有50到10000Hz內(nèi)的頻率范圍)的噪聲污染。
前面的詳細(xì)描述只提供了優(yōu)選實(shí)施例，對本發(fā)明的范圍、適用性或構(gòu)造不產(chǎn)生任何限制。前面對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述只是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的宗旨和范圍的前提下，可以在單元的功能和布局上進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于降低來自一第一位置的、在遠(yuǎn)離該第一位置的一第二位置上可以聽到的一第一聲音的電平，該方法包括在所述第一位置根據(jù)所述第一聲音產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號；根據(jù)所述基準(zhǔn)聲音信號產(chǎn)生消聲信號；在一第三位置發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的一第二聲音；和在所述第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號；其中還根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生所述消聲信號，使得在所述第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在該第二位置接收的第一聲音；并且所述第一聲音是頻率范圍在50到10000Hz內(nèi)的寬頻聲音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用自適應(yīng)濾波算法產(chǎn)生消聲信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中自適應(yīng)濾波算法具有自適應(yīng)抽頭和旋轉(zhuǎn)系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中自適應(yīng)濾波算法是自適應(yīng)格型濾波算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中自適應(yīng)濾波算法是IIR濾波算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在第一位置可以聽到第二聲音；并且根據(jù)在第一位置聽到的第二聲音產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在電話中產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一聲音是音樂和/或人聲。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一、第二和第三位置處于辦公室環(huán)境中。
10.一種方法，用于降低來自一第一位置的、在遠(yuǎn)離該第一位置的一第二位置上可以聽到的一第一聲音的電平，該方法包括在一第三位置產(chǎn)生消聲信號并發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的第二聲音；和在所述第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號；其中根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生消聲信號，使得在第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在該第二位置接收的第一聲音；并且所述第一聲音是頻率范圍在50到10000Hz內(nèi)的寬頻聲音。
11.一個(gè)系統(tǒng)，用于降低來自一第一位置的、在遠(yuǎn)離該第一位置的一第二位置上可以聽到的一第一聲音的電平，該系統(tǒng)包括在所述第一位置根據(jù)所述第一聲音產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號的基準(zhǔn)話筒；和從基準(zhǔn)話筒接收基準(zhǔn)聲音信號并且根據(jù)所述基準(zhǔn)聲音信號產(chǎn)生消聲信號的語音抵消控制器；從語音抵消控制器接收消聲信號并且在一第三位置發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的一第二聲音的控制揚(yáng)聲器；和在第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號的誤差話筒；其中語音抵消控制器被構(gòu)造成根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生消聲信號，使得在第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在該第二位置接收的第一聲音；并且所述第一聲音是頻率范圍在50到10000Hz內(nèi)的寬頻聲音。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中語音抵消控制器被構(gòu)造成使用自適應(yīng)濾波算法產(chǎn)生消聲信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中自適應(yīng)濾波算法具有自適應(yīng)抽頭和旋轉(zhuǎn)系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中自適應(yīng)濾波算法是自適應(yīng)格型濾波算法。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中自適應(yīng)濾波算法是IIR濾波算法。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中在所述第一位置可以聽到第二聲音；并且基準(zhǔn)話筒可以根據(jù)在所述第一位置聽到的所述第一聲音和所述第二聲音產(chǎn)生基準(zhǔn)聲音信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中基準(zhǔn)話筒在電話中。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述第一聲音是音樂和/或人聲。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中第一、第二和第三位置處于辦公室環(huán)境中。
20.一個(gè)系統(tǒng)，用于降低來自一第一位置的、在遠(yuǎn)離所述第一位置的一第二位置上可以聽到的一第一聲音的電平，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生消聲信號的語音抵消控制器；從語音抵消控制器接收消聲信號并且在一第三位置發(fā)出對應(yīng)于消聲信號的第二聲音的控制揚(yáng)聲器；和在所述第二位置根據(jù)接收的第一和第二聲音的組合產(chǎn)生誤差聲音信號的誤差話筒；其中所述語音抵消控制器可以根據(jù)誤差聲音信號產(chǎn)生消聲信號，使得在所述第二位置接收的第二聲音至少部分地抵消在該第二位置接收的所述第一聲音；并且所述第一聲音是頻率范圍在50到10000Hz內(nèi)的寬頻聲音。
21.自適應(yīng)語音抵消控制器，包括具有濾波算法的濾波器；用于調(diào)整所述濾波算法的自適應(yīng)算法處理器；接收根據(jù)來自一第一位置的第一聲音導(dǎo)出的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)輸入；輸出抵消信號以產(chǎn)生抵消聲音的抵消輸出，其中通過濾波器濾波輸入基準(zhǔn)信號以產(chǎn)生抵消信號；和接收根據(jù)第一聲音和抵消聲音的組合導(dǎo)出的誤差信號的誤差輸入；其中所述自適應(yīng)算法處理器可以根據(jù)基準(zhǔn)信號和誤差信號調(diào)整濾波算法；并且所述第一聲音是頻率范圍在50到10000Hz內(nèi)的寬頻聲音。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的控制器，其中濾波器是自適應(yīng)格型IIR濾波器。
23.包括代碼的軟件，所述代碼一旦被裝入處理器，便允許處理器充當(dāng)控制器，該控制器包括具有濾波算法的濾波器；調(diào)整所述濾波算法的自適應(yīng)算法處理器；接收根據(jù)來自一第一位置的第一聲音導(dǎo)出的基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)輸入；輸出抵消信號以產(chǎn)生抵消聲音的抵消輸出，其中通過濾波器濾波輸入基準(zhǔn)信號以產(chǎn)生抵消信號；和接收根據(jù)第一聲音和抵消聲音的組合導(dǎo)出的誤差信號的誤差輸入；自適應(yīng)算法處理器可以根據(jù)基準(zhǔn)信號和誤差信號調(diào)整濾波算法；并且第一聲音是頻率范圍在50到10000Hz內(nèi)的寬頻聲音。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的軟件，其中濾波器是自適應(yīng)格型IIR濾波器。
全文摘要
自適應(yīng)噪聲控制器被用來降低某人在第一位置發(fā)出的、在第二位置可以被無意聽到的話音的音量?；鶞?zhǔn)話筒在第一位置拾取話音并且饋送到控制器?？刂破魍ㄟ^自適應(yīng)格型濾波算法產(chǎn)生消聲信號，消聲信號導(dǎo)致第三位置上的揚(yáng)聲器發(fā)出第二聲音，第二聲音被用來在第二位置處抵消某人的話音。誤差話筒拾取第二位置處的第一和第二聲音的殘留噪聲，其中誤差話筒向控制器提供誤差信號以作為反饋。第二聲音的音量也可以被第一位置的基準(zhǔn)話筒拾取。
文檔編號H04M1/19GK1538718SQ0312211
公開日2004年10月20日 申請日期2003年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者黃建成, 張亞昕, 陳芳 申請人:摩托羅拉公司