專利名稱：聲音信號(hào)中的瞬時(shí)噪聲的最小化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲學(xué)，尤其的涉及增強(qiáng)所處理聲音的感知質(zhì)量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
很多通信設(shè)備獲取、吸收并傳送聲音信號(hào)。聲音信號(hào)經(jīng)過通信介質(zhì)從一個(gè)系統(tǒng)到達(dá)另一系統(tǒng)。在某些系統(tǒng)中，包括用于車輛的某些系統(tǒng)，聲音信號(hào)的清楚不僅取決于通信系統(tǒng)的質(zhì)量和通信介質(zhì)的質(zhì)量，也取決于伴隨聲音信號(hào)的噪聲的數(shù)量。當(dāng)噪聲發(fā)生在源或接收機(jī)附近時(shí)，失真通常歪曲聲音信號(hào)并破壞信息。在某些場合，噪聲可能完全掩蓋聲音信號(hào)導(dǎo)致了無論收聽者還是聲音識(shí)別系統(tǒng)都完全不能識(shí)別通過聲音信號(hào)傳送的信息。
可以妨礙、干擾或?qū)е滦畔G失的噪聲來自很多源。來自車輛的噪聲可以由發(fā)動(dòng)機(jī)、道路、輪胎或空氣的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。當(dāng)車輛在鋪砌的道路上運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)輪胎撞擊到道路表面的障礙物或缺陷時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)大數(shù)量的噪聲。當(dāng)輪胎撞擊例如顛簸、裂紋、凹凸、伸縮接頭等障礙物時(shí)，可以產(chǎn)生瞬時(shí)道路噪聲。
瞬時(shí)道路噪聲具有使其被確定為這樣的噪聲的多個(gè)共同特征。瞬時(shí)道路噪聲最主要的屬性是它們通常包括一對相關(guān)的聲音或聲音事件。當(dāng)首先車輛的前輪撞擊到障礙物隨后后輪撞擊同樣的障礙物時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)聲音。因?yàn)橐越o定的車輛行進(jìn)速率后輪行進(jìn)車輛的軸距長度，兩個(gè)聲音被必要的時(shí)間長度在時(shí)間上分離。此外，當(dāng)前輪和后輪撞擊物體時(shí)，產(chǎn)生的聲音是具有典型時(shí)間譜(spectro-temporal)形狀的寬帶事件。由于大部分車輛使用充氣橡膠輪胎，當(dāng)輪胎撞擊物體時(shí)產(chǎn)生的聲音具有非常低的頻率能量。因此，譜形狀的特征是在較低頻率范圍內(nèi)信號(hào)的強(qiáng)度快速增加，隨后峰值強(qiáng)度在較高頻率范圍逐漸變小。
這些特征可以用于在由車輛內(nèi)的麥克風(fēng)或其他源中產(chǎn)生的聲音信號(hào)中識(shí)別瞬時(shí)道路噪聲的存在。一旦在信號(hào)中識(shí)別瞬時(shí)道路噪聲，可以執(zhí)行移除噪聲的步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種聲音增強(qiáng)系統(tǒng)，用于改進(jìn)所處理聲音信號(hào)的感知質(zhì)量。該系統(tǒng)通過從由麥克風(fēng)記錄的或來自一些其他源的聲音信號(hào)中移除不想要的噪聲來改進(jìn)所接收的聲音信號(hào)的感知質(zhì)量。尤其的，該系統(tǒng)移除發(fā)生在信號(hào)源環(huán)境但與語音無關(guān)的聲音。該系統(tǒng)尤其適用于從記錄在運(yùn)動(dòng)中車輛的語音信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲。
該系統(tǒng)建模瞬時(shí)道路噪聲的時(shí)間和頻譜特性。之后，系統(tǒng)分析接收的信號(hào)以確定接收的信號(hào)是否包括對應(yīng)于建模的瞬時(shí)道路噪聲的聲音。如果是，則從接收的信號(hào)中移除或衰減該噪聲，提供原始語音信號(hào)的更清楚的更易于理解的版本。該系統(tǒng)非常適合于從由免提電話系統(tǒng)或設(shè)置在車輛的駕駛室的聲音識(shí)別系統(tǒng)記錄的信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲。
依照瞬時(shí)道路噪聲抑制系統(tǒng)的實(shí)施例，提供了適合在接收信號(hào)中檢測瞬時(shí)道路噪聲的存在的瞬時(shí)道路噪聲檢測器。瞬時(shí)道路噪聲檢測器與瞬時(shí)道路噪聲衰減器一起工作。由瞬時(shí)道路噪聲檢測器檢測的瞬時(shí)道路噪聲基本上被瞬時(shí)道路噪聲衰減器移除或衰減。
在另一實(shí)施例中提供了瞬時(shí)道路噪聲檢測器，用于在信號(hào)中檢測瞬時(shí)道路噪聲的存在。瞬時(shí)道路噪聲檢測器包括用于把接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及用于把數(shù)字化的信號(hào)分為多個(gè)單獨(dú)分析窗口的窗口函數(shù)產(chǎn)生器。轉(zhuǎn)換模塊把來自時(shí)域信號(hào)的單獨(dú)分析窗口轉(zhuǎn)換為頻域短期頻譜。提供模型器，用于產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)瞬時(shí)道路噪聲的模型屬性。該模型器然后把轉(zhuǎn)換的分析窗口的短期頻譜的屬性與建模的瞬時(shí)道路噪聲的屬性進(jìn)行比較從而確定瞬時(shí)道路噪聲是否存在于接收的信號(hào)中。
還提供了一種移除瞬時(shí)道路噪聲的方法。該方法包括建模瞬時(shí)道路噪聲的各種時(shí)間和頻譜特性。依照該方法，分析接收的信號(hào)，以確定接收信號(hào)的特性是否對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的建模的特性。如果是，則對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲建模的特性的信號(hào)部分基本上本從信號(hào)中移除。
通過查看下面的附圖和詳細(xì)的說明書，本領(lǐng)域的熟練人員將會(huì)清楚本發(fā)明的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)。這意味著所有的附加系統(tǒng)、方法特征和優(yōu)點(diǎn)可以包括在說明書中，在本申請的范圍內(nèi)并被隨后的權(quán)利要求保護(hù)。


通過參照下面的附圖和說明書本發(fā)明將會(huì)更好的理解。圖中的部件并不嚴(yán)格的按比例，相反的，重點(diǎn)被放置在發(fā)明的原理上。此外，在圖中，相同的參考標(biāo)記在不同的圖中表示相應(yīng)的部件。
圖1是聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的部分框圖；圖2是各種瞬時(shí)道路噪聲的頻譜圖；圖3是存在于基本噪聲中的瞬時(shí)道路噪聲的時(shí)域圖；圖4是發(fā)出的元音聲的時(shí)域-頻域圖；圖5是組合的元音聲和瞬時(shí)道路噪聲的時(shí)域-頻域圖；圖6是包括組合元音聲和瞬時(shí)道路噪聲的信號(hào)的時(shí)域-頻域圖，其中瞬時(shí)道路噪聲被基本上移除；圖7是包括組合的元音聲和瞬時(shí)道路噪聲的信號(hào)的時(shí)域-頻域圖，其中瞬時(shí)道路噪聲被基本上移除，并且被移除的瞬時(shí)道路噪聲所造成失真的諧波峰值被恢復(fù)；圖8是瞬時(shí)道路噪聲檢測器的實(shí)施例的框圖；圖9是聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的可選擇實(shí)施例；圖10是聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的另一可選擇實(shí)施例；圖11是從所處理的聲音信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲的聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的流程圖；圖12是車輛內(nèi)的聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的框圖；圖13是與音頻系統(tǒng)和/或?qū)Ш较到y(tǒng)和/或通信系統(tǒng)接口的聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
聲音增強(qiáng)系統(tǒng)改進(jìn)了所處理的聲音信號(hào)的感知質(zhì)量。該系統(tǒng)建模了當(dāng)例如汽車的運(yùn)動(dòng)車輛在車輛的行進(jìn)中撞擊到道路表面的顛簸、裂紋或其他障礙物或不理想情況下產(chǎn)生的瞬時(shí)道路噪聲。該系統(tǒng)分析接收的音頻信號(hào)以確定所接收的音頻信號(hào)的特性是否符合瞬時(shí)道路噪聲的建模的特性。如果是，則系統(tǒng)消除或抑制所接收信號(hào)中的瞬時(shí)道路噪聲。在存在語音或不存在語音的情況下衰減瞬時(shí)道路噪聲，并且瞬時(shí)道路噪聲可以被檢測并實(shí)時(shí)的或在一延時(shí)，例如緩存延時(shí)(例如300-500ms)后被基本上消除。除了瞬時(shí)道路噪聲之外，聲音增強(qiáng)系統(tǒng)也可以抑制或移除例如發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的連續(xù)的背景噪聲和例如氣流噪聲、輪胎噪聲、經(jīng)過輪胎嘶嘶聲等的其他瞬時(shí)噪聲。系統(tǒng)也可以消除“音樂噪聲”、尖叫聲、叫聲、滴答聲、水滴聲、怦然聲、音調(diào)或其他由某些聲音增強(qiáng)系統(tǒng)產(chǎn)生的人為聲音。
圖1顯示了聲音增強(qiáng)系統(tǒng)100的部分框圖。聲音增強(qiáng)系統(tǒng)可以包括專用的硬件和/或可以在一個(gè)或多個(gè)電子處理器上執(zhí)行的軟件。這樣的處理器可以運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)或根本沒有操作系統(tǒng)。聲音增強(qiáng)系統(tǒng)100包括道路瞬時(shí)噪聲檢測器102和噪聲衰減器104。也可以提供殘留衰減器106用于移除所處理信號(hào)的人為的和其他的有害特征。如下面更詳細(xì)的描述，瞬時(shí)噪聲檢測器102包括瞬時(shí)道路噪聲的模型或可以產(chǎn)生瞬時(shí)道路噪聲的模型。所接收的可以包括聲音和噪聲分量的音頻信號(hào)被與模型進(jìn)行比較，從而確定信號(hào)中是否包括對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的聲音。如果包括，則識(shí)別的聲音可以被從信號(hào)中移除從而提供更清楚更易于理解的聲音信號(hào)。
瞬時(shí)道路噪聲具有可以被模型化的時(shí)間和頻率特性。瞬時(shí)道路噪聲檢測器102可以使用該模型確定所接收的音頻信號(hào)101是否包含對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的聲音。當(dāng)瞬時(shí)道路噪聲檢測器102確定瞬時(shí)道路噪聲確實(shí)存在于所接收的信號(hào)101中時(shí)，瞬時(shí)道路噪聲基本上被噪聲衰減器104移除或抑制。
聲音增強(qiáng)系統(tǒng)100可以包括基本上從所接收的信號(hào)中移除或抑制瞬時(shí)道路噪聲的任何噪聲衰減系統(tǒng)。可以被用于從所接收的信號(hào)中移除或抑制瞬時(shí)道路噪聲的系統(tǒng)的例子可以包括1)使用中樞網(wǎng)絡(luò)把包含瞬時(shí)道路噪聲的嘈雜信號(hào)映射為噪聲降低的信號(hào)的系統(tǒng)；2)從所接收信號(hào)中減去瞬時(shí)道路噪聲的系統(tǒng)；3)使用包括瞬時(shí)道路噪聲的噪聲信號(hào)和瞬時(shí)道路噪聲模型從電碼本中選擇噪聲降低信號(hào)的系統(tǒng)；以及4)以任何其他方式使用嘈雜信號(hào)和瞬時(shí)道路噪聲模型來基于原始掩蔽信號(hào)的重建或噪聲降低信號(hào)來產(chǎn)生噪聲降低信號(hào)的系統(tǒng)。在某些情況下，這樣的瞬時(shí)道路噪聲衰減器也可以衰減作為所接收信號(hào)101的短期頻譜部分的連續(xù)噪聲。瞬時(shí)道路噪聲衰減器也可以與可選擇的殘留衰減器106連接或包括可選擇的殘留衰減器106，用于移除附加的人為聲音，例如“音樂噪聲”、尖叫聲、叫聲、滴答聲、水滴聲、怦然聲、音調(diào)或其他可能由瞬時(shí)道路噪聲的衰減或移除引起的其他噪聲。
噪聲可以被廣義上分為兩類(1a)周期噪聲；以及(1b)非周期噪聲。周期噪聲包括例如轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)的滴答、發(fā)動(dòng)或驅(qū)動(dòng)噪聲和擋風(fēng)玻璃雨刷的嗖嗖聲等的重復(fù)聲音。周期噪聲可以由于它們的周期特性具有某些諧波頻率結(jié)構(gòu)。非周期噪聲包括例如瞬時(shí)道路噪聲、短暫的車輪嘶嘶聲、雨、風(fēng)的打擊聲等的聲音。非周期噪聲通常發(fā)生在不規(guī)則的非周期間隔，不具有諧波頻率結(jié)構(gòu)，并且通常具有短的、瞬時(shí)的時(shí)間持續(xù)。語音也可以被大體分為兩類(2a)濁音，例如元音聲，和(2b)非濁音，例如輔音。濁音具有規(guī)則的諧波結(jié)構(gòu)或由描述共振峰結(jié)構(gòu)的頻譜包絡(luò)加權(quán)的諧波峰值。非濁音語音不具有諧波或共振峰結(jié)構(gòu)。包括噪聲和語音的音頻信號(hào)可以包括非周期噪聲、周期噪聲和濁音或非濁音的任意組合。
瞬時(shí)道路噪聲檢測器102可以實(shí)時(shí)的或在一段延時(shí)后從剩余信號(hào)中分離類似噪聲的部分。瞬時(shí)道路噪聲檢測器102分離類似噪聲的部分而不考慮所接收信號(hào)101的幅度或復(fù)雜度。當(dāng)瞬時(shí)道路噪聲檢測器檢測到瞬時(shí)道路噪聲時(shí)，其建模所檢測的瞬時(shí)道路噪聲的時(shí)間和頻譜特性。瞬時(shí)道路噪聲檢測器102可以存儲(chǔ)瞬時(shí)道路噪聲的完整模型，或可以存儲(chǔ)該模型的所選屬性。瞬時(shí)道路噪聲衰減器104使用模型或模型的保存屬性從所接收信號(hào)101中移除瞬時(shí)道路噪聲?？梢允褂枚鄠€(gè)瞬時(shí)道路噪聲模型來產(chǎn)生平均的瞬時(shí)道路噪聲模型，或所保存的模型的屬性可以被組合，用于通過瞬時(shí)道路噪聲衰減器104從所接收的信號(hào)101中移除瞬時(shí)道路噪聲。
圖2顯示了不同瞬時(shí)道路噪聲的兩個(gè)頻譜圖110、112。頻譜圖的水平軸代表時(shí)間，垂直軸代表頻率。各種瞬時(shí)噪聲的強(qiáng)度被頻譜圖的相應(yīng)的色調(diào)表示。淺顏色區(qū)域代表更大聲更強(qiáng)烈的聲音而深顏色的區(qū)域代表較安靜的聲音或根本沒有聲音。兩個(gè)圖中所描述的瞬時(shí)道路噪聲由不同的源產(chǎn)生。盡管在頻譜圖110、112中所繪的瞬時(shí)道路噪聲的源和整體特性基本上不同，但它們具有很多共有的特點(diǎn)。事實(shí)上，頻譜圖110、112所繪的瞬時(shí)道路噪聲的共同特點(diǎn)是大部分，即使不是所有的瞬時(shí)道路噪聲的共同特征。首先是在時(shí)域中瞬時(shí)道路噪聲成對的發(fā)生這一事實(shí)。第一聲音事件在較短的時(shí)間后被基本上相同的聲音事件跟隨。第一聲音事件對應(yīng)于在道路表面上車輛的前輪撞擊或騎過障礙物。當(dāng)后輪童擊相同的物體，障礙物或不完整的表面時(shí)隨后發(fā)生第二聲音事件。成對的聲音(聲對)(sonic doublet)導(dǎo)致了每個(gè)乘汽車在公路上行進(jìn)的人熟悉的典型“flup-flup”聲音。
大部分瞬時(shí)道路噪聲的第二共有特征是它們具有相似的頻譜形狀，盡管不必完全相同。瞬時(shí)道路噪聲一般是寬帶事件，在較寬的頻率范圍承載聲音能量。然而，由于大部分車輛使用充氣輪胎，瞬時(shí)道路噪聲的大部分聲音能量集中在較低頻范圍內(nèi)。
圖2的頻譜圖110和112很明顯的顯示了瞬時(shí)道路噪聲的這兩個(gè)特征。第一頻譜圖110顯示了114和116兩個(gè)瞬時(shí)道路噪聲事件。每個(gè)瞬時(shí)道路噪聲事件的成對特性可以清楚的看到。此外，在成對聲音(聲對)的每個(gè)分量中，基本上所有的能量部在大約低于2000Hz的頻率內(nèi)。第二頻譜圖112在規(guī)則的空間間隔內(nèi)顯示了多個(gè)成對瞬時(shí)道路噪聲118、120、122、124。這種模式可能發(fā)生在車輛進(jìn)行在混凝土道路的路面之間的規(guī)則間隔結(jié)合處時(shí)。再次，瞬時(shí)道路噪聲的成對特性是非常顯著的。并且盡管瞬時(shí)道路噪聲事件118、120、122和124具有比之前的頻譜圖110的事件114、116高的頻率能量，但是瞬時(shí)道路噪聲事件118、120、122和124在較低頻率范圍顯示了比較高頻率范圍更高的強(qiáng)度。
圖3顯示了在存在基本背景噪聲的情況下瞬時(shí)道路噪聲的頻率響應(yīng)的理想的三維時(shí)域-頻域圖130。時(shí)域-頻域圖130包括沿著時(shí)間軸132的多個(gè)獨(dú)立的時(shí)間間隔或時(shí)間幀。每個(gè)時(shí)間幀代表車輛內(nèi)麥克風(fēng)或其他聲音傳感器接收的信號(hào)的db頻譜的瞬時(shí)快照。沿著軸134代表頻率，并且在每個(gè)時(shí)間幀和每個(gè)頻率的以dB表示的信號(hào)的大小被沿著dB軸136的曲線的高度表示。
時(shí)域-頻域圖130清楚的顯示了兩個(gè)不同的聲音事件138、140。成對事件對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的成對特性。第一聲音事件138在大約20-30ms之間開始出現(xiàn)并且第二事件140在大約45-58ms開始出現(xiàn)。兩個(gè)聲音事件138、140具有多個(gè)特征，這些特征可以用于確定聲音事件對應(yīng)于單個(gè)瞬時(shí)道路噪聲事件。最明顯的是具有兩個(gè)瞬時(shí)噪聲事件，并且它們具有基本上相同的頻譜，并用它們在非常近的時(shí)間發(fā)生。當(dāng)車輛的軸距的長度和車輛行進(jìn)的速率是已知時(shí)，單個(gè)成對瞬時(shí)道路噪聲的第一和第二聲音事件之間的時(shí)間間隔可以被精確的計(jì)算。發(fā)生在預(yù)定時(shí)間間隔的一對相似聲音事件可以被看作屬于單個(gè)瞬時(shí)噪聲事件。不是發(fā)生在預(yù)定時(shí)間間隔的聲音事件可以看作不是共同的瞬時(shí)道路噪聲事件的部分。因此，在這些條件下，當(dāng)車輛的軸距和速度已知時(shí)，瞬時(shí)道路噪聲檢測器102可以基于成對事件的時(shí)間間隔以更高的精度識(shí)別瞬時(shí)道路噪聲。一旦成對聲音被瞬時(shí)道路噪聲檢測器識(shí)別為瞬時(shí)道路噪聲，包括成對聲音的兩個(gè)聲音事件被瞬時(shí)道路噪聲衰減器104移除。
如果不能得到車輛的軸距或速度，則必須使用用于識(shí)別瞬時(shí)道路噪聲的可選擇的方法。例如，使用適應(yīng)性模型來預(yù)報(bào)與瞬時(shí)道路噪聲相關(guān)的兩個(gè)聲音事件的正確的時(shí)間間隔。瞬時(shí)道路噪聲檢測器102基于成對噪聲事件的頻譜形狀來識(shí)別可能是瞬時(shí)道路噪聲的成對的噪聲事件。使用加權(quán)平均值、leaky積分器或某些其他適應(yīng)性的模型技術(shù)，無論車輛的行進(jìn)速度是多少，瞬時(shí)道路噪聲檢測器可以不考慮軸距的長度，快速建立成對瞬時(shí)道路噪聲的合適的時(shí)間間隔。
當(dāng)然，為了建模瞬時(shí)道路噪聲的合適間隔，首先必須識(shí)別可能是成對瞬時(shí)道路噪聲部分的聲音事件。這可以通過檢查單獨(dú)的聲音事件的頻率特性來完成。如已經(jīng)提及的，并且已經(jīng)在頻率響應(yīng)圖130中清楚顯示的，瞬時(shí)道路噪聲具有相似的頻譜特性。與首先前輪撞擊障礙物并且之后后輪撞擊障礙物的瞬時(shí)道路噪聲對相關(guān)的單獨(dú)聲音事件都是擴(kuò)展到較寬頻率范圍的寬帶事件。例如，圖3中所示的兩個(gè)聲音事件138和140包括在大部分顯示頻率上的位于背景噪聲上的信號(hào)能量。然而，最高信號(hào)能量被集中在較低頻率范圍。因此，瞬時(shí)道路噪聲的頻譜形狀的特征是在較低頻率的早先尖峰和在較高頻率的逐漸變細(xì)。這些特征可以被瞬時(shí)道路噪聲檢測器102建模。在所接收信號(hào)中發(fā)現(xiàn)的這些特征可以被瞬時(shí)道路噪聲檢測器識(shí)別為潛在的瞬時(shí)道路噪聲。一旦瞬時(shí)道路噪聲檢測器102識(shí)別出成對瞬時(shí)道路噪聲的潛在成分，其可以及時(shí)的期望或回顧以確定具有相同或相似特征的伴隨聲音事件來實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)道路噪聲對。瞬時(shí)噪聲檢測器及時(shí)的期望或回顧以定位伴隨聲音的時(shí)間數(shù)量如上所述，或者基于車輛的軸距和車輛行進(jìn)的速度或基于瞬時(shí)道路噪聲事件模型，而被確定。
圖4顯示了元音聲音160的頻率響應(yīng)的時(shí)域-頻域圖。時(shí)域-頻域圖160與圖3中的時(shí)域-頻域圖130相似。多個(gè)單獨(dú)的時(shí)間間隔被沿著時(shí)間軸132排列。頻率值沿著頻率軸134增加。對于每個(gè)時(shí)間間隔和位于每個(gè)頻率的所接收信號(hào)的幅度大小以dB形式由沿著dB軸136的曲線的高度表示。元音聲音被多個(gè)諧波峰值162，164，166表征并且在所示的時(shí)間間隔上基本保持恒定。比較圖3和圖4，當(dāng)在時(shí)域-頻域上觀察時(shí)，圖3的瞬時(shí)道路噪聲清楚的從圖4的元音聲音中區(qū)分出來。
之后，圖5顯示了在存在元音聲音和基本背景噪聲時(shí)顯示瞬時(shí)道路噪聲的時(shí)域-頻域圖170?？梢钥闯?，對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的成對聲音事件138，140部分的掩蔽了元音聲音的諧波峰值162，164，166。然而，元音聲音和瞬時(shí)道路噪聲的一般時(shí)間和頻譜波形可以是清楚的。
與瞬時(shí)道路噪聲相關(guān)的聲音事件一旦被基于他們的時(shí)間和頻譜特性在所接收的信號(hào)中識(shí)別，它們可以被瞬時(shí)道路噪聲衰減器104移除或衰減?？梢允褂枚喾N方法從所接收的信號(hào)中衰減、抑制或移除瞬時(shí)道路噪聲。一種方法是把瞬時(shí)道路噪聲模型增加到記錄的或估計(jì)的背景噪聲信號(hào)中。在功率譜中，然后可以從所接收的信號(hào)中減去瞬時(shí)道路噪聲和連續(xù)的背景噪聲估計(jì)。如果主要語音信號(hào)的一部分被瞬時(shí)道路噪聲掩蔽，則可以使用傳統(tǒng)的或修改的逐步的內(nèi)插器(interpolator)來重建信號(hào)的丟失部分。可以使用逆FFT把重建的信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域。
圖6是頻域-時(shí)域圖180，在存在背景噪聲時(shí)顯示了元音聲，從元音聲中移除了瞬時(shí)道路噪聲。在圖5中完全被瞬時(shí)道路噪聲掩蔽的諧波164和166在圖6中重新可以看到，盡管有些失真。圖7顯示了圖6中的失真元音信號(hào)在線性逐步的內(nèi)插器重建信號(hào)的失真部分后的頻域-時(shí)域圖190。可以看到，圖7中的重建信號(hào)基本上與圖4的未干擾元音信號(hào)相同。
圖8是依照本發(fā)明的實(shí)施例的瞬時(shí)道路噪聲檢測器102的框圖。瞬時(shí)道路噪聲檢測器102接收或檢測包含語音、噪聲和/或語音和噪聲的組合的輸入信號(hào)101。接收的或檢測的信號(hào)101在預(yù)定頻率被數(shù)字化。為了保證高質(zhì)量聲音，聲音信號(hào)被具有任何普通采樣速率的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器502(ADC)轉(zhuǎn)化為脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號(hào)。平滑窗口函數(shù)產(chǎn)生器504產(chǎn)生例如漢明窗口的窗口函數(shù)，其被應(yīng)用于數(shù)據(jù)塊獲得窗口信號(hào)?？梢酝ㄟ^快速傅立葉變化(FFT)506或其他時(shí)間-頻率轉(zhuǎn)換機(jī)制的裝置獲得窗口信號(hào)的復(fù)合頻譜。FFT把數(shù)字化信號(hào)分成頻率單元(frequency bin)，并對于每個(gè)頻率單元計(jì)算所接收信號(hào)的不同頻率分量的幅度。頻率單元的頻譜分量可以被模型器508在時(shí)間上監(jiān)視。
如上所述，對于建模的瞬時(shí)道路噪聲具有兩個(gè)方面。第一是建模形成成對瞬時(shí)道路噪聲的單獨(dú)的聲音事件，第二是建模包括成對瞬時(shí)道路噪聲的兩個(gè)聲音事件之間合適的時(shí)間間隔。其次，包括成對瞬時(shí)道路噪聲的單獨(dú)聲音事件具有特征形狀。該形狀，或特征形狀的屬性可以被模型器508產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)。所接受信號(hào)的譜頻和/或時(shí)間形狀與建模的形狀之間的相關(guān)性，或接收信號(hào)頻譜的屬性與建模的屬性之間的相關(guān)性，可以識(shí)別聲音事件為可能的屬于成對瞬時(shí)道路噪聲的聲音事件。一旦聲音事件被識(shí)別為可能屬于成對瞬時(shí)道路噪聲，則模型器508可以回顧之前分析的窗口或期望后面的接收的時(shí)間窗口，或在相同的時(shí)間窗口內(nèi)回顧或期待，來確定瞬時(shí)道路噪聲的相應(yīng)分量是否已經(jīng)被接收或稍后被接收。之后，如果具有適當(dāng)特征的相應(yīng)聲音事件無論在識(shí)別的聲音事件之前還是之后在合適時(shí)間量內(nèi)被接收，則兩個(gè)聲音事件可以被識(shí)別為單個(gè)成對瞬時(shí)道路噪聲的組成。
可選擇的，或附加的，模型器可以確定信號(hào)包括瞬時(shí)道路噪聲的概率，并當(dāng)概率超過概率閾值時(shí)可以把聲音事件識(shí)別為瞬時(shí)道路噪聲。相關(guān)性和概率閾值可以取決于多種因素，包括在輸入信號(hào)中其他噪聲或語音的存在。當(dāng)瞬時(shí)道路噪聲檢測器102檢測到瞬時(shí)道路噪聲時(shí)，檢測的瞬時(shí)道路噪聲的特性可以被提供到瞬時(shí)道路噪聲衰減器104，以從所接收的信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲。
由于多個(gè)聲音窗口被處理，瞬時(shí)道路噪聲檢測器102可以對包括瞬時(shí)道路噪聲的兩個(gè)單獨(dú)聲音事件和它們之間的時(shí)間間隔獲得平均的噪聲模型?？梢允褂脮r(shí)間平滑或加權(quán)平均來建模每個(gè)頻率單元的瞬時(shí)道路噪聲聲音事件和連續(xù)的噪聲估計(jì)。當(dāng)瞬時(shí)道路噪聲在缺少語音的情況下被檢測時(shí)，平均模型可以被更新。更新平均模型時(shí)完全的限制瞬時(shí)道路噪聲可以增加準(zhǔn)確檢測的概率。Leaky積分器、加權(quán)平均或其他方法可被用于建模前輪和后輪聲音事件之間的時(shí)間間隔。
為了最小化“音樂噪聲”，尖叫聲，叫聲，滴答聲，水滴聲，怦然聲，音調(diào)或其他人為聲音，可選的殘留衰減器也可以在聲音信號(hào)被轉(zhuǎn)換到時(shí)域前調(diào)節(jié)聲音信號(hào)。殘留衰減器可以與瞬時(shí)道路噪聲衰減器104組合，與一個(gè)或多個(gè)其他元件組合或包括分離的元件。
殘留衰減器可以在低頻率范圍(例如從大約0Hz到大約2kHz，瞬時(shí)道路噪聲的大部分能量發(fā)生在該范圍)內(nèi)追蹤功率譜。當(dāng)信號(hào)功率的較大增加被檢測時(shí)，可以通過在低頻范圍內(nèi)把發(fā)送的功率限定或抑制到預(yù)定的或計(jì)算的閾值來獲得改進(jìn)。計(jì)算的閾值可以在較早的時(shí)間上等于或取決于相同的低頻范圍內(nèi)的平均頻譜功率。
對于聲音質(zhì)量的進(jìn)一步改進(jìn)可以通過在輸入信號(hào)被瞬時(shí)道路噪聲檢測器102處理之前預(yù)調(diào)整輸入信號(hào)來獲得。如圖9所示，一個(gè)預(yù)處理系統(tǒng)可以利用由信號(hào)在不同時(shí)間到達(dá)放置為相互遠(yuǎn)離的不同檢測器引起的滯后時(shí)間。如果多個(gè)檢測器或麥克風(fēng)902用于把聲音轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，則預(yù)處理系統(tǒng)可以包括控制器904，該控制器904自動(dòng)選擇麥克風(fēng)902和感測最小噪聲量的信道。當(dāng)另一麥克風(fēng)902被選擇時(shí)，在被瞬時(shí)道路噪聲檢測器102處理之前電信號(hào)可以與之前產(chǎn)生的信號(hào)組合。
可選擇的，瞬時(shí)道路噪聲檢測可以在每個(gè)信道上執(zhí)行。可以通過切換麥克風(fēng)902之間的輸出發(fā)生一個(gè)或多個(gè)信道的混合?？蛇x的或附加的，控制器904可以包括比較器，并且可以根據(jù)從麥克風(fēng)902接收的信號(hào)的幅度或時(shí)間的不同來檢測信號(hào)的方向?？梢酝ㄟ^在不同的方向設(shè)置麥克風(fēng)902來改進(jìn)方向檢測。瞬時(shí)道路噪聲檢測可以被制作的對車輛外部發(fā)出的信號(hào)更靈敏。
可以僅在高于或低于特定閾值頻率(例如，使用高通或低通濾波器)上估算信號(hào)。由于平均瞬時(shí)道路噪聲模型學(xué)習(xí)到瞬時(shí)道路噪聲的預(yù)期頻率，閾值頻率可以在時(shí)間上被更新。例如，當(dāng)車輛以較高速度行進(jìn)時(shí)，用于瞬時(shí)道路噪聲檢測的閾值頻率可以設(shè)定為較高，因?yàn)樗矔r(shí)道路噪聲的最大頻率可以隨著車輛速度增加?？蛇x擇的，控制器904可以通過加權(quán)函數(shù)在特定頻率或頻率范圍組合多個(gè)麥克風(fēng)902的輸出信號(hào)。
圖10顯示了另一聲音增強(qiáng)系統(tǒng)1000，該系統(tǒng)也可以改進(jìn)所處理聲音的感知質(zhì)量。該改進(jìn)可以通過把時(shí)間改變信號(hào)數(shù)字化或轉(zhuǎn)化到頻域的時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換邏輯1002完成。背景噪聲估計(jì)器1004測量發(fā)生在聲音源或接收機(jī)附近的連續(xù)的噪聲或環(huán)境噪聲。背景噪聲估計(jì)器1004可以包括功率檢測器，該功率檢測器在功率、幅度或?qū)?shù)域內(nèi)對每個(gè)頻率單元的聲功率進(jìn)行平均。
為了阻止瞬時(shí)的偏差背景噪聲估計(jì)，瞬時(shí)檢測器1006可以在功率異常或不可預(yù)知的增加的情況下禁止或調(diào)節(jié)背景噪聲估計(jì)處理。在圖10中，當(dāng)瞬間背景噪聲B(f，i)超過平均背景噪聲B(f)Ave的值大于所選的分貝值“c”時(shí)，瞬時(shí)檢測器1002禁止背景噪聲估計(jì)器1004。該關(guān)系可以被表述為B(f，i)＞B(f)Ave+c (1)可選擇的或附加的，可以依靠信號(hào)和噪聲的比率(SNR)更新平均背景噪聲。接近該算法的一個(gè)例子是根據(jù)SNR自適應(yīng)leaky積分器B(f)Ave′＝aB(f)Ave+(1-a)S (2)其中a是SNR的函數(shù)并且S是瞬時(shí)信號(hào)。在該例子中，SNR越高，平均背景噪聲被適應(yīng)為越低。
為了檢測對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的聲音事件，瞬時(shí)道路噪聲檢測器1008可以在時(shí)域-頻域內(nèi)把一個(gè)函數(shù)擬合到信號(hào)的所選部分。函數(shù)和在一個(gè)或多個(gè)頻帶的時(shí)域中的信號(hào)包絡(luò)之間的相關(guān)性可以識(shí)別對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲事件的聲音事件。信號(hào)的部分被識(shí)別為可能對應(yīng)瞬時(shí)道路噪聲的聲音事件的相關(guān)性閾值可以取決于所處理聲音的理想清楚度和瞬時(shí)道路噪聲在寬度和銳度上的變化?？蛇x擇的或附加的，系統(tǒng)可以確定信號(hào)包括瞬時(shí)道路噪聲的概率，并且當(dāng)概率超過概率閾值時(shí)可以識(shí)別瞬時(shí)道路噪聲。相關(guān)性和概率閾值可以取決于各種因素，包括在輸入信號(hào)中其它噪聲或語音的存在。當(dāng)噪聲檢測器1008檢測瞬時(shí)道路噪聲時(shí)，檢測的瞬時(shí)道路噪聲特性可以被提供給噪聲衰減器1012用于移除瞬時(shí)道路噪聲。
信號(hào)鑒別器1010可以實(shí)時(shí)的或延時(shí)的標(biāo)記聲音和噪聲頻譜?？梢允褂萌魏畏椒◤脑肼曋袇^(qū)別聲音?？梢允褂萌缦路矫鎭碜R(shí)別語音信號(hào)(1)語音信號(hào)的頻帶的狹窄寬度或峰值；(2)主要諧振(broad resonance)，也稱為共振峰，其可以由說話人的元音區(qū)域形狀產(chǎn)生；(3)速率，在該速率，特定特征隨著時(shí)間改變(即，時(shí)間-頻率模型可以基于如何隨時(shí)間改變而被用于識(shí)別語音信號(hào))；以及當(dāng)多個(gè)檢測器或麥克風(fēng)被使用時(shí)，(4)檢測器或麥克風(fēng)的輸出信號(hào)的相關(guān)性、差異或相似性。
圖11是移除瞬時(shí)道路噪聲和某些連續(xù)噪聲來增強(qiáng)所處理聲音信號(hào)的感知質(zhì)量的聲音增強(qiáng)系統(tǒng)的流程圖。在1102所接收或檢測的信號(hào)被在預(yù)定的頻率數(shù)字化。為了保證高質(zhì)量的聲音，聲音信號(hào)可以被ADC轉(zhuǎn)換為PCM信號(hào)。在1104可以通過把數(shù)字化信號(hào)分成頻率單元的FFT裝置獲得窗口信號(hào)的復(fù)合頻譜，其中每個(gè)頻率單元在小頻率范圍識(shí)別幅度和相位。
在1106，連續(xù)的背景或環(huán)境噪聲估計(jì)被確定。背景噪聲估計(jì)可以包括在每個(gè)頻率單元的聲功率的平均。為了防止瞬時(shí)的偏差噪聲估計(jì)，在功率的異常或不可預(yù)知的增加期間噪聲估計(jì)處理可以被禁止。當(dāng)瞬時(shí)背景噪聲超過平均背景噪聲的值大于預(yù)定分貝值時(shí)，瞬時(shí)檢測1108禁止背景噪聲估計(jì)。
在1110當(dāng)與瞬時(shí)道路噪聲模型一致的一對聲音事件被檢測時(shí)，瞬時(shí)道路噪聲可以被檢測?？梢酝ㄟ^聲音事件頻譜形狀或其他屬性識(shí)別聲音事件，并且當(dāng)聲音事件的時(shí)間間隔符合一對瞬時(shí)道路噪聲的建模的時(shí)間間隔或符合根據(jù)車輛的軸距長度和車輛的速度計(jì)算的時(shí)間間隔時(shí)，一對聲音事件可以被確認(rèn)為屬于一對瞬時(shí)道路噪聲。此外，瞬時(shí)道路噪聲的檢測時(shí)以以各種方式被限制。例如，如果檢測到元音或另一諧波結(jié)構(gòu)，則瞬時(shí)噪聲檢測方法可以把瞬時(shí)噪聲修正限定為低于或等于平均值的值。另一種選擇是僅在無語音片斷的時(shí)候允許更新平均瞬時(shí)道路噪聲模型或瞬時(shí)道路噪聲模型的屬性，例如建模的聲音事件的頻譜形狀或成對瞬時(shí)道路噪聲的時(shí)間間隔。如果語音或混合了噪聲片斷的語音被檢測，則平均瞬時(shí)道路噪聲模型或瞬時(shí)道路噪聲模型的屬性將不被更新。如果沒有檢測到語音，則通過各種方法更新瞬時(shí)道路噪聲模型，例如通過加權(quán)平均或leaky積分器。很多其他的可選屬性或限制也可以被用于模型。
如果在1110檢測到瞬時(shí)道路噪聲，則在1114執(zhí)行信號(hào)分析，從類似噪聲的片斷中區(qū)別或標(biāo)記語音信號(hào)。通過如下方面可以識(shí)別語音信號(hào)(1)它們頻帶的狹窄寬度或峰值；(2)主要諧振，也稱為共振峰，其可以由說話人的元音區(qū)域形狀產(chǎn)生；(3)速率，在該速率，特定特征隨時(shí)間改變(即，時(shí)間-頻率模型可以基于如何隨時(shí)間改變被用于識(shí)別語音信號(hào))；以及當(dāng)多個(gè)檢測器或麥克風(fēng)被使用時(shí)，(4)檢測器或麥克風(fēng)的輸出信號(hào)的相關(guān)性、差異或相似性。
為了克服瞬時(shí)道路噪聲的影響，在1116噪聲基本上從噪聲頻譜中移除或抑制。在1116使用的一種典型方法是把瞬時(shí)道路噪聲模型增加到記錄的或建模的連續(xù)噪聲。在功率譜中，建模的噪聲基本上通過上述方法和系統(tǒng)從修正的頻譜中移除。如果主要的語音信號(hào)被瞬時(shí)道路噪聲掩蔽，或被連續(xù)噪聲掩蔽，則在1118可以使用傳統(tǒng)的或修正的內(nèi)插器來重建語音信號(hào)。在1120可以使用時(shí)間序列合成把信號(hào)功率轉(zhuǎn)化到時(shí)域。結(jié)果是瞬時(shí)道路噪聲已經(jīng)基本上從其中移除的重構(gòu)的語音信號(hào)。如果在1110沒有檢測到瞬時(shí)道路噪聲，信號(hào)可以直接在1120轉(zhuǎn)化到時(shí)域，以提供重建的語音信號(hào)。
圖11中所示的方法可以在信號(hào)承載介質(zhì)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如存儲(chǔ)器)中被編碼，在例如一個(gè)或多個(gè)集成電路的設(shè)備內(nèi)編程，或被控制器或計(jì)算機(jī)處理。如果方法通過軟件執(zhí)行，則軟件可以駐留于存在或連接到瞬時(shí)道路噪聲檢測器102的存儲(chǔ)器中、通信接口或任何其他類型的連接到或存在于聲音增強(qiáng)系統(tǒng)100或1000的非易失或易失存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器可以包括順序的執(zhí)行指令列表用于執(zhí)行邏輯功能?？梢酝ㄟ^數(shù)字電路、源代碼、模擬電路、例如模擬電子或音頻或視頻信號(hào)的模擬源執(zhí)行邏輯功能。軟件可以被包含在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或信號(hào)承載介質(zhì)中，通過或連接到指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備來使用。這樣的系統(tǒng)可以包括基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，包含處理器的系統(tǒng)，或其他能夠從指令可執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或也可以執(zhí)行指令的設(shè)備中選擇性的取得指令的系統(tǒng)。
“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”，“機(jī)器可讀介質(zhì)”，“傳播信號(hào)”介質(zhì)，和/或“信號(hào)承載介質(zhì)”可以包括任何包含、存儲(chǔ)、傳播或傳送軟件的裝置，用于通過或連接到指令可執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備來使用。機(jī)器可讀介質(zhì)可選擇為，但不限定為電、磁、光、電磁、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或傳播介質(zhì)。機(jī)器可讀介質(zhì)例子的不完全列表可以包括電連接，“電”具有一個(gè)或多個(gè)電線，便攜的磁盤或光盤，易失的存儲(chǔ)器例如隨機(jī)接入存儲(chǔ)器“RAM”(電)，只讀存儲(chǔ)器“ROM”(電)，可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM或閃存)(電)，光纖(光)。機(jī)器可讀介質(zhì)也可以包括有形的介質(zhì)，與軟件可以以圖像或其他格式(例如通過光掃描)被電性存儲(chǔ)一樣，可以在上面進(jìn)行軟件印刷，然后編譯，和/或解釋或其他處理。所處理的介質(zhì)可以然后被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器存儲(chǔ)器。
上述系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)從一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)或檢測器接收的信號(hào)?？梢允褂孟到y(tǒng)的多種組合來識(shí)別和追蹤瞬時(shí)道路噪聲。除了為可能是一對瞬時(shí)道路噪聲成分的聲音事件擬合函數(shù)外，系統(tǒng)可以檢測并分離具有比建模的聲音事件能量高的信號(hào)的任何部分。上述系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)也可以被用于可選擇的聲音增強(qiáng)邏輯。
其他可選擇的聲音增強(qiáng)系統(tǒng)包括上述結(jié)構(gòu)和功能的組合。這些聲音增強(qiáng)系統(tǒng)由上述或附圖中所示的結(jié)構(gòu)或功能的任意組合形成。系統(tǒng)也可以以軟件或硬件的形式被實(shí)現(xiàn)。硬件可以包括具有易失和/或非易失存儲(chǔ)器的處理器或控制器，并且也可以包括通過無線和/或硬件介質(zhì)到外圍設(shè)備的接口。
聲音增強(qiáng)系統(tǒng)可以容易的適應(yīng)于任何技術(shù)或設(shè)備。某些聲音增強(qiáng)系統(tǒng)或部件可以如圖12所示連接或耦合到車輛，可以把語音和其他聲音轉(zhuǎn)為為可以被傳輸?shù)竭h(yuǎn)程位置的裝置，例如路上運(yùn)輸和無線電話和圖13中所示的音頻設(shè)備，以及易受瞬時(shí)噪聲影響的其他通信系統(tǒng)。
聲音增強(qiáng)系統(tǒng)改進(jìn)了所處理聲音的感知質(zhì)量。邏輯可以實(shí)時(shí)的或在一段延時(shí)后自動(dòng)的獲知和編碼與瞬時(shí)道路噪聲相關(guān)的噪聲的形狀和形式。通過追蹤選定的屬性，存儲(chǔ)器系統(tǒng)使用臨時(shí)或永久存儲(chǔ)瞬時(shí)道路噪聲所選屬性可以消除、基本上消除或抑制瞬時(shí)道路噪聲。聲音增強(qiáng)系統(tǒng)也可以抑制連續(xù)噪聲和/或尖叫聲、叫聲、滴答聲、水滴聲、怦然聲、音調(diào)或其他可能在聲音增強(qiáng)系統(tǒng)中產(chǎn)生的人為聲音并在需要的時(shí)候重建聲音。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員清楚在本發(fā)明的范圍內(nèi)多種其他實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)也是可能的。因此，本發(fā)明根據(jù)附加的權(quán)利要求和其等價(jià)物來限定。
權(quán)利要求
1.一種抑制信號(hào)中瞬時(shí)道路噪聲的系統(tǒng)，包括瞬時(shí)道路噪聲檢測器，適合于在所述信號(hào)中檢測瞬時(shí)道路噪聲的存在；以及瞬時(shí)道路噪聲衰減器，用于基本上移除在所接收的信號(hào)中檢測到的道路瞬時(shí)噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述瞬時(shí)道路噪聲檢測器包括瞬時(shí)道路噪聲的模型并且其中所述瞬時(shí)道路噪聲檢測器適合于將所述信號(hào)的屬性與所述模型的屬性進(jìn)行比較，當(dāng)所述瞬時(shí)道路噪聲檢測器確定所述信號(hào)的屬性基本上與所述模型的屬性一致時(shí)，所述瞬時(shí)道路噪聲檢測器檢測到信號(hào)中瞬時(shí)道路噪聲的存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述模型包括頻譜分量和時(shí)間分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述時(shí)間分量包括第一聲音事件和被時(shí)間段分離的基本上相同的第二聲音事件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述第一聲音事件和所述第二聲音事件之間的時(shí)間段是以車輛行進(jìn)的速度和車輛的前輪與后輪之間的距離為依據(jù)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述第一聲音事件和所述第二聲音事件之間的時(shí)間段是以車輛行進(jìn)的實(shí)際速度和車輛的軸距長度的計(jì)算為依據(jù)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述第一聲音事件和所述第二聲音事件之間的時(shí)間段是由適應(yīng)性模型決定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述頻譜分量包括與瞬時(shí)道路噪聲相關(guān)的聲音事件的頻譜形狀的一個(gè)或多個(gè)屬性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，與瞬時(shí)道路噪聲相關(guān)的聲音事件的頻譜形狀的屬性包括在相對較低頻率范圍具有峰值強(qiáng)度的寬帶頻率響應(yīng)。
10.一種檢測信號(hào)中瞬時(shí)道路噪聲存在的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，所述瞬時(shí)道路噪聲檢測器包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于把接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；窗口函數(shù)產(chǎn)生器，用于把所述信號(hào)分成多個(gè)單獨(dú)分析窗口；轉(zhuǎn)換模塊，用于把來自時(shí)域信號(hào)的單獨(dú)分析窗口轉(zhuǎn)換為頻域短期頻譜；以及模型器，用于產(chǎn)生和/或存儲(chǔ)瞬時(shí)道路噪聲的模型屬性，把轉(zhuǎn)換的所述分析窗口的短期頻譜的屬性與所述模型屬性進(jìn)行比較，從而確定瞬時(shí)道路噪聲是否存在于所述接收的信號(hào)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器把所述接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述窗口函數(shù)產(chǎn)生器是漢明窗口函數(shù)產(chǎn)生器。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述轉(zhuǎn)換模塊在單獨(dú)分析窗口上執(zhí)行快速傅立葉變換。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述模型屬性包括瞬時(shí)道路噪聲特有的時(shí)間特性。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述模型屬性包括瞬時(shí)道路噪聲特有的頻譜特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述模型屬性包括瞬時(shí)道路噪聲特有的時(shí)間和頻譜特性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述模型屬性包括被相對較短時(shí)間段分離的具有基本上相同頻譜特性的兩個(gè)聲音事件的存在。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，所述模型屬性包括所述兩個(gè)聲音事件的頻譜形狀特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，其中，在時(shí)域-頻域上對信號(hào)的所選部分?jǐn)M合函數(shù)，以估計(jì)所述兩個(gè)聲音事件的頻譜-時(shí)間形狀特性。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的瞬時(shí)道路噪聲檢測器，進(jìn)一步包括殘留衰減器，用于追蹤所述信號(hào)的功率譜，并且當(dāng)信號(hào)功率的較大增加被檢測到時(shí)，基于之前時(shí)間段在低頻范圍內(nèi)的信號(hào)的平均頻譜功率，將低頻范圍內(nèi)的發(fā)送功率限定到預(yù)定值。
21.一種從信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲的方法，包括建模瞬時(shí)道路噪聲的特性；分析所述信號(hào)以確定所述信號(hào)的特性是否對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的建模的特性；以及從所述信號(hào)中基本上移除對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲的所述建模的特性的接收信號(hào)的特性。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，具中，瞬時(shí)道路噪聲的建模的特性包括在時(shí)間上分離的兩個(gè)聲音事件的聲對。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，包括聲對的兩個(gè)聲音事件被一段時(shí)間分離，所述一段時(shí)間對應(yīng)于以某一速率行進(jìn)的車輛的前輪撞擊障礙物和車輛的后輪撞擊障礙物之間的時(shí)間長度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述車輛具有某一長度的軸距，并且其中，所述軸距的長度和車輛行進(jìn)的速率是已知的，所述方法進(jìn)一步包括基于所述軸距的長度和車輛行進(jìn)的速率計(jì)算對應(yīng)于瞬時(shí)道路噪聲聲對的兩個(gè)聲音事件之間的時(shí)間間隔。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括建模包括特征為瞬時(shí)道路噪聲的聲對的兩個(gè)聲音事件之間的時(shí)間間隔。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，使用leaky積分器建模瞬時(shí)道路噪聲聲對的時(shí)間間隔。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，瞬時(shí)道路噪聲的所述建模的特性進(jìn)一步包括包含與瞬時(shí)道路噪聲相關(guān)的聲對的聲音事件的頻譜形狀屬性。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述聲音事件的頻譜形狀屬性包括集中在相對較低頻率的具有峰值能量水平的寬帶事件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聲音增強(qiáng)系統(tǒng)，用于改進(jìn)所處理聲音信號(hào)的感知質(zhì)量。該系統(tǒng)通過從由麥克風(fēng)記錄的或來自其他源的聲音信號(hào)中移除不想要的噪聲來改進(jìn)所接收的聲音信號(hào)的感知質(zhì)量。特別是，該系統(tǒng)移除發(fā)生在信號(hào)源環(huán)境但與語音無關(guān)的聲音。該系統(tǒng)尤其適用于從記錄在運(yùn)動(dòng)中車輛的語音信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲。瞬時(shí)道路噪聲包括可以被建模的通用時(shí)間和頻譜特性。瞬時(shí)道路噪聲檢測器使用該模型來檢測聲音信號(hào)中瞬時(shí)道路噪聲的存在。如果瞬時(shí)道路噪聲被發(fā)現(xiàn)存在，則提供瞬時(shí)道路噪聲衰減器用于從信號(hào)中移除瞬時(shí)道路噪聲。
文檔編號(hào)H04R3/02GK1956058SQ20061016461
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者P·A·赫瑟林頓, S·A·帕蘭杰佩 申請人:哈曼貝克自動(dòng)系統(tǒng)-威美科公司