專利名稱：濾除聲音噪聲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種噪聲濾除方法，且特別是有關(guān)于一種濾除麥克風(fēng)聲音 噪聲的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子科技的日新月異，各種電子產(chǎn)品不斷推陳出新，其中手機(jī)、個 人數(shù)字助理及筆記本電腦等便攜式電子裝置憑借其輕薄短小及方便攜帶的優(yōu) 勢，而逐漸成為現(xiàn)代人生活中不可或缺的工具之一。在這些便攜式電子裝置 中，手機(jī)具有即時通信，不受時間、地點限制的特性，因此也逐漸取代傳統(tǒng) 電話，成為人與人間最便利、最快速的通信工具。另一方面，個人數(shù)字助理 或筆記本電腦亦可通過安裝即時通信軟件，而通過網(wǎng)絡(luò)的傳輸提供即時通信 的功能，提供人們進(jìn)行通信的另 一條途徑。
目前便攜式電子裝置在執(zhí)行即時通信功能時，其收音器的效能及穩(wěn)定性 均已獲得提升，不論是在惡劣的環(huán)境下抑或是在高速移動中，都能保持清晰 流暢的通話質(zhì)量。然而，就是因為收音器的聲音清晰度提高，連帶地也會使 其收音質(zhì)量極易受到環(huán)境中噪音的影響，當(dāng)發(fā)話者撥打電話時，其說話的聲 音和周圍環(huán)境的噪音都會傳到收音器中，并通過便攜式電子裝置的通信連接
傳到接聽者的耳朵里。若是在一般室內(nèi)的環(huán)境中，環(huán)境噪音較小，對通話質(zhì) 量的影響還不會很大，但如果旁邊是喧囂的人群或者是有汽機(jī)車駛過，接聽 者就很難聽得清楚發(fā)話者的聲音，特別是當(dāng)便攜式電子裝置處于免持聽筒的 擴(kuò)音模式下的時候。
為了解決上述問題，現(xiàn)行的一種解決方案是在便攜式電子裝置中設(shè)定一 個聲音振幅的閾值，當(dāng)其所接收的聲音信號中單一頻率的振幅大于此閾值時， 此頻率的聲音信號才會被傳輸，若噪音很小且其振幅沒有超過閾值時，噪音 就會先被濾除以提高通話質(zhì)量，但若噪音相當(dāng)大且超過閾值時，這些噪音仍 然會被傳輸，結(jié)果還是無法根本解決噪音干擾的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種濾除聲音噪聲的方法，通過選擇收音較佳的 主收音器，并利用周圍其他收音器所接收到的聲音信號濾除主收音器的聲音 噪聲，使收音效果達(dá)到最佳化。
為達(dá)上述或其他目的，本發(fā)明提出一種濾除聲音噪聲的方法，適用于電
子裝置，該方法包括下列步驟a.利用收音器陣列接收一音源所發(fā)出聲音信 號，此收音器陣列包括多個收音器；b.分析聲音信號，選擇收音器陣列中至 少一個收音較佳的第一收音器，以及至少一個收音較差的第二收音器。其中， 收音較差的第二收音器可包括收音器陣列中除第一收音器以外的收音器；c. 利用第二收音器所接收的第二聲音信號濾除第一收音器所接收的第一聲音信
號中的噪聲，獲得濾除噪聲的聲音信號。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的步驟b還包括分析聲音信號，于第一收 音器中選擇收音最佳的第一收音器，以及于第二收音器中選擇收音最差的第 二收音器。步驟c則還包括利用收音最差的第二收音器所接收的第二聲音信 號濾除收音最佳的第一收音器所接收的第一聲音信號中的噪聲，獲得濾除噪 聲的聲音信號。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的步驟c包括將第一聲音信號及第二聲音 信號個別乘上第一系數(shù)及第二系數(shù)后相加，而以相加結(jié)果做為濾除噪聲的聲 音信號。
在本發(fā)明的一實施例中，在上述的步驟c之前，還包括判斷第一系數(shù)及 第二系數(shù)是否已于先前被記錄，若有，則載入先前記錄的第一系數(shù)及第二系 數(shù)，若無，則初始化第一系數(shù)及第二系數(shù)。
在本發(fā)明的一實施例中，上述步驟c之后，還包括步驟d.:判斷聲音信 號的音質(zhì)是否達(dá)到一預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，若聲音信號的音質(zhì)未達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則 調(diào)整第一系數(shù)及第二系數(shù)的大小，重新計算聲音信號，并記錄第一系數(shù)及第 二系數(shù)的大小；反之，若聲音信號的音質(zhì)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則記錄第一系數(shù)及 第二系數(shù)的大小。
在本發(fā)明的一實施例中，上述調(diào)整第一系數(shù)及第二系數(shù)的大小，重新計 算聲音信號的步驟之后，還包括重復(fù)執(zhí)行步驟c、 d，直到聲音信號的音質(zhì)達(dá) 到該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為止，或是重復(fù)執(zhí)行步驟a-d,重新選擇收音器陣列中收音較 佳的第一收音器及收音較差的第二收音器，并計算聲音信號，直到聲音信號的音質(zhì)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為止。
在本發(fā)明的一實施例中，上述步驟C之前，還包括先初始化第一系數(shù)及 第二系數(shù)，或是先載入先前記錄的第 一 系數(shù)及第二系數(shù)。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的音源包括由使用者發(fā)出的聲音，而上述
的>]欠音器則包4舌指向寸生麥克風(fēng)(unidirectional microphone )。
在本發(fā)明的 一 實施例中，上述分析聲音信號的方法包括高斯混合模型 (Gauss ian mixture model, G應(yīng))、最小化分類錯誤(Minimum Class if icat ion Error, MCE )、向量量化編碼(Vector Quantization, VQ)及混合高斯混合 模型/支持向量機(jī)(Hybrid Gaussian mixture model/Support vector machine, Hybrid G固/SVM)其中之一。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的電子裝置包括手機(jī)、個人數(shù)字助理及筆 記本電腦其中之一。
本發(fā)明因采用以收音器陣列接收聲音信號的結(jié)構(gòu)，在檢測聲音信號的初， 先選擇收音較佳的收音器做為主收音裝置，并利用收音較差的一個或多個收 音器所;險測到的聲音信號來濾除主收音裝置所接收的聲音信號中的噪聲，而 能夠有效濾除聲音噪聲，提高收音質(zhì)量。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1是依照本發(fā)明的一實施例所示的濾除聲音噪聲方法的示意圖。 圖2是依照本發(fā)明的 一 實施例所示的濾除聲音噪聲的方法流程圖。 圖3是依照本發(fā)明另 一 實施例所示的濾除聲音噪聲的方法流程圖。 圖4是依照本發(fā)明又一實施例所示的濾除聲音噪聲的方法流程圖。 主要元件符號說明 100:電子裝置 110:處理器 120:發(fā)話者
sno-S"0:本發(fā)明一實施例的濾除聲音噪聲的方法的各步驟 S310-S3M:本發(fā)明另一實施例的濾除聲音噪聲的方法的各步驟 S"0-S"0:本發(fā)明又一實施例的濾除聲音噪聲的方法的各步驟
具體實施例方式
傳統(tǒng)使用單一組收音器接收聲音信號的方式極易因為接收到周圍環(huán)境的 噪聲而影響其收音質(zhì)量，且由于收音器的收音范圍具有一定的方向性， 一旦 使用者的發(fā)話方向偏離此收音范圍時，更將使得收音質(zhì)量大幅降低，甚至無 法收聽。據(jù)此，本發(fā)明即通過在電子裝置中增設(shè)多組收音器以擴(kuò)大收音范圍， 并同時參考各組收音器所接收的聲音信號來濾除或抑制聲音噪聲，而達(dá)到提 升收音質(zhì)量的目的。為了使本發(fā)明的內(nèi)容更為明了，以下特舉實施例作為本 發(fā)明確實能夠據(jù)以實施的范例。
圖1是依照本發(fā)明的一實施例所示的濾除聲音噪聲方法的示意圖。請參
照圖1，本實施例系通過在電子裝置100中配置多組收音器(包括收音器A、 B、 C、 D)，而形成一組收音器陣列來接收聲音信號，藉以增加電子裝置100 的收音范圍。其中，電子裝置例如是手機(jī)、個人數(shù)字助理或是筆記本電腦等 便攜式電子裝置，而不限制其范圍。
各個收音器在接收到發(fā)話者12G所發(fā)出的聲音信號后，即會將聲音信號 傳送至電子裝置100的處理器110中，以執(zhí)行聲音噪聲的濾除揭:作，以下即 就此濾除聲音噪聲的步驟舉一實施例詳細(xì)說明。
圖2是依照本發(fā)明的一實施例所示的濾除聲音噪聲的方法流程圖。請同 時參照圖l及圖2,本實施例適用于如上述實施例中的電子裝置100,通過電 子裝置100的處理器110綜合多個收音器(包括收音器A、 B、 C、 D)所接收 到的聲音信號，而濾除聲音信號中的噪聲，其步驟如下
首先，在步驟S210中，利用收音器陣列檢測由音源所發(fā)出聲音信號。此 音源例如是由使用者發(fā)出的聲音，或是其他發(fā)音裝置發(fā)出的聲音，而不限制 其范圍。
接著，在步驟SMO中，則進(jìn)一步分析所;險測到的聲音信號，以從收音器
陣列中選出至少 一個收音較佳的第 一收音器，以及至少 一個收音較差的第二
收音器。其中，上述分析聲音信號的方法包括高斯混合模型(Gaussian mixture model, G應(yīng))、最小化分類錯誤(Minimum Classification Error, MCE)、向量量化編碼(Vector Quantization, VQ )或混合高斯混合才莫型/支 持向量機(jī)(Hybrid Gaussian mixture model/Support vector machine, Hybrid G固/SVM)等，而利用這些方法即可在收音器陣列中選出接收聲音信號質(zhì)量較佳或是增益較大的收音器，以做為接收主要聲音信號的收音器，同時也能選 出接收聲音信號質(zhì)量較差或是增益較小的收音器，而用以濾除主要聲音信號 中的噪聲。
舉例來說，在圖1的電子裝置100的收音器陣列中，距離發(fā)話者120較 近的收音器為收音器B及D，因此在周圍環(huán)境噪聲正常分布的情況下，收音 器B及D的收音質(zhì)量會較收音器A及C的收音質(zhì)量為佳，因此可做為接收主 要聲音信號的收音器，其中又以最接近且正對著發(fā)話者120的收音器B的收 音質(zhì)量為最佳。相對地，收音器A及C為收音較差的收音器，其所接收的聲 音信號即可用來濾除主要聲音信號中的噪聲，其中又以背對著發(fā)話者120且 距離發(fā)話者120最遠(yuǎn)的收音器C的收音質(zhì)量最差。
值得一提的是，雖然上述內(nèi)容中為選擇至少一個收音最佳及最差的收音 器以進(jìn)行聲音噪聲的濾除，但在實際的應(yīng)用中可是裝置的運(yùn)算能力及電功率 模式來決定參與運(yùn)算的收音器數(shù)量。舉例來說，電子裝置可選擇收音較佳的 多個收音器做為接收主要聲音信號的收音器，同時也選^^收音較差的多個收 音器(可能為收音器陣列中除了收音較佳的收音器之外其余的收音器)來濾除 主要聲音信號中的噪聲。另一方面，對于電量有限的手持裝置來說，也可僅 自收音較佳的收音器中選擇一個收音最佳的收音器做為接收主要聲音信號的 收音器，而自收音較差的收音器中選擇一個收音最差的收音器來濾除主要聲 音信號中的噪聲，以達(dá)到精筒運(yùn)算程序及電力消耗的目的，以上兩種方法均 可達(dá)到本發(fā)明濾除聲音噪聲的功效。
而在分析選擇主、次要收音器之后，在步驟S230中，即可利用第二收音 器所接收的第二聲音信號來濾除第一收音器所接收的第一聲音信號中的噪 聲，而獲得濾除噪聲的聲音信號。在使用者通話的過程中，為了應(yīng)付隨時可 能發(fā)生的通話環(huán)境改變，例如使用者更換通話姿勢或移動至另一通話場所中， 上述步驟將被重復(fù)地執(zhí)行，以求通話質(zhì)量達(dá)到最佳化。
值得一提的是，本發(fā)明亦包括在濾除噪聲之后，進(jìn)一步判斷聲音信號是 否達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，而據(jù)以動態(tài)調(diào)整上述第一系數(shù)及第二系數(shù)的大小，以使本 發(fā)明濾除噪聲的效果達(dá)到最佳，以下則另舉一實施例詳細(xì)說明。
圖3是依照本發(fā)明另一實施例所示的濾除聲音噪聲的方法流程圖。請參 照圖3,本實施例適用于如上述實施例中的電子裝置100,通過電子裝置IOO 的處理器110綜合多個收音器所接收到的聲音信號，而能夠有效濾除聲音信號中的噪聲，其步驟如下
首先，在步驟S310中，利用收音器陣列檢測由 一個音源所發(fā)出聲音信號， 而在步驟S320中，則進(jìn)一步分析所檢測到的聲音信號，以從收音器陣列中選 出至少一個收音較佳的第一收音器，以及至少一個收音較差的第二收音器。 以上步驟均與前述實施例的步驟S210及S220相同或相似，故其詳細(xì)內(nèi)容在 此不再贅述。
而值得注意的是，本實施例在步驟S330中，還包括判斷是否需要初始化 系數(shù)a、 b,此系數(shù)即對應(yīng)于前述實施例中的第一系數(shù)及第二系數(shù)，而用以計 算濾除噪聲后的聲音信號。其中，在電子裝置剛開始^^測聲音信號時，即需 要先給定一組系數(shù)a、 b，以供電子裝置進(jìn)行后續(xù)聲音信號的計算，因此在步 驟S33Q中，若判斷需要初始化系數(shù)a、 b,則進(jìn)入步驟S340，進(jìn)行系數(shù)a、 b 的初始化操作；反之，若判斷不需要初始化系數(shù)a、 b，則代表先前已提供并 記錄最佳化的系數(shù)a、 b,此時即可進(jìn)入步驟S350,下載先前記錄的系數(shù)a、 b。
在初始化或下載系數(shù)a、 b的后即可利用此下載系數(shù)a、 b計算聲音信號， 而在步驟S360中，即將第一聲音信號Pmic及第二聲音信號Smic個別乘上系 數(shù)a及系數(shù)b后相加，而以相加結(jié)果做為濾除噪聲的聲音信號MICin,其關(guān) 系式如下
w mw 肌c \ /
在濾除噪聲之后，在步驟S370中，則進(jìn)一步判斷聲音信號是否達(dá)到預(yù)設(shè) 標(biāo)準(zhǔn)。其中，若判斷聲音信號已達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則代表目前給定的系數(shù)a、 b用 以濾除噪聲的效果已達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)，因此在步驟S390中，即可將這組系^ta、 b記錄在電子裝置的存儲媒體中，等待做為后續(xù)檢測到新的聲音信號時載入 使用，而利用這組系數(shù)a、 b所計算的聲音信號則將輸出至電子裝置；而若判 斷聲音信號未達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則代表先前給定的系數(shù)a、 b并非最佳，此時則進(jìn) 入步驟S380,由電子裝置先將聲音信號輸出后，動態(tài)調(diào)整系數(shù)a、 b的大小 后并存儲，以待接收到下一筆聲音信號后，能再接著執(zhí)行步驟S310、 S320、 S330、 S350、 S360及S370,其中同樣于步驟S370中再度判斷聲音信號是否 到達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，若仍未到達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)則再進(jìn)入步驟S380中輸出聲音信號并再 對系數(shù)a、 b進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；而若本次的聲音信號已到達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則可進(jìn)入 S390直接將系數(shù)a、 b存儲起來，以于后續(xù)步驟的中還能直接取用調(diào)整過后的系凄史a、 b。
然而，如同先前實施例所述，為了應(yīng)付通話環(huán)境改變，在步驟S380或步 驟S390中，當(dāng)利用系數(shù)a、 b計算并輸出聲音信號之后，將會返回步驟S310, 重新選擇收音器陣列中收音最佳的第一收音器及收音最差的第二收音器，并 計算聲音信號，直到該聲音信號的音質(zhì)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為止。
另一方面，圖4是依照本發(fā)明又一實施例所示的濾除聲音噪聲的方法流 程圖。請參照圖4，本實施例的步驟S410-S470均與前述實施例的步驟 S310-S37G的內(nèi)容相同或相似，故其詳細(xì)內(nèi)容在此不再贅述。然而，本實施 例在步驟S480中調(diào)整完系數(shù)a、 b的大小之后，則是返回步驟S460，重新計 算直到聲音信號的音質(zhì)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后，才進(jìn)入步驟S490存儲系數(shù)a、 b并 將聲音信號輸出。若與前述實施例比較，本實施例會將系數(shù)a、 b重復(fù)調(diào)整至 能夠使聲音訊的質(zhì)量到達(dá)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后才輸出的方式，可使聲音信號的音質(zhì)不 需經(jīng)過一段調(diào)整過渡期，而能較快地被調(diào)整到使用者所要求的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。
綜上所述，在本發(fā)明的濾除聲音噪聲的方法中，通過選^r至少一個接收 聲音信號質(zhì)量較佳的收音器做為接收主要聲音信號的收音器，并選擇至少一 個接收聲音信號質(zhì)量較差的收音器用以濾除主要聲音信號中的噪聲，因此可 有效濾除聲音噪聲。若將本發(fā)明的方法應(yīng)用于電子裝置的通話功能上，則可 大幅提升通話質(zhì)量，增加通話的舒適性。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明。任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 可進(jìn)行各種更動與修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以所提出的權(quán)利要求的范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種濾除聲音噪聲的方法，適用于一電子裝置，該方法包括下列步驟a. 利用一收音器陣列接收一音源所發(fā)出的一聲音信號，其中該收音器陣列包括多個收音器；b. 分析該聲音信號，選擇該收音器陣列中收音較佳的至少一第一收音器，以及收音較差的至少一第二收音器；以及c. 利用該至少一第二收音器所接收的至少一第二聲音信號濾除該至少一第一收音器所接收的至少一第一聲音信號中的噪聲，獲得濾除噪聲的該聲音信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的濾除聲音噪聲的方法，其中于該步驟b.的中該至 少 一 第 一收音器為該收音器陣列中收音最佳的收音器。
3. 如權(quán)利要求1所述的濾除聲音噪聲的方法，其中于該步驟b.的中該至 少一第二收音器為該收音器陣列中收音最差的收音器。
4. 如權(quán)利要求1所述的濾除聲音噪聲的方法，其中該至少一第二收音器 包括該收音器陣列中除該至少 一 第 一收音器以外的收音器。
5. 如權(quán)利要求1所述的濾除聲音噪聲的方法，其中該步驟c.包括 將該至少一第一聲音信號及該至少一第二聲音信號個別乘上一第一系數(shù)及一第二系數(shù)后相加，而以相加結(jié)果做為濾除噪聲的該聲音信號。
6. 如權(quán)利要求5所述的濾除聲音噪聲的方法，其中在該步驟c之前，還 包括判斷該第一系數(shù)及該第二系數(shù)是否已于先前被記錄，若有，則載入先前 記錄的該第一系數(shù)及該第二系數(shù)，若無，則初始化該第一系數(shù)及該第二系數(shù)。
7. 如權(quán)利要求5所述的濾除聲音噪聲的方法，其中該步驟c之后，還包括d. 判斷該聲音信號的音質(zhì)是否達(dá)到一預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；dl.若未達(dá)該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則調(diào)整該第一系數(shù)及該第二系數(shù)的大小，并記錄 該第一系數(shù)及該第二系數(shù)的大小；以及d2.若達(dá)該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則記錄該第一系數(shù)及該第二系數(shù)的大小。
8. 如權(quán)利要求7所述的濾除聲音噪聲的方法，其中在該步驟dl之后，還包括重復(fù)執(zhí)行該步驟c、 d，直到該聲音信號的音質(zhì)達(dá)到該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為止。
9. 如權(quán)利要求7所述的濾除聲音噪聲的方法，其中在該步驟dl之后，還 包括重復(fù)執(zhí)行該步驟a-d，直到該聲音信號的音質(zhì)達(dá)到該預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為止。
10. 如權(quán)利要求1所述的濾除聲音噪聲的方法，其中分析該聲音信號的方 法包括高斯混合模型(G醒)、最小化分類錯誤(MCE)、向量量化編碼(VQ) 及混合高斯混合模型/支持向量機(jī)(G薩/SVM)其中之一。
全文摘要
一種濾除聲音噪聲的方法，該方法首先利用收音器陣列的多個收音器檢測音源所發(fā)出聲音信號，接著分析各個收音器檢測到的聲音信號，而選擇收音器陣列中收音較佳的第一收音器，以及收音較差的第二收音器。最后則利用第二收音器所接收的第二聲音信號濾除第一收音器所接收的第一聲音信號中的噪聲，而獲得濾除噪聲的聲音信號。據(jù)此，可有效濾除聲音信號中的環(huán)境噪音，提升通話質(zhì)量。
文檔編號H04R3/00GK101442696SQ20071019381
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者陳明裕 申請人:宏達(dá)國際電子股份有限公司