專利名稱：處理音頻信號(hào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在通信會(huì)話期間處理音頻信號(hào)。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)允許用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)彼此通信。所述網(wǎng)絡(luò)可以例如是互聯(lián)網(wǎng)或公共交換電話網(wǎng)(PSTN)。音頻信號(hào)能夠在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間被傳送，以便從而允許用戶通過(guò)通信系統(tǒng)在通信會(huì)話中向彼此發(fā)送和接收音頻數(shù)據(jù)(例如，語(yǔ)音數(shù)據(jù))。
設(shè)備可以具有音頻輸出裝置，諸如用于將音頻信號(hào)輸出給用戶的揚(yáng)聲器。從揚(yáng)聲器輸出的音頻信號(hào)可以在呼叫期間從(一個(gè)或多個(gè))用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被接收到。所述揚(yáng)聲器也可以被使用來(lái)輸出來(lái)自其它音頻源的音頻信號(hào)。例如，所述設(shè)備可以是TV，在該情況下?lián)P聲器還將輸出TV音頻信號(hào)。
所述設(shè)備還可以具有音頻輸入裝置，諸如能夠被用來(lái)接收諸如來(lái)自用戶的語(yǔ)音這樣的音頻信號(hào)的話筒。用戶可以進(jìn)入與另一個(gè)用戶的通信會(huì)話，諸如私人呼叫(在呼叫中僅有兩個(gè)用戶)或會(huì)議呼叫(在呼叫中有兩個(gè)以上的用戶)。用戶的語(yǔ)音被在話筒處被接收、處理并且然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被傳送到呼叫中的(一個(gè)或多個(gè))其它用戶。
當(dāng)從揚(yáng)聲器輸出的音頻信號(hào)由話筒拾取時(shí)出現(xiàn)聲學(xué)回聲。用于解決此問(wèn)題的技術(shù)稱為聲學(xué)回聲消除(AEC)方法。回聲路徑中的甚高放大是在包括TV的免提設(shè)備上的嚴(yán)重 AEC問(wèn)題的源。在話筒處接收到的音頻信號(hào)的頻譜可能被某些狹窄部分支配，在所述狹窄部分中回聲路徑具有高增益，也被稱為諧振頻率。如果在兩側(cè)的回聲消除器具有泄漏，則它引起被稱為反饋或嘯叫的現(xiàn)象。當(dāng)呼叫具有相似特性的設(shè)備時(shí)，反饋能夠容易地出現(xiàn)，因?yàn)閮蓚?cè)將在所述頻譜的相同部分方面放大最多。這可能是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，并且將干涉通信以及在某些情況下致使呼叫無(wú)用。
為了減少聲學(xué)回聲的問(wèn)題，話筒通常被盡可能遠(yuǎn)離揚(yáng)聲器放置。例如，話筒可以被放置在揚(yáng)聲器的中間、或者放置在設(shè)備的角落里。這往好的方面改變了回聲路徑，但是將余留具有在呼叫期間造成擾動(dòng)的高回聲路徑增益的頻率。
其中多個(gè)話筒作為單個(gè)設(shè)備操作的立體聲話筒和話筒陣列的使用正變得愈加普遍。除了能夠在單個(gè)話筒中實(shí)現(xiàn)的之外，這些使得能夠使用提取的空間信息。當(dāng)使用這樣的設(shè)備時(shí)，用于抑制回聲的一個(gè)方法是在話筒處應(yīng)用波束形成器。話筒波束形成是這樣的過(guò)程其試圖通過(guò)應(yīng)用信號(hào)處理以增強(qiáng)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)期望方向的聲音來(lái)聚焦由話筒陣列所接收到的信號(hào)。這可以通過(guò)估計(jì)在話筒陣列處想要的信號(hào)從其被接收的角度(和距離)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)所謂的到達(dá)方向(“D0A”)信息能夠在波束形成過(guò)程之前被確定或者設(shè)置。在替換的情形中，使到達(dá)的期望方向適應(yīng)變化的情況可能是有利的，并且因此當(dāng)波束形成器被使用時(shí)，實(shí)時(shí)地執(zhí)行到達(dá)的期望方向的估計(jì)可能是有利的。自適應(yīng)波束形成器將多個(gè)權(quán)重 (或“波束形成器系數(shù)”)應(yīng)用到已接收的音頻信號(hào)。這些權(quán)重能夠適于考慮DOA信息來(lái)處理由所述多個(gè)話筒接收的音頻信號(hào)以形成“波束”，從而將高增益應(yīng)用到由話筒從期望的位置(即，期望的方向和距離)接收的期望的音頻信號(hào)，以及將低增益應(yīng)用在到任何其它(例如干涉的)信號(hào)源的方向中。雖然話筒波束形成器將嘗試抑制來(lái)自不需要的方向的回聲，但是話筒的數(shù)目以及話筒陣列的形狀和大小將限制波束形成器的效果，并且因此，不需要的回聲音頻信號(hào)被抑制了，但是仍然可聽(tīng)見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
波束形成還能夠被應(yīng)用于從揚(yáng)聲器輸出的信號(hào)一稱為播放波束形成。播放波束形成使用相長(zhǎng)干涉來(lái)從多個(gè)揚(yáng)聲器輸出或者“播放”音頻信號(hào)，使得音頻信號(hào)的幅度隨著橫跨房間的位置而變化。對(duì)于房間中的某些位置，音頻信號(hào)由于缺少相長(zhǎng)干涉或者由于相消干涉而具有低幅度。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到播放波束形成還能夠被用來(lái)改進(jìn)回聲消除。
在許多用戶設(shè)備(例如，TV)中，話筒通常被放置在揚(yáng)聲器布置中間。因此，相長(zhǎng)干涉的物理現(xiàn)象將使回聲相對(duì)于近端語(yǔ)音的幅度加倍，因?yàn)閬?lái)自每個(gè)揚(yáng)聲器的信號(hào)在到達(dá)話筒時(shí)對(duì)于所有頻率將是同相的。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到相消干涉能夠被利用來(lái)顯著地減少在話筒處接收的揚(yáng)聲器回聲。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種在設(shè)備處處理音頻信號(hào)的方法，所述方法包括確定要被應(yīng)用于音頻信號(hào)的波束形成器濾波系數(shù)；將波束形成器濾波系數(shù)應(yīng)用到所述音頻信號(hào)；從音頻輸出裝置輸出經(jīng)濾波的音頻信號(hào)，所述音頻輸出裝置包括與所述設(shè)備耦合的多個(gè)揚(yáng)聲器；以及在與所述設(shè)備耦合的話筒處接收從音頻輸出裝置輸出的經(jīng)濾波的音頻信號(hào)，其中，所述濾波系數(shù)被確定使得經(jīng)濾波的音頻信號(hào)當(dāng)在所述話筒處被接收時(shí)被抑制了。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括確定位置信息，所述位置信息定義了話筒相對(duì)于揚(yáng)聲器的位置，并且使用該位置所述信息來(lái)確定波束形成器濾波系數(shù)。所述位置信息可以包括話筒相對(duì)于揚(yáng)聲器的角度和距離。確定位置信息的步驟可以包括確定對(duì)于從相應(yīng)的揚(yáng)聲器輸出的經(jīng)濾波的音頻信號(hào)中的每一個(gè)到達(dá)話筒的時(shí)間延遲。所述位置信息可以在經(jīng)濾波的音頻信號(hào)被從音頻輸出裝置輸出時(shí)被實(shí)時(shí)地確定。替換地，可以通過(guò)從在所述設(shè)備處的存儲(chǔ)裝置中檢索已知的位置信息來(lái)確定該位置信息。優(yōu)選地，波束形成器濾波系數(shù)定義了用于應(yīng)用到音頻信號(hào)的相應(yīng)的濾波器。所述相應(yīng)的濾波器可以被確定使得經(jīng)濾波的音頻信號(hào)在一定頻率上在話筒處相對(duì)于彼此是反相的。優(yōu)選地，所述波束形成器濾波系數(shù)定義了將被應(yīng)用到音頻信號(hào)的頻率相關(guān)相移。在一個(gè)實(shí)施例中，將被濾波的音頻信號(hào)在單個(gè)通道上在所述設(shè)備處被接收。在另一個(gè)實(shí)施例中，將被濾波的音頻信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立通道上在所述設(shè)備處被接收。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于處理音頻信號(hào)的設(shè)備，所述設(shè)備包括波束形成裝置，用于確定要被應(yīng)用于音頻信號(hào)的濾波系數(shù)，并且用于將所述濾波系數(shù)應(yīng)用到音頻信號(hào)；以及音頻輸出裝置，其包括用于輸出經(jīng)濾波的音頻信號(hào)的多個(gè)揚(yáng)聲器，所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)在與所述設(shè)備耦合的話筒處被接收，其中，所述濾波系數(shù)被確定使得經(jīng)濾波的音頻信號(hào)當(dāng)在話筒處被接收時(shí)被抑制了。
優(yōu)選地，所述設(shè)備包括用于確定位置信息的裝置，所述位置信息定義了話筒相對(duì)于揚(yáng)聲器的位置。
在一個(gè)實(shí)施例中，波束形成器是自適應(yīng)的并且被配置成使用在經(jīng)濾波的音頻信號(hào)被從音頻輸出裝置輸出時(shí)被實(shí)時(shí)地確定的位置信息。
優(yōu)選地，話筒被集成到所述設(shè)備中，或者話筒經(jīng)由有線或無(wú)線連接被耦合到所述設(shè)備。
所述設(shè)備可以是以下中的一個(gè)電視機(jī)；移動(dòng)電話；個(gè)人數(shù)字助理；個(gè)人計(jì)算機(jī); 或平板計(jì)算機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于處理音頻信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被體現(xiàn)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，并且被配置成當(dāng)在設(shè)備的處理器上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行在上文所描述的方法。


為了更好地理解本發(fā)明以及為了示出本發(fā)明可以如何被付諸實(shí)施，現(xiàn)將通過(guò)例子對(duì)以下圖進(jìn)行參考，在圖中圖I示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的通信系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備的示意圖；圖3a示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的揚(yáng)聲器模塊的示意圖；圖3b示出了設(shè)備的示例性環(huán)境。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的以下實(shí)施例中，描述了一種技術(shù)，其中通過(guò)利用相消干涉來(lái)增加對(duì)于嘯叫和高回聲路徑增益的魯棒性，從揚(yáng)聲器布置輸出的音頻信號(hào)在話筒的方向上被衰減。
首先參考圖1，其圖示了優(yōu)選實(shí)施例的通信系統(tǒng)100。通信系統(tǒng)的第一用戶(用戶 A 102)操作設(shè)備104。設(shè)備104可以是例如移動(dòng)電話、電視機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(“PDA”)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(“PC”)(包括例如Windows 、Mac OS 以及Linux PC)、平板計(jì)算機(jī)、游戲設(shè)備、或能夠通過(guò)通信系統(tǒng)100進(jìn)行通信的其它嵌入式設(shè)備。
設(shè)備104包括中央處理單元(CPU) 108，其可以被配置成執(zhí)行應(yīng)用，諸如用于通過(guò)通信系統(tǒng)100進(jìn)行通信的通信客戶端應(yīng)用。該通信客戶端應(yīng)用允許用戶設(shè)備104通過(guò)通信系統(tǒng)100從事呼叫和其它通信會(huì)話(例如，即時(shí)消息傳送通信會(huì)話)。用戶設(shè)備104能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)106通過(guò)通信系統(tǒng)100進(jìn)行通信，所述網(wǎng)絡(luò)106可以是例如因特網(wǎng)或公共交換電話網(wǎng)(PSTN)。用戶設(shè)備104能夠通過(guò)鏈路110將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)106，以及從網(wǎng)絡(luò)106接收數(shù)據(jù)。
圖I還示出了遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，用戶設(shè)備104能夠通過(guò)通信系統(tǒng)100與該遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)通信。 在圖I中所示出的例子中，遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)是可由第二用戶112使用并且包括CPU 116的第二用戶設(shè)備114，所述CPU 116能夠執(zhí)行應(yīng)用(例如，通信客戶端)以便以與用戶設(shè)備104在通信系統(tǒng)100中通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)106通信的方式相同的方式來(lái)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)106通信。設(shè)備 114可以是例如移動(dòng)電話、電視機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(“PDA”)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(“PC”)(包括例如 Windows , Mac OS 以及Linux PC)、平板計(jì)算機(jī)、游戲設(shè)備、或能夠通過(guò)通信系統(tǒng)100通信的其它嵌入式設(shè)備。設(shè)備114能夠通過(guò)鏈路118將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)106以及從網(wǎng)絡(luò)106接收數(shù)據(jù)。因此，用戶A 102和用戶B 112能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)106與彼此通信。圖2圖示了用戶終端104的示意圖，客戶端在該用戶終端104上執(zhí)行。設(shè)備104包括CPU 108，諸如屏幕這樣的顯示器204被連接到CPU 108。顯示器204可以包括用于將數(shù)據(jù)輸入到CPU 108的觸摸屏。輸出音頻設(shè)備206 (例如，揚(yáng)聲器模塊)被連接到CPU 108。諸如話筒208這樣的輸入音頻設(shè)備被連接到CPU 108。話筒208可以被集成到用戶終端104中，或者話筒208可以經(jīng)由有線連接被連接到用戶終端104，或者話筒208可以經(jīng)由無(wú)線連接(圖2中未示出)與用戶終端104通信。在一個(gè)例子中，用戶終端104是電視機(jī)并且話筒208被集成到遙控器中，所述遙控器無(wú)線地與電視機(jī)進(jìn)行通信。CPU 108被連接到用于與網(wǎng)絡(luò)106通信的網(wǎng)絡(luò)接口 226。CPU 108還可以被連接到其它輸入設(shè)備，例如，鍵盤214和諸如鼠標(biāo)212這樣的指向設(shè)備?，F(xiàn)將在下面參考圖3a對(duì)揚(yáng)聲器模塊206進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
揚(yáng)聲器模塊206從CPU 108接收音頻信號(hào)302?？梢砸远喾N不同的方式在設(shè)備104處接收音頻信號(hào)302。例如，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)106經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口 226在設(shè)備104處接收音頻信號(hào)302。替換地，音頻信號(hào)302可以起源于經(jīng)由諸如衛(wèi)星中繼站、無(wú)線陸地中繼站或電纜這樣的任何合適的裝置廣播的電視信號(hào)；并且由設(shè)備104的電視接收器單元(圖2中未示出)接收。替換地，音頻信號(hào)302可以起源于通過(guò)使用接口(圖2中未示出)連接到設(shè)備104的外圍設(shè)備。例如，用戶設(shè)備可以被連接到從諸如游戲機(jī)或視頻回放設(shè)備(例如，影碟播放機(jī)或個(gè)人錄像機(jī))這樣的媒體器具以及被配置成從所述媒體器具接收音頻信號(hào)。音頻信號(hào)302被供應(yīng)給波束形成器304以進(jìn)行處理。波束形成器304在將音頻信號(hào)在相應(yīng)的揚(yáng)聲器310、312上輸出之前處理音頻信號(hào)302。雖然為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)已經(jīng)在圖3中示出了兩個(gè)揚(yáng)聲器，但是應(yīng)當(dāng)理解，兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器可以被用來(lái)輸出音頻信號(hào)。音頻信號(hào)302可以是單聲道的(通常被稱為“單音(mono)”)，使得它們被混合在一起并且在單個(gè)通道上路由。在這種情況下，揚(yáng)聲器310、312中的每一個(gè)將各輸出同一單音音頻信號(hào)的版本。替換地，音頻信號(hào)302可以是立體聲的(通常被稱為“立體聲(stereo)”)，使得它們?cè)趦蓚€(gè)或更多個(gè)獨(dú)立通道上路由。在這種情況下，每個(gè)通道上的音頻使用相應(yīng)的揚(yáng)聲器310、312來(lái)輸出。因此，從揚(yáng)聲器310、312輸出了不同的音頻信號(hào)，所述不同的音頻信號(hào)可以在幅度上變化，并且彼此可以具有變化的相位關(guān)系。波束形成器304被配置成接收位置信息(Φ )，其定義了話筒208相對(duì)于揚(yáng)聲器310、312的位置。該位置信息φ定義了話筒208相對(duì)于揚(yáng)聲器310、312的角度(和距離)。應(yīng)當(dāng)理解，如果話筒208和揚(yáng)聲器310、312被集成到設(shè)備104中，則此信息將是已知的并且能夠被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器210中用于由波束形成器304檢索。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)話筒208和/或揚(yáng)聲器310、312未被集成到所述設(shè)備中時(shí)，即它們由用戶來(lái)定位，則位置信息#能夠以多種方式被確定。為了確定所述位置信息，需要知道對(duì)于從每個(gè)揚(yáng)聲器310、312輸出的音頻信號(hào)到達(dá)話筒208所花費(fèi)的時(shí)間(即，時(shí)間延遲)。為了確定這個(gè)時(shí)間延遲，依次從每個(gè)揚(yáng)聲器放出可聽(tīng)見(jiàn)的聲音并且測(cè)量該時(shí)間延遲是可能的。這對(duì)于用戶終端的用戶來(lái)說(shuō)可能是相當(dāng)打擾的，而能夠?qū)υ诤艚衅陂g從揚(yáng)聲器輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行小的改變，所述小改變將不是高度可聽(tīng)見(jiàn)的，但將為確定從每個(gè)揚(yáng)聲器到話筒208的延遲提供有價(jià)值的信息。帶阻濾波器能夠被配置成在音頻信號(hào)被從相應(yīng)的揚(yáng)聲器輸出以前選擇性地對(duì)它們進(jìn)行濾波。因此，除了來(lái)自一個(gè)擴(kuò)音器的呼叫期間外，帶阻濾波器可以在來(lái)自所有擴(kuò)音器的呼叫期間被應(yīng)用，并且在音頻信號(hào)由應(yīng)用了帶阻濾波器的揚(yáng)聲器進(jìn)行衰減的特定頻率區(qū)域中，對(duì)于從沒(méi)有應(yīng)用帶阻濾波器的擴(kuò)音器輸出的音頻信號(hào)到達(dá)話筒208所花費(fèi)的時(shí)間是對(duì)于沒(méi)有應(yīng)用帶阻濾波的擴(kuò)音器的時(shí)間延遲的估計(jì)。
另一個(gè)方法將是使用慢自適應(yīng)算法，其控制被從相應(yīng)的擴(kuò)音器輸出的信號(hào)，使得回聲的變化(或“功率”)在不使被播放的信號(hào)變形太多的某些約束條件下在話筒處被最小化。
在處理期間，波束形成器304使用位置信息￠)來(lái)確定濾波系數(shù)，所述濾波系數(shù)將在話筒208的方向上抑制從揚(yáng)聲器310、312輸出的音頻信號(hào)。也就是說(shuō)，波束形成器304 確定在音頻信號(hào)經(jīng)由相應(yīng)的揚(yáng)聲器310、312被輸出之前應(yīng)當(dāng)被應(yīng)用于所述音頻信號(hào)中的一個(gè)或兩者的濾波系數(shù)。
波束形成器304然后根據(jù)所確定的濾波系數(shù)對(duì)音頻信號(hào)302進(jìn)行濾波。波束形成器304通過(guò)使用濾波塊來(lái)對(duì)音頻信號(hào)302中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行濾波。每個(gè)揚(yáng)聲器都具有相關(guān)聯(lián)的濾波塊；這被示出在圖3a中，其中濾波塊306、308與相應(yīng)的揚(yáng)聲器310、312相關(guān)聯(lián)。 雖然波束形成器304和濾波塊306、308在圖3a中被表示為硬件設(shè)備，但是波束形成器304 和濾波塊306、308能夠在軟件中被實(shí)施，所述軟件被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器210中并且在CPU 108 上執(zhí)行。
通過(guò)將濾波器應(yīng)用于音頻信號(hào)302中的一個(gè)或多個(gè)，能夠修改經(jīng)濾波的輸出音頻信號(hào)之間的相位關(guān)系以便創(chuàng)建相長(zhǎng)干涉和相消干涉的圖樣。也就是說(shuō)，所確定的波束形成器濾波系數(shù)被使用，使得揚(yáng)聲器310、312輸出將在某些方向上相長(zhǎng)地干涉并且在其它方向上相消地干涉的經(jīng)濾波的音頻信號(hào)。特別地，波束形成器304應(yīng)用在話筒208處導(dǎo)致經(jīng)濾波的音頻信號(hào)彼此相消地干涉的濾波系數(shù)。以這種方式，經(jīng)濾波音頻信號(hào)在它們由話筒208 接收時(shí)被抑制。例如，波束形成器304可以應(yīng)用導(dǎo)致從揚(yáng)聲器310、312輸出的經(jīng)濾波的音頻信號(hào)彼此反相(即，異相180度)的濾波系數(shù)，使得音頻信號(hào)在話筒208的方向上彼此相消地干涉。
將圖3b中的布置作為例子，環(huán)境300包括設(shè)備104和用戶102。在圖3b中，雖然話筒208和揚(yáng)聲器310、312已經(jīng)被示出為連接到用戶終端104的外部設(shè)備，但是應(yīng)當(dāng)理解， 話筒208和揚(yáng)聲器206可以被集成到設(shè)備104中。
如圖3b中所示出的那樣，用戶102被示出為從主方向dl到達(dá)話筒208的近端語(yǔ)音的源。雖然為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)在圖3b中示出了單個(gè)用戶，但是應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)目的近端語(yǔ)音的源可以存在于環(huán)境300中。
雖然近端語(yǔ)音在話筒208處從主方向dl被接收到，但是回聲信號(hào)el和e2也可以在話筒208處從揚(yáng)聲器310、312被接收到。
為了確保在話筒208處的回聲信號(hào)el和e2的相消干涉，需要由濾波塊306、308 應(yīng)用頻率相關(guān)相移。也就是說(shuō)，音頻信號(hào)302的低頻分量將比音頻信號(hào)302的高頻分量被延遲更大的時(shí)間量，以便在話筒208處實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的頻率分量的相消干涉。實(shí)際上，由于7例如來(lái)自房間內(nèi)的墻壁的不對(duì)稱反射，全相消干涉可能不是完全可實(shí)現(xiàn)的。如上文所描述的那樣，揚(yáng)聲器模塊206中的波束形成器304使用位置信息ψ來(lái)確定將在話筒208的方向上抑制從揚(yáng)聲器310、312輸出的音頻信號(hào)的濾波系數(shù)。也就是說(shuō)，波束形成器304通過(guò)使用造成音頻信號(hào)在話筒208的方向上相消地干涉的濾波系數(shù)來(lái)在話筒208的方向上應(yīng)用最大衰減。如果設(shè)備104被設(shè)置在完全對(duì)稱的環(huán)境300中，并且揚(yáng)聲器310、312被相對(duì)于話筒208完全對(duì)稱地布置，則相消干涉理論上將針對(duì)回聲的所有路徑完全地消除從揚(yáng)聲器310、312輸出的、具有以反相方式到達(dá)話筒208的頻率內(nèi)容的音頻信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，在正常環(huán)境條件下，由于房間的大小和揚(yáng)聲器310、312相對(duì)于話筒208的位置，此準(zhǔn)則可能不被滿足。然而，在正常條件下，相消干涉將針對(duì)回聲的直接路徑基本上消除從揚(yáng)聲器310、312輸出的、具有以反相方式到達(dá)話筒208的頻率內(nèi)容的音頻信號(hào)。當(dāng)例如唯一要求是在諧振頻率處實(shí)現(xiàn)最大抑制并且保留來(lái)自每個(gè)揚(yáng)聲器的波形時(shí)，除了引入時(shí)間延遲，濾波塊306、308可以在某些特殊情況下簡(jiǎn)單地施加所述時(shí)間延遲。這在計(jì)算上是開(kāi)銷不大的并且減小了最高的回聲路徑增益。當(dāng)話筒等距離位于一對(duì)揚(yáng)聲器之間時(shí)，這能夠針對(duì)單音信號(hào)的一定優(yōu)勢(shì)頻率通過(guò)將來(lái)自一個(gè)揚(yáng)聲器的輸出延遲在該優(yōu)勢(shì)頻率處的時(shí)間周期的正好一半來(lái)實(shí)現(xiàn)。這能夠通過(guò)使用濾波塊306來(lái)將時(shí)間延遲施加到從揚(yáng)聲器310輸出的信號(hào)el以使得它在優(yōu)勢(shì)頻率處與從揚(yáng)聲器312輸出的信號(hào)e2反相來(lái)實(shí)現(xiàn)。替換地，應(yīng)當(dāng)理解，相同的效果能夠通過(guò)使用濾波塊308來(lái)將時(shí)間延遲施加到從揚(yáng)聲器312輸出的信號(hào)e2以使得它在優(yōu)勢(shì)頻率處與信號(hào)el異相來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)使用僅僅兩個(gè)揚(yáng)聲器時(shí)，延遲能夠被施加于被輸出的音頻信號(hào)中的僅一個(gè)，使得一個(gè)輸出音頻信號(hào)被相對(duì)于另一個(gè)被延遲了。也就是說(shuō)，如果我們具有N個(gè)揚(yáng)聲器，則將需要N-I個(gè)延遲塊。當(dāng)使用了兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器時(shí)，將某一延遲塊與每個(gè)揚(yáng)聲器相關(guān)聯(lián)使得適當(dāng)?shù)难舆t能夠被施加于一個(gè)以上的輸出音頻信號(hào)。當(dāng)音頻信號(hào)302包括立體聲信號(hào)的兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的通道時(shí)，與每個(gè)揚(yáng)聲器相關(guān)聯(lián)的濾波塊施加適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲，使得從揚(yáng)聲器中的每一個(gè)輸出的音頻信號(hào)在話筒208處被相消地干涉。當(dāng)兩個(gè)以上揚(yáng)聲器被使用時(shí)，由波束形成器濾波塊中的濾波系數(shù)所施加的延遲因此被調(diào)節(jié)，使得從揚(yáng)聲器中的每一個(gè)輸出的音頻信號(hào)在話筒208處被相消地干涉。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，波束形成器304可以是自適應(yīng)波束形成器，使得話筒208的位置的估計(jì)在波束形成器304被使用時(shí)被實(shí)時(shí)地執(zhí)行。這在話筒208不在相對(duì)于揚(yáng)聲器310、312的固定位置中時(shí)是特別有利的。例如，當(dāng)在呼叫中牽涉到多個(gè)參與者并且放置在桌子上的話筒在參與者中的每一個(gè)希望講話時(shí)在桌子上到處移動(dòng)時(shí)。在這些情況下，位置信息(# )被實(shí)時(shí)地確定，并且因此波束形成器能夠在話筒208處維持經(jīng)濾波的音頻信號(hào)的抑制。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例具體地示出和描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將明白的是，在不背離如由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種在設(shè)備(104)處處理音頻信號(hào)的方法，所述方法包括 確定要被應(yīng)用于所述音頻信號(hào)的波束形成器濾波系數(shù)； 將所述波束形成器濾波系數(shù)應(yīng)用到所述音頻信號(hào)； 從音頻輸出裝置輸出經(jīng)濾波的音頻信號(hào)，所述音頻輸出裝置包括與所述設(shè)備(104)耦合的多個(gè)揚(yáng)聲器(310、312);以及 在與所述設(shè)備(104)耦合的話筒(208)處接收從所述音頻輸出裝置輸出的所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)， 其中，所述濾波系數(shù)被確定使得所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)當(dāng)在所述話筒(208)處被接收時(shí)被抑制了。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括確定位置信息，所述位置信息定義了所述話筒(208)相對(duì)于所述揚(yáng)聲器(310、312)的位置，并且使用所述位置信息來(lái)確定所述波束形成器濾波系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述位置信息包括所述話筒(208)相對(duì)于所述揚(yáng)聲器(310、312)的角度和距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，確定位置信息的步驟包括以下中的一個(gè) (i)確定對(duì)于從相應(yīng)的揚(yáng)聲器(310、312)輸出的所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)中的每一個(gè)到達(dá)所述話筒(208)的時(shí)間延遲，以及 ( )從在所述設(shè)備(104)處的存儲(chǔ)裝置(210)中檢索已知的位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的方法，包括當(dāng)所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)被從所述音頻輸出裝置輸出時(shí)，實(shí)時(shí)地確定所述位置信息。
6.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述波束形成器濾波系數(shù)定義了用于應(yīng)用到所述音頻信號(hào)的相應(yīng)的濾波器，并且其中所述相應(yīng)的濾波器被確定使得所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)在一定頻率上在所述話筒(208 )處相對(duì)于彼此是反相的。
7.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述波束形成器濾波系數(shù)定義了將被應(yīng)用到所述音頻信號(hào)的頻率相關(guān)相移。
8.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，包括在(i)單個(gè)通道上，或(ii)在一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立通道上接收將被濾波的所述音頻信號(hào)。
9.一種用于處理音頻信號(hào)的設(shè)備(104)，所述設(shè)備(104)包括 波束形成裝置(304 )，用于確定要被應(yīng)用到所述音頻信號(hào)的濾波系數(shù)，并且用于將所述濾波系數(shù)應(yīng)用到所述音頻信號(hào)；以及 音頻輸出裝置，包括用于輸出所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)的多個(gè)揚(yáng)聲器(310、312)，所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)在與所述設(shè)備(104)耦合的話筒(208)處被接收，其中，所述濾波系數(shù)被確定使得所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)當(dāng)在所述話筒(208)處被接收時(shí)被抑制了。
10.一種用于處理音頻信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被體現(xiàn)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，并且被配置成當(dāng)在設(shè)備(104)的處理器(108)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)的操作。
全文摘要
一種用于處理音頻信號(hào)的方法、設(shè)備以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述方法包括確定要被應(yīng)用于所述音頻信號(hào)的波束形成器濾波系數(shù)；將所述波束形成器濾波系數(shù)應(yīng)用到所述音頻信號(hào)；從音頻輸出裝置輸出經(jīng)濾波的音頻信號(hào)，所述音頻輸出裝置包括與所述設(shè)備耦合的多個(gè)揚(yáng)聲器；以及在與所述設(shè)備耦合的話筒處接收從所述音頻輸出裝置輸出的所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)，其中，所述濾波系數(shù)被確定使得所述經(jīng)濾波的音頻信號(hào)當(dāng)在所述話筒處被接收時(shí)被抑制了。
文檔編號(hào)H04M1/19GK102984323SQ20121052174
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者K.V.索倫森 申請(qǐng)人:斯凱普公司