專利名稱：掩蔽來自噪聲發(fā)生源的聲音中的純音的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及通過減小從噪聲發(fā)生源生成的聲音中純音(pure tone)的 強(qiáng)度掩蔽(mask)所述聲音中的純音。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，噪聲發(fā)生源可在各種環(huán)境中創(chuàng)建不需要的分散注意力的噪聲。例如，一些噪 聲發(fā)生源可包括打印裝置、加熱和通風(fēng)(HVAC)設(shè)備、燃?xì)鉁u輪和機(jī)動車。因此，例如，不需 要的噪聲可存在于辦公室環(huán)境、發(fā)電廠的內(nèi)部和外部或者戶外環(huán)境。不需要的噪聲可包括 寬帶噪聲(例如白噪聲)或音頻頻段(tonal)噪聲(即純音)或者它們兩者的組合?？刹?取嘯聲或汽笛式聲音的形式來識別純音。存在用于降低產(chǎn)生于噪聲發(fā)生源的不需要噪聲的 典型方法。在發(fā)電廠環(huán)境中，必須滿足某些環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。一種用于降低來自發(fā)電廠設(shè)備或 發(fā)電廠整體或者其它噪聲發(fā)生源的音頻頻段噪聲的方法是通過使用消音器來減小純音強(qiáng) 度。減小純音強(qiáng)度的任務(wù)可能非常困難并且價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于對從噪聲發(fā)生源所生成的聲音中的純音進(jìn) 行掩蔽的方法。該方法包括在從噪聲發(fā)生源所生成的聲音中檢測到一個或多個純音，并且 生成能夠?qū)υ诼曇糁袡z測到的一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個或多個掩蔽聲。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于對從噪聲發(fā)生源所生成的聲音中的純音 進(jìn)行掩蔽的聲音掩蔽系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括信號生成裝置，在檢測到一個或多個純音時接收所 選掩蔽頻譜，并且以對應(yīng)于所選掩蔽頻譜的音量(volume)生成一個或多個掩蔽聲；至少一 個放大器，放大所述一個或多個掩蔽聲；以及至少一個喇叭，在操作上與至少一個放大器連 接，輸出一個或多個掩蔽聲以便對檢測到的一個或多個純音進(jìn)行掩蔽。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于對從噪聲發(fā)生源所生成的聲音中的純音進(jìn) 行掩蔽的聲音掩蔽系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個感測裝置，感測從噪聲發(fā)生源所生成的聲 音；至少一個信號生成裝置，接收來自至少一個感測裝置的反饋，在從噪聲發(fā)生源所生成的 聲音中檢測到一個或多個純音，并且生成能夠?qū)z測到的一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個 或多個掩蔽聲；至少一個放大器，放大所述一個或多個掩蔽聲；以及至少一個喇叭，在操作 上與至少一個放大器連接，輸出一個或多個掩蔽聲以便對檢測到的一個或多個純音進(jìn)行掩 蔽。通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加清楚。


在本說明書結(jié)論部分具體指出并且在權(quán)利要求書中明確主張作為本發(fā)明的主 題。通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的具體描述，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中圖1是示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的用于對從噪聲發(fā)生源所生成的聲音進(jìn)行 掩蔽的方法的流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例示出呈現(xiàn)純音的聲譜的圖表。圖3是示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的為掩蔽圖2所示純音而生成的掩蔽頻譜的 圖表。圖4是示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的圖3所示掩蔽頻譜發(fā)生作用的聲譜的圖表。圖5是示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的半主動(semi-active)聲音掩蔽系統(tǒng)的框 圖。圖6是示出可在本發(fā)明備選實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的主動(active)聲音掩蔽系統(tǒng)的框圖。圖7是示出可在本發(fā)明備選實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的主動聲音掩蔽系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖通過示例來說明本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在更詳細(xì)地參見附圖，將會看到，圖1中提供示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的、 用于對從噪聲發(fā)生源所生成的聲音中的純音進(jìn)行掩蔽的方法的流程圖。將參照圖2至圖4 來描述圖1所示的方法。在操作10，檢測從噪聲發(fā)生源所生成的聲音中的一個或多個純音。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例示出呈現(xiàn)純音的聲譜示例的圖表。當(dāng)給定三分之一倍頻帶 (octave band)中的聲壓比兩個相鄰三分之一倍頻帶中每個的聲級高至少5分貝時，聲音 呈現(xiàn)純音。如圖2中圖表所示，提供其中聲音被分解為不同頻率的聲譜。在這個示例中，在 IOOHz的三分之一倍頻帶為58dB，其比在大約80Hz為53dB的三分之一倍頻帶以及在大約 125Hz為50dB的三分之一倍頻帶高至少5dB。因此，在這個示例中，在IOOHz存在純音。當(dāng)確定存在純音時，在操作20，生成能夠僅對所檢測到的一個或多個純音進(jìn)行掩 蔽的一個或多個掩蔽聲。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，根據(jù)確定用于掩蔽純音的掩蔽頻譜來 生成掩蔽聲。圖3示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的與圖2所示純音的示例對應(yīng)的掩蔽頻譜 的一個示例。圖3中，根據(jù)聲譜中純音頻帶的位置將附加聲音添加到相鄰頻帶。在這個示 例中，將附加聲音添加到在 50Hz、63Hz、80Hz、100Hz、125Hz、160Hz、200Hz、250Hz 和 350Hz 的 頻帶。因此，所確定的掩蔽頻譜包括僅在根據(jù)各純音的位置所選的頻率的聲級。如這個示 例所示，除了在與純音對應(yīng)的頻率附近的其它各個頻率的頻帶之外，在IOOHz的頻帶的相 鄰頻帶處的聲級也增加。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，掩蔽聲沿朝接收從噪聲發(fā)生源所生成的聲音的受體 (receptor)的方向輸出，以便掩蔽純音。圖4是示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的根據(jù)圖3 所示的掩蔽頻譜所生成的掩蔽聲發(fā)生作用的聲譜的圖表。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一個 實(shí)施例，在IOOHz的所測量純音這時通過在該純音附近的聲譜中進(jìn)行填充來消除。因此，在 該音頻頻段頻率的聲壓級沒有減小，但降低了在相鄰頻率之上突出的程度，由此減小或消 除純音。也就是說，在IOOHz的三分之一倍頻帶不再比相鄰頻帶大5dB，由此使來自噪聲發(fā) 生源的聲音平滑。例如，圖1所示的方法可經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的聲音掩蔽系統(tǒng)來 執(zhí)行，如圖5所示。
圖5示出可在本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的半主動聲音掩蔽系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的 聲音掩蔽系統(tǒng)可應(yīng)用于任何類型的噪聲發(fā)生源，例如熱電廠或核電廠或風(fēng)力場或者任何類 型的發(fā)電設(shè)備或者生成噪聲的其它裝置。圖5中，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的聲音掩蔽系統(tǒng) 100在發(fā)電廠環(huán)境中用于消除從發(fā)電廠所生成的聲音中的純音。如圖5所示，噪聲發(fā)生源 110 (例如發(fā)電廠110)沿朝至少一個受體115、例如圍繞發(fā)電廠110的區(qū)域中住宅的方向生 成發(fā)電廠聲音112。聲音掩蔽系統(tǒng)100還包括基于計(jì)算機(jī)的信號生成裝置120、放大器125 和喇叭130。本發(fā)明并不局限于任何具體數(shù)量的基于計(jì)算機(jī)的信號生成裝置120、放大器 125或喇叭130，而是可按照受體115和/或噪聲發(fā)生源110的數(shù)量而改變。從發(fā)電廠110所生成的發(fā)電廠聲音112可包括需要被消除的純音。根據(jù)本發(fā)明的 一個實(shí)施例，在受體115所接收的發(fā)電廠聲音112中檢測到一個或多個純音。例如，純音的 檢測使用便攜感測裝置手動執(zhí)行。例如，分析來自便攜感測裝置的輸出以確定適當(dāng)掩蔽頻 譜(例如如圖3所示)和音量，用于生成要被應(yīng)用于發(fā)電廠聲音112以掩蔽發(fā)電廠聲音112 中任何純音的一個或多個掩蔽音135。然后將所選掩蔽頻譜和音量信息輸入裝置120，使得 采用所選掩蔽頻譜和音量信息對系統(tǒng)100進(jìn)行編程。然后，裝置120以對應(yīng)于所選掩蔽頻 譜的音量生成一個或多個掩蔽聲135，以將其朝受體115引導(dǎo)。將生成的掩蔽聲135輸入到 放大器125，放大器125放大一個或多個掩蔽聲135，然后掩蔽聲135經(jīng)由操作上與放大器 連接的喇叭130輸出。喇叭130在與從發(fā)電廠110所生成的發(fā)電廠聲音112相同的方向輸 出掩蔽聲135，以便掩蔽發(fā)電廠聲音112中的一個或多個純音，但是本發(fā)明不局限于此。根 據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，喇叭130可“離線(offline) ”設(shè)置，使得掩蔽聲135從不同于發(fā) 電廠聲音112的方向輸出，并且保持朝受體115引導(dǎo)，以便掩蔽發(fā)電廠聲音112中的純音。根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，圖5中，聲音掩蔽系統(tǒng)100執(zhí)行掩蔽純音的半主動方 法，使得當(dāng)在發(fā)電廠聲音112中檢測到一個或多個純音時，一個或多個掩蔽聲135由裝置 120生成，并且保持一致而與發(fā)電廠聲音112的任何變化無關(guān)直到感測裝置再次感測發(fā)電 廠聲音112。也就是說，發(fā)電廠聲音112可在受體115處一次性或定期感測，因此一個或多 個掩蔽聲135根據(jù)感測發(fā)電廠聲音的次數(shù)來調(diào)整，且在執(zhí)行感測操作之間，系統(tǒng)100連續(xù)輸 出相同的掩蔽聲135。下面參照圖6和圖7所示的根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的主動聲音掩蔽 系統(tǒng)來描述掩蔽純音的主動方法。圖6是示出可在本發(fā)明備選實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的主動聲音掩蔽系統(tǒng)200的框圖。如圖 6所示，發(fā)電廠210向受體215生成發(fā)電廠聲音212。提供聲音掩蔽系統(tǒng)200，它包括感測裝 置(即傳感器217)、基于計(jì)算機(jī)的聲音分析和信號生成裝置220、放大器225以及喇叭230。 在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，聲音掩蔽系統(tǒng)200執(zhí)行掩蔽純音的主動方法。例如，傳感器217 可永久安裝在受體215，但是本發(fā)明并不局限于此。備選地，傳感器217可安裝在噪聲發(fā)生 源附近，噪聲發(fā)生源在本例中是發(fā)電廠210。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，傳感器217可以是 麥克風(fēng)或者任何其它適當(dāng)感測裝置。傳感器217感測從發(fā)電廠210生成并且在受體215所 接收的發(fā)電廠聲音212。裝置220接收來自傳感器217的反饋，并且在發(fā)電廠聲音212中檢測到一個或多 個純音。當(dāng)確定純音存在時，裝置220針對相應(yīng)受體215的位置確定適當(dāng)?shù)难诒晤l譜及其 音量。掩蔽頻譜包括在與各純音對應(yīng)的頻率附近的頻率的所增加聲級。然后，裝置220以 與所確定掩蔽頻譜對應(yīng)的音量生成一個或多個掩蔽聲235。連接到裝置220的放大器225
6接收來自裝置220的一個或多個掩蔽聲235，并且放大所述一個或多個掩蔽聲235。在操作 上與放大器225連接的喇叭230沿與從發(fā)電廠210所生成的發(fā)電廠聲音212相同的方向以 預(yù)定音量輸出一個或多個掩蔽聲235。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，傳感器217在發(fā)電廠210附近相應(yīng)受體215的位置連 續(xù)感測從發(fā)電廠210生成的發(fā)電廠聲音212以及一個或多個掩蔽聲235 (例如如圖4的圖 表所示)，并將反饋提供給裝置220，且裝置220隨從發(fā)電廠210所生成的發(fā)電廠聲音212 改變而自動改變所述一個或多個掩蔽聲235和音量。由于裝置220生成一個或多個掩蔽聲 235，所以它能夠根據(jù)從傳感器217所接收的反饋按照需要來確定對掩蔽聲235的調(diào)整。因 此，在本發(fā)明的這個實(shí)施例中，根據(jù)發(fā)電廠聲音212的變化以及在受體215的條件和聲音的 變化對掩蔽聲235在頻譜內(nèi)容和音量方面進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。因此，如果發(fā)電廠210生成發(fā)生 變化的聲音，則掩蔽聲235被自動調(diào)整以對應(yīng)于所生成的聲音。例如，如果在高功率操作期 間比在低功率操作期間從發(fā)電廠生成更多純音(或者反之亦然)，則對掩蔽聲235進(jìn)行相應(yīng) 調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，如果裝置220確定發(fā)電廠聲音210中不存在純音，則裝置 220不會生成掩蔽頻譜或?qū)?yīng)的掩蔽聲235。也就是說，裝置僅當(dāng)確定純音存在時才生成掩 蔽頻譜和掩蔽聲235。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，如上所述，聲音掩蔽系統(tǒng)并不局限于任何具體數(shù)量的 傳感器、信號生成裝置、放大器和喇叭，而是可根據(jù)需要改變。圖7示出可在本發(fā)明備選實(shí) 施例中實(shí)現(xiàn)的聲音掩蔽系統(tǒng)300。如圖7所示，發(fā)電廠310向多個受體315生成發(fā)電廠聲 音312。聲音掩蔽系統(tǒng)300包括與受體315的數(shù)量對應(yīng)的并且設(shè)置在發(fā)電廠310周圍不同 位置的多個傳感器317。各傳感器317在各相應(yīng)位置感測從發(fā)電廠310所接收的發(fā)電廠聲 音312。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，聲音掩蔽系統(tǒng)300還可包括一個或多個信號生成裝置， 其接收來自傳感器317的反饋、在發(fā)電廠聲音312中檢測到一個或多個純音并且當(dāng)在各相 應(yīng)受體315從發(fā)電廠310所接收的發(fā)電廠聲音312中存在一個或多個純音時生成能夠?qū)λ?接收發(fā)電廠聲音312中一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個或多個掩蔽聲335。多個喇叭330 設(shè)置在發(fā)電廠310附近，以便沿與發(fā)電廠聲音312相同的方向朝相應(yīng)受體315輸出一個或 多個掩蔽聲335。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，由于發(fā)電廠聲音312可根據(jù)各受體315的位 置而改變，所以一個或多個信號生成裝置也改變一個或多個掩蔽聲335以對應(yīng)于在各受體 315所接收的發(fā)電廠聲音312。本發(fā)明的聲音掩蔽系統(tǒng)可用于消除其中總體噪聲的適度增加可接受但所測量音 頻頻段噪聲不可接受的任何噪聲中的純音。本發(fā)明的實(shí)施例提供方法和聲音掩蔽系統(tǒng)，用于確定從噪聲發(fā)生源所生成的聲音 中是否存在純音并且掩蔽聲音中的純音，由此降低不需要的噪聲并且降低與消除這些噪聲 發(fā)生源生成的不需要噪聲相關(guān)聯(lián)的維護(hù)成本。雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)易于理解，本發(fā)明并 不局限于這類公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可修改為結(jié)合任何數(shù)量的前面沒有描述但與本 發(fā)明精神和范圍相稱的變型、變更、替換或等效配置。另外，雖然已經(jīng)描述本發(fā)明的各個實(shí) 施例，但是要理解，本發(fā)明各方面可以僅包含所述實(shí)施例的一部分。因此，本發(fā)明不能被看 作受到以上描述限制，而僅由所附權(quán)利要求書的范圍來限制。部件清單
7
100聲音掩蔽系統(tǒng)
110噪聲發(fā)生源
112發(fā)電廠聲音
115受體
120基于計(jì)算機(jī)的信號生成裝置
125放大器
130喇叭
135掩蔽聲
200聲音掩蔽系統(tǒng)
210發(fā)電廠
212發(fā)電廠聲音
215受體
217感測裝置
220基于計(jì)算機(jī)的聲音分析和信號生成裝置
225放大器
230喇叭
235掩蔽聲
300聲音掩蔽系統(tǒng)
310發(fā)電廠
312發(fā)電廠聲音
315受體
317傳感器
330喇叭
335掩蔽聲
權(quán)利要求
一種用于對從噪聲發(fā)生源(110)所生成的聲音中的純音進(jìn)行掩蔽的方法，所述方法包括在從所述噪聲發(fā)生源(110)所生成的聲音(112)中檢測到一個或多個純音；以及生成能夠僅對所述聲音(112)中檢測到的所述一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個或多個掩蔽聲(135)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成一個或多個掩蔽聲(135)包括確定僅在根據(jù)各 純音的位置所選的頻率具有所增加聲級的掩蔽頻譜。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括連續(xù)感測從所述噪聲發(fā)生源(Iio)所生成的所述聲音(112)以及所述生成的掩蔽聲 (135)；當(dāng)進(jìn)行連續(xù)感測時檢測從所述噪聲發(fā)生源(110)所生成的所述聲音(112)的任何變 化；以及按照所述所檢測變化自動改變所述掩蔽頻譜，并且根據(jù)所述所改變掩蔽頻譜生成一個 或多個掩蔽聲(135)。
4.一種用于對從噪聲發(fā)生源(210)所生成的聲音(212)中的純音進(jìn)行掩蔽的聲音掩蔽 系統(tǒng)(200)，所述系統(tǒng)(200)包括至少一個感測裝置(217)，感測從所述噪聲發(fā)生源(210)所生成的所述聲音(212)；至少一個信號生成裝置(220)，接收來自所述至少一個感測裝置(217)的反饋，在從所 述噪聲發(fā)生源(210)所生成的所述聲音(212)中檢測到一個或多個純音，并且生成能夠僅 對檢測到的所述一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個或多個掩蔽聲(235)；至少一個放大器(225)，放大所述一個或多個掩蔽聲(235)；以及至少一個喇叭(230)，在操作上與所述至少一個放大器(225)連接，輸出所述一個或多 個掩蔽聲(235)以便對檢測到的所述一個或多個純音進(jìn)行掩蔽。
5.如權(quán)利要求4所述的聲音掩蔽系統(tǒng)(200)，其中，所述至少一個感測裝置(217)是麥 克風(fēng)。
6.如權(quán)利要求4所述的聲音掩蔽系統(tǒng)(200)，其中，所述至少一個信號生成裝置(220) 確定僅在根據(jù)各純音的位置所選的頻率包括所增加聲級的掩蔽頻譜，并且生成與所確定的 所述掩蔽頻譜對應(yīng)的所述一個或多個掩蔽聲(235)。
7.如權(quán)利要求6所述的聲音掩蔽系統(tǒng)，其中，所述至少一個感測裝置(217)連續(xù)感測 從所述噪聲發(fā)生源(210)所生成的所述聲音(212)以及所述一個或多個掩蔽聲(235)，并 且將反饋連續(xù)提供給所述至少一個信號生成裝置(220)，以及所述至少一個信號生成裝置 (220)隨從所述噪聲發(fā)生源(210)所生成的所述聲音(212)改變而自動改變所述一個或多 個掩蔽聲(235)及其音量。
8.如權(quán)利要求7所述的聲音掩蔽系統(tǒng)(200)，還包括多個感測裝置(317)，設(shè)置在所述噪聲發(fā)生源(310)周圍的不同位置，其中各感測裝置 (317)在各相應(yīng)位置感測從所述噪聲發(fā)生源(310)所接收的聲音(312)，以及所述至少一個 信號生成裝置(220)接收來自所述感測裝置(317)的反饋、在所述聲音(317)中檢測到一 個或多個純音并且生成能夠?qū)υ诟飨鄳?yīng)位置從所述噪聲發(fā)生源(310)所接收的所述聲音 (312)中的所述一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個或多個掩蔽聲(335)；以及多個喇叭(330)，向各相應(yīng)位置輸出所述一個或多個掩蔽聲 (335)。
全文摘要
用于對從噪聲發(fā)生源(110)所生成的聲音(112)中的純音進(jìn)行掩蔽的方法和系統(tǒng)。該方法包括在從噪聲發(fā)生源(110)所生成的聲音(112)中檢測到一個或多個純音，并且生成能夠僅對在聲音(112)中檢測到的一個或多個純音進(jìn)行掩蔽的一個或多個掩蔽聲(135)。
文檔編號G10L19/00GK101882440SQ201010171539
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者R·L·勞德 申請人:通用電氣公司