專利名稱：聲音信號(hào)處理裝置和聲音信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及用于獲取來(lái)自特定聲音源方向的聲音的聲音信號(hào)處理裝置和聲音信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
日本未實(shí)審專利申請(qǐng)公報(bào)No. 2010-11117和日本未實(shí)審專利申請(qǐng)公報(bào) No. 2007-129383是相關(guān)技術(shù)的示例。例如，用于對(duì)來(lái)自兩個(gè)麥克風(fēng)的輸入聲音形成指向性(directivity)的波束成形技術(shù)是已知的。圖10圖示出了噪聲消除耳機(jī)(下面稱為NC耳機(jī))的示例。盡管NC耳機(jī)100利用左右揚(yáng)聲器IOlL和IOlR向用戶提供立體聲聲音，然而為了減少外部噪聲，還提供了吸收外部聲音的麥克風(fēng)102L和102R。NC耳機(jī)100例如再現(xiàn)并輸出來(lái)自便攜式媒體播放器等的再現(xiàn)音樂(lè)的聲音。簡(jiǎn)言之，為了消除噪聲，由麥克風(fēng)102L和102R吸收的聲音信號(hào)的反相分量被生成，與各個(gè)音樂(lè)信號(hào)相組合，并且然后從揚(yáng)聲器IOlL和IOlR輸出。因此，音樂(lè)信號(hào)的聲音是在在空間上消除了外部噪聲的狀態(tài)中被用戶收聽(tīng)的。這里，考慮將麥克風(fēng)102L和102R不僅用于消除噪聲，而且還用于吸收具有指向性的外部聲音。例如，盡管優(yōu)選的是用戶即使在佩戴著NC耳機(jī)100時(shí)也可以正常地進(jìn)行交談等， 然而，例如，如果噪聲消除功能被開(kāi)啟，則甚至在該用戶面前的人的聲音也會(huì)被減弱，從而使得難以收聽(tīng)到交談聲音。因此，例如，當(dāng)進(jìn)行交談等時(shí)，提供關(guān)閉再現(xiàn)音樂(lè)并且關(guān)閉噪聲消除功能的模式。然而，如果噪聲消除功能被關(guān)閉，則周?chē)脑肼暸c其他人的聲音一起在較大程度上被聽(tīng)到。因此，在交通流量大的地方、在飛機(jī)內(nèi)等，難以聽(tīng)見(jiàn)交談聲音等的狀態(tài)未得到改變。在這樣的情況中，優(yōu)選地，可以實(shí)現(xiàn)交談聲音容易被聽(tīng)見(jiàn)并且周?chē)肼暠灰种频膿P(yáng)聲器輸出。如果考慮如圖10所示的用戶佩戴著NC耳機(jī)100并且面向前方，則在大多數(shù)情況中可以認(rèn)為進(jìn)行交談的目標(biāo)的聲音來(lái)自該用戶的前方。此時(shí)，如圖10所示，當(dāng)從用戶的角度看時(shí)，用戶將除前方以外的聲音源當(dāng)作應(yīng)當(dāng)降低其水平的噪聲，同時(shí)增強(qiáng)(boost)來(lái)自前方的交談聲音。為了實(shí)現(xiàn)此，當(dāng)臨時(shí)將所需要的聲音源方向設(shè)為前方時(shí)，可以在吸收聲音時(shí)利用所謂的波束成形方法來(lái)形成指向性。圖IlA是圖示出波束成形處理的概念圖，并且來(lái)自左右麥克風(fēng)102L和102R的聲音信號(hào)被波束成形處理單元103處理并輸出。最簡(jiǎn)單的波束成形處理可以是當(dāng)所需要的指向性是前方或后方時(shí)如圖IlB所示將來(lái)自左右麥克風(fēng)102L和102R的聲音信號(hào)相加的處理。在此情況中，對(duì)于來(lái)自前方或后方的聲音，S卩，來(lái)自距麥克風(fēng)102L和102R相等距離處的聲音源的聲音，左右聲道的聲音信號(hào)分量的相位彼此匹配，并且通過(guò)相加而被增強(qiáng)。 由于來(lái)自其它方向的聲音的聲音信號(hào)分量的相位偏離左右聲道的聲音信號(hào)分量的相位，因此這些聲音信號(hào)分量被減弱偏離量那么多。因此，例如具有在前方方向上的指向性的聲音信號(hào)可以被獲得。同時(shí)，波束成形處理本身可以增強(qiáng)前方以外的方向上的聲音信號(hào)。在此情況中，延遲單元被安裝在一側(cè)聲道上，結(jié)果，到達(dá)每個(gè)麥克風(fēng)的相同波陣面之間的時(shí)間差可以被吸收，從而使得可以在傾斜方向或橫向上實(shí)現(xiàn)波束成形。為了提高波束成形的精度(在此情況中，與增強(qiáng)前方指向性和減少周?chē)肼暰哂邢嗤x)，通常使用圖12所示的主要利用帶通濾波器的噪聲抑制設(shè)備，而非如圖IlB所示的簡(jiǎn)單設(shè)備。麥克風(fēng)102L獲得的聲音信號(hào)被麥克風(fēng)放大器104L放大，并且然后被提供給分別具有中心通帶頻率fcl、fc2和fc3的帶通濾波器121L、122L和123L。在帶通濾波器121L、 122L和123L中，頻帶BD1、BD2和BD3的聲音信號(hào)分量被提取出。此外，麥克風(fēng)102R獲得的聲音信號(hào)被麥克風(fēng)放大器104R放大，并且然后被提供給分別具有中心通帶頻率fcl、fc2和fc3的帶通濾波器121R、122R和123R，以使得各個(gè)頻帶 BD1、BD2和BD3的聲音信號(hào)分量被提取出。同時(shí)，具有中心頻率fcl的帶通濾波器的通帶被表示為頻帶BDl。以相同的方式， 具有中心頻率fc2和fc3的帶通濾波器的通帶被表示為頻帶BD2和BD3。作為帶通濾波器121L和121R的輸出的頻帶BDl的聲音信號(hào)分量被提供給聲音源方向角分析單元124和加法器127。作為帶通濾波器122L和122R的輸出的頻帶BD2的聲音信號(hào)分量被提供給聲音源方向角分析單元125和加法器128。作為帶通濾波器123L和123R的輸出的頻帶BD3的聲音信號(hào)分量被提供給聲音源方向角分析單元126和加法器129。聲音源方向角分析單元124、125和126分別從頻帶BD1、BD2和BD3的聲音信號(hào)分
量中確定主導(dǎo)聲音的聲音源方向。此后，聲音源方向角分析單元124、125和126基于所確定的方向來(lái)控制可變?cè)鲆娣糯笃?30、131和132的增益。即，聲音源方向角分析單元124、125和126執(zhí)行控制，以使得當(dāng)所確定方向是諸如前方等之類的目標(biāo)方向時(shí)使增益增大，并且當(dāng)所確定方向是其它方向時(shí)使增益減小。L和R聲道各自的頻帶BD1、BD2和BD3的聲音信號(hào)分量的每個(gè)被加法器127、128 和 129相加，并且然后被提供給可變?cè)鲆娣糯笃?30、131和132。此后，可變?cè)鲆娣糯笃?30、 131和132被如上所述的聲音源方向角分析單元124、125和126控制，以使得例如其中來(lái)自前方的聲音占主導(dǎo)地位的頻帶被增強(qiáng)，并且其它頻帶被減弱。增益被調(diào)節(jié)的(就像對(duì)各個(gè)頻帶進(jìn)行了加權(quán))各個(gè)頻帶BD1、BD2和BD3的輸出被加法器133相加，并且成為被執(zhí)行了波束成形處理的輸出聲音信號(hào)Sout。當(dāng)利用這樣的噪聲抑制設(shè)備的波束成形處理單元103被使用時(shí)，在如圖10所示的狀態(tài)中交談聲音不會(huì)容易地被埋沒(méi)在噪聲中而是可被聽(tīng)見(jiàn)。此外，作為增強(qiáng)聲音并抑制噪聲的一種方法，利用以“頻譜差”為中心的FFT的方法可被提供作為相關(guān)技術(shù)中在不利用波束成形方法的情況下分析并組合聲音以便移除噪聲的代表性方法
發(fā)明內(nèi)容
如上所述，作為相關(guān)技術(shù)中分析并組合聲音以便移除噪聲的代表性方法，提供了分別使用帶通濾波器和FFT的兩種方法。使用FFT的方法具有一些缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)是計(jì)算量巨大，第二個(gè)缺點(diǎn)是引起不舒服感覺(jué)的異樣噪聲(稱為音樂(lè)噪聲)被生成。另一方面，在如圖12所示的使用帶通濾波器的方法中，計(jì)算量可被抑制為較小并且原理上不會(huì)生成音樂(lè)噪聲。此外，存在的優(yōu)點(diǎn)在于可以應(yīng)對(duì)處理的質(zhì)量和數(shù)量的變化而不用進(jìn)行大的改變。作為這背后的一個(gè)原因，由于FFT例如僅可以處理2n的樣本數(shù)，因此計(jì)算量是離散的，并且不會(huì)因?yàn)檫€具有計(jì)算資源而被增加小的量。另一方面，對(duì)于帶通濾波器，由于單個(gè)帶通濾波器具有較小單位的計(jì)算量，因此存在的優(yōu)點(diǎn)在于頻帶的數(shù)目容易被增多或減少并且可以根據(jù)計(jì)算資源來(lái)具體設(shè)置。因此，認(rèn)為使用帶通濾波器的方法是優(yōu)選的。然而，在使用帶通濾波器的方法中，存在的問(wèn)題在于與該處理被執(zhí)行之前相比，聲音質(zhì)量被降低。一般地當(dāng)利用帶通濾波器來(lái)分析并組合聲音時(shí)，如下方法被使用分析由帶通濾波器劃分出的每個(gè)頻帶的聲音數(shù)據(jù)，并行地對(duì)每個(gè)頻帶的聲音數(shù)據(jù)執(zhí)行處理，并且最后將所有聲音數(shù)據(jù)相組合。在使用如圖12所示的帶通濾波器來(lái)分析并組合聲音的方法中，聲音質(zhì)量比FFT的情況要好。然而，相位旋轉(zhuǎn)是根據(jù)帶通濾波器來(lái)控制并調(diào)節(jié)的，相加/不相加是根據(jù)頻帶來(lái)控制并調(diào)節(jié)的，或者水平的增大/減小要被控制并調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)針對(duì)各個(gè)頻帶執(zhí)行相加時(shí)，與原始聲音源相比相位不能匹配，從而使得被感覺(jué)為噪聲的聲音質(zhì)量惡化是不可否認(rèn)的并且成為一個(gè)問(wèn)題。希望提供用于針對(duì)從多個(gè)麥克風(fēng)獲得的聲音信號(hào)在維持聲音質(zhì)量的同時(shí)減少噪聲，由此提高計(jì)算處理效率的信號(hào)處理方法(基于波束成形的噪聲抑制方法)。根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的聲音信號(hào)處理裝置包括聲音源方向確定單元，該聲音源方向確定單元針對(duì)例如通過(guò)多個(gè)麥克風(fēng)輸入或線路輸入獲得的多個(gè)聲道的聲音信號(hào)來(lái)確定第一至第η頻帶的每個(gè)頻帶的聲音源方向；以及濾波器處理單元，該濾波器處理單元包括被串聯(lián)連接并被配置為增強(qiáng)或衰減第一至第η頻帶的聲音信號(hào)的第一至第η濾波器。 第一至第η濾波器分別基于由聲音源方向確定單元確定的第一至第η頻帶的聲音源方向來(lái)執(zhí)行增強(qiáng)或衰減。此外，聲音源方向確定單元可以包括與第一至第η頻帶相對(duì)應(yīng)的第一至第η聲音源方向角分析單元。第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)可以與第一至第η濾波器的每個(gè)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并且將對(duì)應(yīng)濾波器視作增強(qiáng)或衰減處理的控制對(duì)象。第一至第 η聲音源方向角分析單元的每個(gè)可以在對(duì)應(yīng)頻帶的聲音源方向被確定為預(yù)定角度范圍中所包括的方向時(shí)，允許將被控制的濾波器執(zhí)行增強(qiáng)處理，并且在對(duì)應(yīng)頻帶的聲音源方向未被確定為預(yù)定角度范圍中所包括的方向時(shí)，允許將被控制的濾波器執(zhí)行衰減處理。此外，第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)可以在聲音源方向被確定為處于分散狀態(tài)中時(shí)允許將被控制的濾波器執(zhí)行衰減處理。此外，第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)可以基于各個(gè)聲道的聲音信號(hào)的能量差(energy subtraction)來(lái)確定對(duì)應(yīng)頻帶的聲音源方向。此外，濾波器處理單元中的被串聯(lián)連接的第一至第η濾波器的每個(gè)濾波器可以接收被組合了多個(gè)聲道的聲音信號(hào)的聲音信號(hào)。此外，濾波器處理單元中的被串聯(lián)連接的第一至第η濾波器的每個(gè)濾波器可以接收多個(gè)聲道中的一個(gè)聲道的聲音信號(hào)。根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的聲音信號(hào)處理方法可包括針對(duì)多個(gè)聲道的聲音信號(hào)來(lái)確定第一至第η頻帶的每個(gè)頻帶的聲音源方向；以及向被串聯(lián)連接并被配置為增強(qiáng)或衰減第一至第η頻帶的聲音信號(hào)的第一至第η濾波器輸入聲音信號(hào)，并且基于在聲音源方向的確定中所確定的第一至第η頻帶的聲音源方向來(lái)分別通過(guò)第一至第η濾波器執(zhí)行增強(qiáng)或衰減。上述公開(kāi)是用于在減少噪聲的同時(shí)維持利用兩個(gè)或更多個(gè)麥克風(fēng)的裝置的聲音質(zhì)量從而提高計(jì)算處理效率的信號(hào)處理方法(基于波束成形的噪聲抑制方法)。為了補(bǔ)救伴隨著噪聲減少方法而出現(xiàn)的聲音質(zhì)量惡化，由單個(gè)或兩個(gè)或更多個(gè)分離的麥克風(fēng)獲得的聲音信號(hào)被針對(duì)各自的多個(gè)頻帶來(lái)劃分，并且執(zhí)行分析(聲音源方向確定)以針對(duì)各個(gè)頻帶來(lái)確定噪聲。此后，在不會(huì)出現(xiàn)相位失配的時(shí)間軸上利用串行排列的一組濾波器基于聲音源方向的分析結(jié)果來(lái)處理輸入聲音信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)相加值，從而減少噪聲。串行連接的該組濾波器包括能夠控制增益的多個(gè)頻帶的增強(qiáng)或衰減濾波器，并且這些濾波器是基于分析結(jié)果來(lái)控制的。根據(jù)本公開(kāi)，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)從多個(gè)麥克風(fēng)獲得的聲音信號(hào)在減少噪聲的同時(shí)維持
聲音質(zhì)量從而提高計(jì)算處理效率的聲音信號(hào)處理。


圖1是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備的框圖；圖2是根據(jù)本實(shí)施例的MPF特性的說(shuō)明圖；圖3是根據(jù)本實(shí)施例的聲音源方向確定時(shí)的樣本繪制的說(shuō)明圖；圖4Α至4C是根據(jù)本實(shí)施例的聲音源方向確定的說(shuō)明圖；圖5是根據(jù)本實(shí)施例的基于聲音源方向確定的MPF控制的說(shuō)明圖；圖6是根據(jù)本實(shí)施例的由聲音源方向角分析單元執(zhí)行的處理的流程圖；圖7是根據(jù)本實(shí)施例的適用于NC耳機(jī)的示例的說(shuō)明圖；圖8是根據(jù)本實(shí)施例的NC耳機(jī)的框圖；圖9是根據(jù)另一實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備的框圖； 圖10是嘈雜條件下的交談狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖IlA和IlB是波束成形處理的說(shuō)明圖；以及
圖12是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的噪聲抑制設(shè)備的框圖。
具體實(shí)施例方式下面，將按如下順序描述本公開(kāi)的實(shí)施例。1.根據(jù)實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備2.適用于NC耳機(jī)的示例3.適用于各種裝置的示例以及修改示例1.根據(jù)實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備圖1示出了作為本公開(kāi)的聲音信號(hào)處理裝置的實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備1。噪聲抑制設(shè)備1以如下方式來(lái)獲取更適合于噪聲環(huán)境中的交談的聲音信號(hào)由左右麥克風(fēng)2L和2R吸收的聲音信號(hào)被輸入，并且例如來(lái)自前方(或后方)的聲音被增強(qiáng)，而來(lái)自其它方向的聲音被衰減。在圖1中，由麥克風(fēng)2L獲取的聲音信號(hào)SmL被麥克風(fēng)放大器3L放大，并被模數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換器4L轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的聲音信號(hào)SmL被輸入噪聲抑制設(shè)備1。此外，由麥克風(fēng)2R獲取的聲音信號(hào)SmR被麥克風(fēng)放大器3R放大，并被模數(shù)(A/D) 轉(zhuǎn)換器4R轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的聲音信號(hào)SmR被輸入噪聲抑制設(shè)備1。噪聲抑制設(shè)備1被配置為包括聲音源方向確定單元IA和濾波器處理單元1B。聲音源方向確定單元IA針對(duì)本示例中的第一至第三頻帶的每個(gè)，確定L和R聲道的聲音信號(hào)SmL和SmR的聲音源方向。濾波器處理單元IB包括被配置為增強(qiáng)或衰減第一至第三頻帶的每個(gè)頻帶的聲音信號(hào)并且彼此串聯(lián)連接的第一至第三濾波器(后面將描述的MPF 58、59和60)。聲音源方向確定單元IA包括帶通濾波器51L、52L、53L、51R、52R和53R，以及聲音源方向角分析單元54、55和56。帶通濾波器51L、52L和53L的中心通帶頻率分別被設(shè)置為fcl、fc2和fc3。為了說(shuō)明，各自的通帶被表示為BD1、BD2和BD3。此外，帶通濾波器51R、52R和53R的中心通帶頻率分別被設(shè)置為中心通帶頻率 fcl、fc2和fc3。各自的通帶以相同方式被表示為BDU BD2和BD3。左聲道的聲音信號(hào)SmL被輸入帶通濾波器51L、52L和53L，并且各個(gè)頻帶BD1、BD2 和BD3的聲音信號(hào)分量被提取出。此外，右聲道的聲音信號(hào)SmR被輸入帶通濾波器51R、52R和53R，并且各個(gè)頻帶 BD1、BD2和BD3的聲音信號(hào)分量被提取出。作為帶通濾波器51L和51R的輸出的、左右聲道的每個(gè)的頻帶BDl的聲音信號(hào)分量被提供給聲音源方向角分析單元54。作為帶通濾波器52L和52R的輸出的、左右聲道的每個(gè)的頻帶BD2的聲音信號(hào)分量被提供給聲音源方向角分析單元55。作為帶通濾波器53L和53R的輸出的、左右聲道的每個(gè)的頻帶BD3的聲音信號(hào)分量被提供給聲音源方向角分析單元56。聲音源方向角分析單元54對(duì)應(yīng)于頻帶BD1，并且確定所提供來(lái)的頻帶BDl的聲音信號(hào)分量中的主導(dǎo)聲音的聲音源方向。 聲音源方向角分析單元55對(duì)應(yīng)于頻帶BD2，并且確定所提供來(lái)的頻帶BD2的聲音信號(hào)分量中的主導(dǎo)聲音的聲音源方向。聲音源方向角分析單元56對(duì)應(yīng)于頻帶BD3，并且確定所提供來(lái)的頻帶BD3的聲音信號(hào)分量中的主導(dǎo)聲音的聲音源方向。盡管后面將描述通過(guò)聲音源方向角分析單元54、55和56確定聲音源方向的方法， 然而聲音源方向角分析單元54、55和56的每個(gè)針對(duì)對(duì)應(yīng)的頻帶，基于各個(gè)聲道的聲音信號(hào)的能量差來(lái)確定聲音源方向。此后，聲音源方向角分析單元54、55和56根據(jù)所確定的方向利用控制信號(hào)SG1、 SG2和SG3來(lái)控制中期存在濾波器(MPF，Mid Presence Filter) 58、59和60，這些濾波器被設(shè)置為與聲音源方向角分析單元54、55和56具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。如可從附圖中明白的， 分別地，MPF 58用作聲音源方向角分析單元54的控制對(duì)象，MPF 59用作聲音源方向角分析單元55的控制對(duì)象，并且MPF 60用作聲音源方向角分析單元56的控制對(duì)象。濾波器處理單元IB包括加法器57、MPF 58、59和60。MPF 58、59和60作為串聯(lián)連接的濾波器組。加法器57將左右聲道的聲音信號(hào)SmL和SmR相加。其中由加法器57組合了左右聲道聲音信號(hào)的聲音信號(hào)(LR相加信號(hào))被提供給MPF58。MPF 58、59和60分別增強(qiáng)或衰減對(duì)應(yīng)頻帶。這里，設(shè)置三個(gè)MPF的原因在于聲音源方向確定單元IA的帶通濾波器51L、52L、53L、51R、52R和53R將聲音信號(hào)SmL和SmR的每個(gè)劃分為三個(gè)頻帶。各個(gè)MPF 58、59和60的中心通帶頻率被設(shè)置為fcl、fc2和fc3。此外，MPF 58、 59和60的每個(gè)具有如圖2所示的特性，并且針對(duì)特定目標(biāo)頻帶(以頻率fc為中心的頻帶) 執(zhí)行增益的放大和減小。由MPF 58、59和60中的這種可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)引起的目標(biāo)頻帶的增強(qiáng)和衰減是由聲音源方向角分析單元54、55和56控制的，如上所述。S卩，盡管MPF 58增強(qiáng)和衰減以頻率fcl為中心的頻帶BD1，然而MPF 58對(duì)應(yīng)于帶通濾波器51L和51R以及聲音源方向角分析單元54。此外，盡管MPF 59增強(qiáng)和衰減以頻率fc2為中心的頻帶BD2，然而MPF 59對(duì)應(yīng)于帶通濾波器52L和52R以及聲音源方向角分析單元55。此外，盡管MPF 60增強(qiáng)和衰減以頻率fc3為中心的頻帶BD3，然而MPF 60對(duì)應(yīng)于帶通濾波器53L和53R以及聲音源方向角分析單元56。此后，當(dāng)噪聲抑制設(shè)備1將前方(后方)設(shè)置為目標(biāo)方向時(shí)，聲音源方向被確定為前方(后方)的頻帶被增強(qiáng)，并且聲音源方向被確定為另外的方向的頻帶被衰減。增強(qiáng)/ 衰減水平是基于方向角的確定的。在各個(gè)MPF 58、59和60中，聲音信號(hào)(LR相加信號(hào))是基于聲音源方向角分析單元54、55和56的控制而被增強(qiáng)或衰減的。此后，MPF 60的輸出就是噪聲抑制設(shè)備1的輸出信號(hào)Sout。將描述聲音源方向角分析單元54、55和56的確定處理以及對(duì)MPF58、59和60的控制。圖3示出了聲音源方向角分析單元54、55和56執(zhí)行聲音源方向/角度確定時(shí)的樣本值的繪圖。盡管聲音信號(hào)SmL和SmR的頻帶BD1、BD2和BD3的分量被輸入各個(gè)聲音源方向角分析單元54、55和56中，然而聲音源方向角分析單元54、55和56繪制各個(gè)L和R聲道的
幅度值。
圖3的LR平面上的繪圖位置表示L和R聲道各自的聲音信號(hào)SmL和SmR的能量差。首先，目標(biāo)頻帶的L/R聲道的幅度值的絕對(duì)值被繪制在圖3的LR平面上，并且該處理在特定時(shí)間段期間重復(fù)。例如，作為某一時(shí)間點(diǎn)to處的輸入值，如果假設(shè)L聲道的幅度的絕對(duì)值被設(shè)為 Al并且R聲道的幅度的絕對(duì)值被設(shè)為A2，則該輸入值被繪制為如黑圓圈所表示的樣本 SPtO0順序地對(duì)時(shí)間點(diǎn)tl，t2，...的每個(gè)執(zhí)行該處理，并且如圖所示那樣來(lái)繪制樣本SPtl， SP12 j · · · ο如果在某一單位時(shí)間期間(例如，被確定為大約0. 5到5秒)多個(gè)樣本SP被繪制， 則從原點(diǎn)開(kāi)始的直線LL利用最小二乘法被獲得。即，距所有樣本SP的距離的平方之和最小的直線被求得，并且該直線被設(shè)為直線LL。直線LL的角度θ被當(dāng)作聲音源方向的角度。對(duì)于某一頻帶的聲音信號(hào)，當(dāng)角度θ (直線LL)位于該LR平面的中央左右時(shí)(在附圖中45°左右)，則可以認(rèn)為對(duì)應(yīng)頻帶的幅度值之差較小并且可以認(rèn)為聲音源離左邊和右邊的距離相等。即，前方可被估計(jì)為聲音源方向。另一方面，當(dāng)角度θ (直線LL)向LR平面的縱軸傾斜或者向橫軸傾斜時(shí)，可以認(rèn)為該頻帶的聲音的左右幅度值之差較大并且可以認(rèn)為該聲音來(lái)自右方向側(cè)或左方向側(cè)。這里，例如，如圖4Α至4C中的斜線部分所示，直線LL存在于45°左右時(shí)的角度θ 的區(qū)域被當(dāng)作中央?yún)^(qū)域。該中央?yún)^(qū)域是其中聲音源方向被認(rèn)為是前方(或后方)的區(qū)域。 另一方面，附圖中的右邊區(qū)域和左邊區(qū)域分別對(duì)應(yīng)于聲音源方向被認(rèn)為是右側(cè)和左側(cè)的區(qū)域。在圖4Α至4C中，黑圓圈是樣本SP的繪制點(diǎn)。例如，當(dāng)考慮針對(duì)圖10描述的狀態(tài)時(shí)，來(lái)自另一人的交談聲音的聲音源方向可被認(rèn)為是前方。在此情況中，聲音源方向?yàn)榍胺降念l帶的聲音信號(hào)分量例如可被估計(jì)為交談聲音，即，用戶想要聽(tīng)到的聲音。另一方面，聲音源方向?yàn)榱硗夥较虻念l帶的聲音信號(hào)分量可被估計(jì)為噪音，即，希望被減小的聲音信號(hào)分量。在此情況中，當(dāng)如圖4Α所示角度θ存在于LR平面上的中央?yún)^(qū)域的范圍之內(nèi)時(shí)， 該頻帶被確定為交談聲音(語(yǔ)音聲音)。此外，如圖4Β所示，當(dāng)角度θ存在于LR平面上的中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域，即右邊區(qū)域(或左邊區(qū)域)中時(shí)，該聲音來(lái)自前方的概率較低，并且該頻帶的聲音被確定為噪音。同時(shí)，存在即使角度θ存在于中央?yún)^(qū)域中聲音也應(yīng)被確定為噪聲的情況。當(dāng)如圖 4C所示樣本點(diǎn)廣泛地分散在LR平面上時(shí)，根據(jù)最小二乘法的直線LL變?yōu)?5°左右的斜率并且角度θ被包括在中央?yún)^(qū)域中。如上所述的分散度較高的情況是由于周?chē)姆瓷渎曇舳沟迷胍魪V闊地從多個(gè)或所有方向到達(dá)的情況。例如，該情況對(duì)應(yīng)于這樣的情況其中，如在飛機(jī)機(jī)艙中，包括反射聲音在內(nèi)的聲音從所有方向被收聽(tīng)到。
這里，當(dāng)分散度等于或高于預(yù)定程度時(shí)，即使角度θ被包括在中央?yún)^(qū)域中，該頻帶的聲音也被確定為噪聲。作為具體示例，如果當(dāng)利用最小二乘法獲得直線LL時(shí)距離的平方之和等于或大于特定閾值，則可以確定分散度較大。其原因在于當(dāng)樣本的繪制點(diǎn)集中在中央?yún)^(qū)域時(shí)，從各個(gè)樣本SP到直線LL的距離的平方之和變得較小，而在圖4C所示的情況中，平方之和變得較大。圖5示出了聲音源方向角分析單元54、55和56的每個(gè)的控制示例。 這里，當(dāng)聲音源方向角分析單元54對(duì)頻帶BDl執(zhí)行上述分析時(shí)，直線LL的角度 θ被包括在中央?yún)^(qū)域中。盡管如上所述聲音源方向角分析單元54利用控制信號(hào)SGl來(lái)控制MPF 58，然而在此情況中，頻帶BDl的聲音在此情況中被確定為目標(biāo)聲音，以使得以頻率 fcl為中心的頻帶BDl被MPF 58增強(qiáng)，如圖所示。此外，當(dāng)聲音源方向角分析單元55對(duì)頻帶BD2執(zhí)行上述分析時(shí)，直線LL的角度θ 處在中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域中。盡管聲音源方向角分析單元55利用控制信號(hào)SG2來(lái)控制MPF 59，然而頻帶BD2的聲音在此情況中被確定為噪聲，以使得以頻率fc2為中心的頻帶BD2被 MPF 59衰減，如圖所示。此外，當(dāng)聲音源方向角分析單元56對(duì)頻帶BD3執(zhí)行上述分析時(shí)，直線LL的角度θ 被包括在中央?yún)^(qū)域中。然而，由于樣本點(diǎn)的分散度變得等于或大于預(yù)定程度，因此頻帶BD3 的聲音被確定為噪聲。盡管聲音源方向角分析單元56利用控制信號(hào)SG3來(lái)控制MPF 60，然而頻帶BD3的聲音在此情況中被確定為噪聲，以使得以頻率fc3為中心的頻帶BD3被MPF 60衰減，如圖所示。MPF 58、59和60的濾波器特性可基于上述對(duì)各個(gè)頻帶的聲音源方向的確定而可變地被控制，以使得經(jīng)過(guò)MPF 58,59和60處理的輸出信號(hào)Sout成為來(lái)自前方的聲音被增強(qiáng)而其它噪聲被衰減的聲音信號(hào)。上述聲音源方向角分析單元54、55和56的處理如圖6所示那樣來(lái)執(zhí)行。將描述聲音源方向角分析單元54的處理。首先，聲音源方向角分析單元54在步驟FlOl和F102中，在特定的單位時(shí)間期間在上述LR平面上繪制將被輸入的頻帶BDl的聲音信號(hào)SmL和SmR的輸入值。當(dāng)在該單位時(shí)間期間繪制了多個(gè)樣本點(diǎn)之后，聲音源方向角分析單元54前進(jìn)到步驟F103，利用最小二乘法來(lái)獲得直線LL，并且然后獲取直線LL的角度θ。在步驟F104中，首先判斷角度θ是否被包括在中央?yún)^(qū)域中。如果角度θ不被包括在中央?yún)^(qū)域中，則聲音源方向角分析單元54前進(jìn)到步驟F107，并且然后判定對(duì)應(yīng)頻帶 BDl的聲音為噪聲。此后，聲音源方向角分析單元54利用控制信號(hào)SGl來(lái)使得MPF 58對(duì)頻帶BDl執(zhí)行衰減處理。同時(shí)，可以認(rèn)為，在此情況中的衰減量例如是根據(jù)此時(shí)的角度θ與中央?yún)^(qū)域的中央角度(例如，45° )之間的差值的衰減量。另一方面，如果在步驟F104中判定角度θ被包括在中央?yún)^(qū)域中，則聲音源方向角分析單元54前進(jìn)到步驟F105，并且判斷分散狀態(tài)是否等于或大于特定水平。如上所述，可以判斷每個(gè)樣本與直線LL之間的距離的平方之和是否等于或大于特定閾值。當(dāng)分散狀態(tài)等于或大于特定值時(shí)，聲音源方向角分析單元54前進(jìn)到步驟F108，并且判定對(duì)應(yīng)頻帶BDl的聲音為噪聲。此后，聲音源方向角分析單元54利用控制信號(hào)SGl來(lái)使得MPF 58對(duì)頻帶BDl執(zhí)行衰減處理。同時(shí)，在此情況中的衰減量例如可被認(rèn)為是基于距離的平方之和的值的衰減量。當(dāng)判定角度θ被包括在中央?yún)^(qū)域中并且分散狀態(tài)不等于或大于特定值時(shí)，聲音源方向角分析單元54前進(jìn)到步驟F106，并且判定對(duì)應(yīng)頻帶BDl的聲音為目標(biāo)聲音。此后， 聲音源方向角分析單元54利用控制信號(hào)SGl來(lái)使得MPF 58對(duì)頻帶BDl執(zhí)行增強(qiáng)處理。同時(shí)，在此情況中的增強(qiáng)量例如可被認(rèn)為是基于此時(shí)的角度θ與中央?yún)^(qū)域的中央角度(例如，45° )之間的差值并且基于分散度的增強(qiáng)量。S卩，角度θ越接近45°，增強(qiáng)量越大，并且分散度變得越小，增強(qiáng)量越大。當(dāng)在步驟F106、F107和F108中執(zhí)行了任何控制時(shí)，聲音源方向角分析單元54在步驟F109中清除所繪制的樣本，并且然后返回步驟FlOl并再次在單位時(shí)間期間執(zhí)行繪制。 此后，相同處理被重復(fù)。聲音源方向角分析單元54重復(fù)地連續(xù)地執(zhí)行上述處理。聲音源方向角分析單元 55和56執(zhí)行相同處理。因此，對(duì)于每個(gè)單位時(shí)間，每個(gè)頻帶的聲音源方向被確定，并且基于該確定來(lái)控制 MPF 58、59和60的濾波器特性。如從上面的描述可明白的，本示例中的噪聲抑制設(shè)備1利用帶通濾波器51L、52L、 53L、51R、52R和53R將輸入聲音信號(hào)SmL和SmR劃分為頻帶BDU BD2和BD3。然后，利用聲音源方向角分析單元54、55和56執(zhí)行分析以判斷各個(gè)頻帶BD1、BD2和BD3的聲音信號(hào)是否是噪聲。另一方面，聲音信號(hào)SmL和SmR被相加并且被提供給串聯(lián)連接的MPF58、59和 60。MPF 58、59和60的每個(gè)的濾波器特性可基于聲音源方向角分析單元54、55和56的確定結(jié)果來(lái)可變地控制。在此情況中，對(duì)聲音流的控制是串行濾波器處理，并且與所謂的均衡器具有相同的系統(tǒng)。因此，原理上不會(huì)出現(xiàn)由于在上述圖12的配置中產(chǎn)生的相位失配而引起的聲音質(zhì)量惡化。因此，可以獲得沒(méi)有聲音質(zhì)量惡化的輸出信號(hào)Sout。此外，由于未使用FFT處理，因此計(jì)算量可被抑制得較低。此外，可以根據(jù)要使用的資源量來(lái)可擴(kuò)展地設(shè)計(jì)帶通濾波器。這在利用FFT的處理中是難以實(shí)現(xiàn)的。另外，整個(gè)系統(tǒng)可被安裝為具有很少的延遲，并且可以應(yīng)用于要求極快響應(yīng)的領(lǐng)域，尤其是語(yǔ)音通信等。2.適用于NC耳機(jī)的示例將描述根據(jù)上述實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備1被應(yīng)用于噪聲消除耳機(jī)10的示例。圖7示意性地示出了在連接到諸如便攜式媒體播放器20等之類的音樂(lè)再現(xiàn)設(shè)備的同時(shí)被使用的噪聲消除耳機(jī)(NC耳機(jī))10。媒體播放器20再現(xiàn)記錄在內(nèi)部記錄介質(zhì)中的諸如音樂(lè)等之類的數(shù)據(jù)，并且向相連接的NC耳機(jī)10輸出L和R兩個(gè)聲道的聲音信號(hào)。NC耳機(jī)10包括耳機(jī)單元11和噪聲消除單元14。耳機(jī)單元11包括位于與用戶的左右耳朵兩者相對(duì)應(yīng)的各自的揚(yáng)聲器外殼中的L 和R聲道的揚(yáng)聲器13L和13R。
在此示例的情況中，根據(jù)所謂的前饋方法的噪聲消除處理被執(zhí)行，并且麥克風(fēng)2L 和2R被提供來(lái)分別收集左右揚(yáng)聲器外殼的外部聲音。同時(shí)，耳機(jī)單元11可以不是如該附圖所示的具有揚(yáng)聲器外殼的類型，而可以是諸如觸耳式耳機(jī)型(earphone type)或耳罩型(ear pad type)之類的類型。在本示例的情況中，可以按任何情況來(lái)設(shè)置麥克風(fēng)2L和2R。噪聲消除單元14被連接到如上所述那樣設(shè)置有麥克風(fēng)2L和2R的耳機(jī)單元11。 監(jiān)視器開(kāi)關(guān)43被設(shè)置在噪聲消除單元14中，以使得用戶可以執(zhí)行監(jiān)視器模式的開(kāi)/關(guān)操作。同時(shí)，監(jiān) 視器模式在此是指這樣的模式，該模式在使得交談聲音等能被成功聽(tīng)到的同時(shí)使媒體播放器20中產(chǎn)生的音樂(lè)等的輸出停止并且使噪聲消除功能開(kāi)啟。噪聲消除單元14將從媒體播放器20提供來(lái)的諸如再現(xiàn)音樂(lè)等之類的聲音信號(hào)與噪聲減少聲音信號(hào)相混合，以使得從揚(yáng)聲器13L和13R輸出減少了外部噪聲的聲音信號(hào)。簡(jiǎn)而言之，噪聲減少如下這樣來(lái)執(zhí)行的。安裝在揚(yáng)聲器外殼上的麥克風(fēng)2L和2R收集通過(guò)揚(yáng)聲器外殼到達(dá)用戶耳朵的外部噪聲。噪聲消除單元14基于由麥克風(fēng)2L和2R收集的外部噪聲的聲音信號(hào)來(lái)生成在聲學(xué)上具有與外部噪聲的相位相反的相位的噪聲減少聲音信號(hào)。此后，噪聲消除單元14將所生成的噪聲減少聲音信號(hào)與諸如再現(xiàn)音樂(lè)等之類的聲音信號(hào)相組合，并且然后將得到的信號(hào)提供給揚(yáng)聲器13L和13R。因此，由于外部噪聲的反相分量被包括在從揚(yáng)聲器13L和13R輸出的聲音中，因此該反相分量與在空間上通過(guò)揚(yáng)聲器外殼實(shí)際泄露的外部噪聲被抵消掉，從而使得外部噪聲分量被減少并且原始再現(xiàn)音樂(lè)的輸出聲音到達(dá)用戶的聽(tīng)覺(jué)處。噪聲消除單元14的內(nèi)部配置在圖8中示出。噪聲消除單元14包括麥克風(fēng)放大器3L和3R、A/D轉(zhuǎn)換器4L和4R、基于DSP或CPU 的主要處理單元33、存儲(chǔ)器單元40、功率放大器42L和42R、A/D轉(zhuǎn)換器41L和41R以及監(jiān)視器開(kāi)關(guān)43。在主要處理單元33中，設(shè)置有噪聲消除單元34、增益單元35、加法器36L和36R、 噪聲抑制設(shè)備1、控制單元38、均衡器39以及開(kāi)關(guān)SWl和SW2。首先，來(lái)自媒體播放器20的諸如再現(xiàn)音樂(lè)等的聲音信號(hào)如下這樣被處理。L和R聲道的再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R從媒體播放器20被提供作為所謂的耳機(jī)輸出。再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R被A/D轉(zhuǎn)換器41L和41R轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后，均衡器39執(zhí)行聲音質(zhì)量校正，例如幅度-頻率特性校正、相位_頻率特性校正或者它們兩者。均衡器39的校正處理是基于來(lái)自控制單元38的控制信號(hào)被執(zhí)行的。例如，頻率特性的指定等是利用控制信號(hào)來(lái)執(zhí)行的。已由均衡器39校正了其聲音質(zhì)量的再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R分別通過(guò)連接到 Te端子的開(kāi)關(guān)SW2和SWl被提供給加法器36L和36R。此后，加法器36L和36R將再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R加到噪聲減少聲音信號(hào)中，并且然后得到的信號(hào)被提供給功率放大器 42L 和 42R。功率放大器42L和42R可以由數(shù)字放大器構(gòu)成，并且可以由D/A轉(zhuǎn)換器和模擬放大器構(gòu)成。此外，來(lái)自功率放大器42L和42R的輸出用作與揚(yáng)聲器13L和13R相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且基于再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R從揚(yáng)聲器13L和13R輸出聲音。另一方面，上述噪聲消除處理如下這樣來(lái)執(zhí)行。由麥克風(fēng)2L和2R收集的聲音信號(hào)SmL和SmR被噪聲消除單元14的麥克風(fēng)放大器3L和3R放大，并且然后被A/D轉(zhuǎn)換器4L和4R轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。從A/D轉(zhuǎn)換器4L和4R輸出的并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的聲音信號(hào)SmL和SmR被提供給噪聲消除單元34。噪聲消除單元34用作利用前饋方法生成上述噪聲減少聲音信號(hào)的數(shù)字濾波器。噪聲消除單元34利用由來(lái)自控制單元38的控制信號(hào)所指示的濾波器系數(shù)來(lái)對(duì)各個(gè)聲音信號(hào)SmL和SmR執(zhí)行濾波處理，并且然后生成L和R聲道的噪聲減少聲音信號(hào)。所生成的L和R聲道的噪聲減少聲音信號(hào)被提供給增益單元35。增益單元35利用由來(lái)自控制單元38的控制信號(hào)所指示的增益系數(shù)，來(lái)指派與L和R聲道的噪聲減少聲音信號(hào)相對(duì)應(yīng)的增益。此后，來(lái)自增益單元35的L和R聲道的噪聲減少聲音信號(hào)分別被加到如上所述被提供給加法器36L和36R的再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R。基于被加入了噪聲減少聲音信號(hào)的再現(xiàn)聲音信號(hào)SA-L和SA-R來(lái)從揚(yáng)聲器13L和 13R輸出再現(xiàn)聲音，從而施加了如上所述的噪聲減少功能。控制單元38控制整個(gè)噪聲消除單元。例如，控制單元38利用如上所述的控制信號(hào)來(lái)控制均衡器39、噪聲消除單元34和增益單元35。此外，控制單元38可以向媒體播放器20發(fā)送控制信號(hào)。此外，控制單元38控制開(kāi)關(guān)SWl和SW2的切換。存儲(chǔ)器單元40存儲(chǔ)當(dāng)控制單元38執(zhí)行控制處理時(shí)所參考的信息。例如，存儲(chǔ)器單元40存儲(chǔ)與噪聲消除單元34和均衡器39等的濾波器系數(shù)有關(guān)的信息。本示例的噪聲消除單元14還包括具有如在圖1中描述的配置的噪聲抑制設(shè)備1。
從A/D轉(zhuǎn)換器4L和4R輸出的并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的聲音信號(hào)SmL和SmR被提供給噪聲抑制設(shè)備1。噪聲抑制設(shè)備1對(duì)所輸入的聲音信號(hào)SmL和SmR執(zhí)行參考圖1至6描述的配置和操作。因此，從噪聲抑制設(shè)備1獲得這樣的輸出信號(hào)Sout，其中，來(lái)自前方的聲音作為目標(biāo)聲音(例如，交談聲音等)被增強(qiáng)，并且來(lái)自其它方向的聲音被衰減。輸出信號(hào)Sout被提供給開(kāi)關(guān)SWl和SW2的Tn端子。具體地，在本示例中，當(dāng)控制單元38檢測(cè)到用戶利用監(jiān)視器開(kāi)關(guān)43開(kāi)啟監(jiān)視器模式時(shí)，控制單元38執(zhí)行如下控制。如果監(jiān)視器模式被開(kāi)啟，則控制單元38將開(kāi)關(guān)SWl和SW2切換到Tn端子。同時(shí)， 當(dāng)監(jiān)視器模式被關(guān)閉時(shí)，控制單元38將開(kāi)關(guān)SWl和SW2連接到Te端子，并且再現(xiàn)音樂(lè)從揚(yáng)聲器13L和13R被輸出。此外，控制單元38指示媒體播放器20停止再現(xiàn)音樂(lè)。因此，媒體播放器20停止再 現(xiàn)音樂(lè)。當(dāng)控制單元38執(zhí)行上述控制時(shí)，噪聲抑制設(shè)備1的輸出信號(hào)Sout被提供給加法器 36L 和 36R。因此，來(lái)自增益單元35的噪聲減少聲音信號(hào)和來(lái)自噪聲抑制設(shè)備1的輸出信號(hào)Sout被加法器36L和36R相加，并且然后得到的信號(hào)被提供給功率放大器42L和42R。此后，得到的信號(hào)作為聲音從揚(yáng)聲器13L和13R輸出。 這些聲音變?yōu)槔缛缭诒O(jiān)視器模式中那樣來(lái)自前方的交談聲音可清楚地被聽(tīng)見(jiàn)而周?chē)肼暠粶p弱的揚(yáng)聲器輸出聲音。當(dāng)根據(jù)本實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備1如上所述這樣被安裝在NC耳機(jī)10上時(shí)，作為監(jiān)視器模式操作，可清楚地聽(tīng)見(jiàn)交談聲音的揚(yáng)聲器輸出可以被實(shí)現(xiàn)。即，當(dāng)該NC耳機(jī)10被使用時(shí)，不僅噪聲而且人的聲音被減弱。然而，通過(guò)上述配置，在周?chē)肼暱杀粶p弱的同時(shí)，位于與麥克風(fēng)2L和2R等距的前方處的人的聲音不被減弱。因此，可以在佩戴著NC耳機(jī)10的同時(shí)更愉快地進(jìn)行交談?；诖耍谠肼曇种圃O(shè)備1中，對(duì)聲音流的控制通過(guò)如上所述的串行濾波處理來(lái)執(zhí)行，并且由于相位失配導(dǎo)致的聲音質(zhì)量惡化不會(huì)發(fā)生，從而使得可以在聲音質(zhì)量不惡化的情況下輸出聲音。此外，由于低的計(jì)算量和利用少的資源的處理，其適合于安裝在諸如噪聲消除單元14等之類的小的設(shè)備上。另外，整個(gè)系統(tǒng)可被安裝為具有低的延遲。對(duì)于NC耳機(jī)10的監(jiān)視器模式功能，實(shí)際的直接聲音和在噪聲抑制設(shè)備1的處理被執(zhí)行之后獲得的聲音在空間上被疊加并且然后到達(dá)用戶的耳朵。因此，如果處理延遲較大，則聲音被聽(tīng)成令人不愉快的回聲。然而，由于噪聲抑制設(shè)備1可以以低的延遲來(lái)執(zhí)行處理，因此可以避免這樣的令人不愉快的回聲。3.適用于各種裝置的示例以及修改示例根據(jù)本實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備1還可被應(yīng)用于各種裝置。例如，可以考慮將噪聲抑制設(shè)備1用于移動(dòng)電話的傳輸噪聲減少功能。通過(guò)將噪聲抑制設(shè)備1安裝在移動(dòng)電話的頭戴式耳機(jī)上，可以在使得從與麥克風(fēng)等距的用戶嘴巴發(fā)出的聲音不被減弱而周?chē)肼暠粶p弱的同時(shí)將聲音發(fā)送給對(duì)方。當(dāng)然，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或電視接收機(jī)執(zhí)行的語(yǔ)音通信也同樣適用。此外，可以考慮應(yīng)用于聲音識(shí)別前端。當(dāng)今，用在移動(dòng)電話或小型個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)中的附帶有聲音識(shí)別功能的“自動(dòng)翻譯”等已達(dá)到了日?？捎玫膶?shí)用水平，并且下面，可以考慮在外面使用這樣的功能。另一方面，當(dāng)聲音在室外被輸入時(shí)，在許多情況下降低聲音識(shí)別精度的噪聲可能被輸入。因此，例如，如果利用根據(jù)本實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備1按照例如將麥克風(fēng)附接在便攜式裝置的兩端上的方式來(lái)執(zhí)行前端處理，則自動(dòng)翻譯系統(tǒng)將成為使用戶滿意的系統(tǒng)。此外，可以考慮作為用于提取語(yǔ)音等的系統(tǒng)的應(yīng)用。盡管在上述實(shí)施例中描述了作為麥克風(fēng)輸入的應(yīng)用，然而還可以考慮應(yīng)用于線路輸入或音樂(lè)文件。例如，由于使得嗓音、鼓音等在立體定位上以普通音樂(lè)為中心，因此如果根據(jù)本實(shí)施例的噪聲抑制設(shè)備1被應(yīng)用于此，則嗓音和鼓音可被分離開(kāi)。之后，當(dāng)然，如果頻帶被劃分，則嗓音和鼓音的分離可被執(zhí)行。可以考慮各種各樣的本實(shí)施例的修改示例。圖9示出了噪聲抑制設(shè)備1的配置的修改示例。這是一組兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的串行濾波器被設(shè)置在L聲道和R聲道中的示例。即，L聲道的聲音信號(hào)SmL被輸入MPF 58L、59L和60L的串行濾波器系統(tǒng)中。R聲道的聲音信號(hào)SmR被輸入MPF 58R、59R和60R的串行濾波器系統(tǒng)中。MPF 58L和58R的濾波器特性可以利用基于聲音源方向角分析單元54的判定的控制信號(hào)SGl來(lái)可變地控制。MPF 59L和59R的濾波器特性可以利用基于聲音源方向角分析單元55的判定的控制信號(hào)SG2來(lái)可變地控制。MPF 60L和60R的濾波器特性可以利用基于聲音源方向角分析單元56的判定的控制信號(hào)SG3來(lái)可變地控制。S卩，該修改示例是這樣的配置示例，其中，其操作與圖1的配置相同，但是L和R兩個(gè)聲道的輸出信號(hào)SoutL和SoutR被輸出為在處理被執(zhí)行之后獲得的信號(hào)。噪聲抑制設(shè)備1可被應(yīng)用于具有這樣的配置的各種類型的裝置。此外，雖然未在圖中示出，可以考慮對(duì)三個(gè)或更多個(gè)聲道的麥克風(fēng)輸入聲音執(zhí)行聲音源方向確定。在這樣的情況中，被執(zhí)行了串行濾波器處理的聲音信號(hào)可以被組合為單個(gè)聲道或兩個(gè)聲道，如圖8所示。此外，可以以如下方式來(lái)獲得三個(gè)或更多個(gè)聲道的輸出信號(hào)Sout 獨(dú)立地對(duì)三個(gè)或更多個(gè)聲道的麥克風(fēng)輸入聲音信號(hào)的每一個(gè)執(zhí)行串行濾波器處理。此外，可以考慮當(dāng)單個(gè)串行濾波器系統(tǒng)被提供時(shí)，從多個(gè)聲道的輸入聲音信號(hào)中提供單個(gè)聲道的聲音信號(hào)。例如，可以為這樣的配置，其中，當(dāng)如圖1所示那樣設(shè)置了單個(gè)串行濾波器系統(tǒng)(MPF 58、59和60)時(shí)，僅聲音信號(hào)SmL被提供給MPF 58、59和60的濾波器組并且輸出信號(hào)Sout被獲得。此外，根據(jù)要安裝的裝置、目標(biāo)聲音、使用形式等來(lái)設(shè)置由帶通濾波器劃分的頻帶的數(shù)目以及單個(gè)頻帶的帶寬是合適的。串行連接的MPF的數(shù)目基本上是根據(jù)由帶通濾波器劃分的頻帶的數(shù)目來(lái)設(shè)置的。此外，盡管在本實(shí)施例中描述了增強(qiáng)作為目標(biāo)聲音的來(lái)自前方或后方的聲音的處理，然而，例如，還可以執(zhí)行增強(qiáng)作為目標(biāo)聲音的來(lái)自右側(cè)的聲音并且減弱來(lái)自其它方向的聲音的處理。例如，當(dāng)如圖4B所示角度θ對(duì)應(yīng)于右邊區(qū)域時(shí)，可以在與目標(biāo)聲音的頻帶相對(duì)應(yīng)的MPF上執(zhí)行增強(qiáng)處理，并且可以在角度θ與中央?yún)^(qū)域和左邊區(qū)域相對(duì)應(yīng)的頻帶所對(duì)應(yīng)的MPF上執(zhí)行衰減處理。S卩，目標(biāo)聲音的聲音源方向可以利用任意方法來(lái)設(shè)置。 此外，盡管在如圖1所示的實(shí)施例中噪聲抑制設(shè)備1利用A/D轉(zhuǎn)換器4L和4R來(lái)執(zhí)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理，然而由MPF 58、59和60執(zhí)行的濾波處理以及由帶通濾波器執(zhí)行的頻帶劃分也可以利用模擬信號(hào)處理來(lái)執(zhí)行。本公開(kāi)包含與2010年6月1日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請(qǐng)JP 2010-125502中公開(kāi)的主題有關(guān)的主題，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素進(jìn)行各種修改、組合、 子組合和變更，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聲音信號(hào)處理裝置，包括聲音源方向確定單元，所述聲音源方向確定單元針對(duì)多個(gè)聲道的聲音信號(hào)來(lái)確定第一至第η頻帶的每個(gè)頻帶的聲音源方向；以及濾波器處理單元，所述濾波器處理單元包括被串聯(lián)連接并被配置為增強(qiáng)或衰減所述第一至第η頻帶的聲音信號(hào)的第一至第η濾波器，其中，所述第一至第η濾波器分別基于由所述聲音源方向確定單元確定的所述第一至第η頻帶的聲音源方向來(lái)執(zhí)行增強(qiáng)或衰減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音信號(hào)處理裝置，其中，所述聲音源方向確定單元包括與所述第一至第η頻帶相對(duì)應(yīng)的第一至第η聲音源方向角分析單元，其中，所述第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)與所述第一至第η濾波器的每個(gè)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并且將對(duì)應(yīng)濾波器視作增強(qiáng)或衰減處理的控制對(duì)象，并且其中，所述第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)在對(duì)應(yīng)頻帶的聲音源方向被確定為預(yù)定角度范圍中所包括的方向時(shí)，使得將被控制的濾波器執(zhí)行增強(qiáng)處理，并且在所述對(duì)應(yīng)頻帶的聲音源方向被確定為不是所述預(yù)定角度范圍中所包括的方向時(shí)，使得將被控制的濾波器執(zhí)行衰減處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音信號(hào)處理裝置，其中，所述第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)在所述聲音源方向被確定為處于分散狀態(tài)中時(shí)使得將被控制的濾波器執(zhí)行衰減處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲音信號(hào)處理裝置，其中，所述第一至第η聲音源方向角分析單元的每個(gè)基于各個(gè)聲道的聲音信號(hào)的能量差來(lái)針對(duì)對(duì)應(yīng)頻帶確定聲音源方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音信號(hào)處理裝置，其中，所述濾波器處理單元中的被串聯(lián)連接的所述第一至第η濾波器的每個(gè)濾波器接收被組合了多個(gè)聲道的聲音信號(hào)的聲音信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音信號(hào)處理裝置，其中，所述濾波器處理單元中的被串聯(lián)連接的所述第一至第η濾波器的每個(gè)濾波器接收多個(gè)聲道中的一個(gè)聲道的聲音信號(hào)。
7.一種聲音信號(hào)處理方法，包括針對(duì)多個(gè)聲道的聲音信號(hào)來(lái)確定第一至第η頻帶的每個(gè)頻帶的聲音源方向；以及向被串聯(lián)連接并被配置為增強(qiáng)或衰減所述第一至第η頻帶的聲音信號(hào)的第一至第η濾波器輸入聲音信號(hào)，并且基于在所述聲音源方向的確定中所確定的所述第一至第η頻帶的聲音源方向來(lái)分別通過(guò)所述第一至第η濾波器執(zhí)行增強(qiáng)或衰減。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了聲音信號(hào)處理裝置和聲音信號(hào)處理方法。一種聲音信號(hào)處理裝置包括聲音源方向確定單元和濾波器處理單元。聲音源方向確定單元針對(duì)多個(gè)聲道的聲音信號(hào)、就第一至第n頻帶的每個(gè)頻帶來(lái)確定聲音源方向。濾波器處理單元包括被串聯(lián)連接并被配置為增強(qiáng)或衰減第一至第n頻帶的聲音信號(hào)的第一至第n濾波器。第一至第n濾波器分別基于由聲音源方向確定單元確定的第一至第n頻帶的聲音源方向來(lái)執(zhí)行增強(qiáng)或衰減。
文檔編號(hào)H04R3/00GK102271299SQ20111014690
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者北澤雄司, 村田康信, 板橋徹德, 淺田宏平 申請(qǐng)人:索尼公司