[发明专利]音频处理

说明书

技术领域

本发明涉及一种音频处理装置，包括：用于生成输入音频信号的多个音频源，用于从所述输入音频信号导出经过处理的音频信号的处理电路，用于从所述经过处理的音频信号导出组合的音频信号的组合电路，以及用于控制所述处理电路以便使所述组合的音频信号的功率度量最大化并且用于将所述经过处理的音频信号的增益的函数限制为预定值的控制电路。本发明还涉及一种音频处理方法。

背景技术

在包括例如电信、内容分发等等的许多领域中，音频信号的高级处理变得越来越重要。例如，在诸如电话会议之类的一些应用中，对于来自多个麦克风的输入的复杂处理已经被用于为包括各麦克风的麦克风阵列提供可配置的方向敏感度。具体地，对于来自麦克风阵列的信号的处理可以生成具有可以简单地通过改变各个麦克风信号的组合的特性来改变的方向的音频波束。

典型地，波束形成系统被控制，以使得干扰源（interferer）的衰减最大化。例如，可以控制波束形成系统，以在从主要干扰源接收的信号的方向上提供最大的衰减（优选地为不存在）。

在许多实施例中提供特别有利的性能的波束形成系统是在WO 99/27522中公开的滤波-和波束形成器（Filtered-Sum Beamformer, FSB）。

与许多其它的波束形成系统形成对照，FSB系统设法使朝向期望的信号的麦克风阵列的敏感度最大化，而不是使朝向干扰源的衰减最大化。FSB系统的示例在图1中例示。

该FSB系统设法对于麦克风阵列标识来自期望源的声学脉冲响应的特性，所述期望源包括直达场和第一次反射。FSB通过相干地将麦克风信号的期望部分相加来产生增强的输出信号z，所述相干地添将麦克风信号的期望部分相加的步骤是通过对前向匹配滤波器中的所接收的信号进行滤波并且将经过滤波的输出相加而进行的。而且，在对于前向滤波器具有共轭滤波器响应（在频域中对应于时域中的逆时脉冲响应）的后向自适应滤波器中对输出信号进行滤波。作为输入信号与后向自适应滤波器的输出之间的差而生产误差信号，并且滤波器系数被适配为使误差信号最小化，从而导致音频波束导向主导信号（dominant signal）。所生成的误差信号可以被视为特别适于对于增强的输出信号z执行额外的噪声降低的噪声参考信号。

对于音频信号处理来说特别重要的领域是助听器领域。近年来，助听器越来越多地应用复杂音频处理算法来提供改进的用户体验以及对于用户的辅助。例如，音频处理算法已经被用于提供期望的声音源和干扰声音源之间的改进的信号噪声比，从而向用户提供更清楚并且更易感的信号。特别地，已经开发了包括多于一个麦克风的助听器，其中麦克风的音频信号被动态地组合以为麦克风装置提供方向性。作为另一个示例，噪声消除系统可以被应用来降低由不期望的声音源和背景噪声导致的干扰。

FSB系统有望对于诸如助听器之类的应用是有利的，因为FSB系统许诺朝向期望的信号（而不是针对干扰信号的衰减）的高效的波束形成。已经发现这在助听器应用中特别有利，在所述助听器应用中，FSB系统已经被发现向用户提供便利并且帮助对于期望的信号的感知的信号。另外，FSB系统提供特别适于对于所生成的信号进行噪声降低/补偿的噪声参考信号。

然而，已经发现FSB系统在用于诸如助听器之类的应用时具有一些相关联的缺点。特别地，已经发现对于麦克风阵列中的各麦克风之间的短距离，FSB系统的性能降级。例如，对于具有间隔为15 mm的两个全向麦克风的典型的端射阵列的助听器配置，FSB已经被发现具有次最优的性能。实际上，已经发现在许多情况下，FSB系统未能够朝向期望的信号收敛。

因此，改进的音频波束形成将是有利的，特别地，允许用于麦克风之间的距离相当小的助听器的改进的适用性的波束形成将是有利的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适于麦克风阵列中的各麦克风之间的短距离的增强的音频处理装置。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定有利的实施例。

根据本发明，此目的在如上所述的音频处理装置中实现，所述音频处理装置的特征在于：所述音频处理装置包括用于从输入音频信号中导出经过预处理的音频信号的预处理电路。代替输入音频信号，将经过预处理的信号提供给处理电路。所述预处理电路被布置为使包括在输入音频信号中的干扰的互相关最小化。