[发明专利]用于估计目标和噪声谱方差的多传声器方法

说明书

本发明公开了用于估计目标和噪声谱方差的多传声器方法，该方法包括：a)提供或接收多个频带和多个时刻时第i个输入单元处的有噪声音频信号y_i(n)的时频表示Y_i(k,m)，i＝1,2,…,M，其中M大于或等于2，k为频带指数，及m为时间指数；b)提供目标信号分量和第一噪声信号分量的特性；及c)将第一噪声信号分量v和目标信号分量x的谱方差或其换算版λ_V,λ_X分别估计为频率指数k和时间指数m的函数，λ_V和λ_X的估计量在最大似然方面共同最佳，基于下述统计假设：a)相应信号y_i(n)、及信号分量x_i(n)和v_i(n)的时频表示Y_i(k,m),X_i(k,m)和V_i(k,m)均为零均值、复值高斯分布；b)它们中的每一个跨时间m和频率k统计上独立；及c)X_i(k,m)和V_i(k,m)不相关。

技术领域

本申请涉及用于估计有噪声(如混响)信号中的相应目标和噪声(如混响)信号分量的谱方差的音频处理方法和音频处理系统，及该音频处理系统的用途。本申请还涉及包括处理器和程序代码的数据处理系统，程序代码使得处理器执行本发明方法的至少部分步骤。

例如，本发明的实施可用在助听装置如助听器、头戴式耳机、耳麦、有源耳朵保护系统、免提电话系统、移动电话等应用中或者用在远程会议系统、广播系统、卡拉OK系统、教室放大系统等系统中。

背景技术

下面的现有技术说明涉及本申请的应用领域之一，即助听器。

已知助听器用户在混响环境如具有硬壁的房间、教堂、讲演厅等中面临理解语音的问题。尽管该用户问题众所周知，但似乎只有为数不多的与该问题有关的助听器信号处理算法。

US2009248403A公开了多传声器系统及消除混响的线性预测模型。WO12159217A1涉及在混响环境中或在除直接声音之外还具有扩散声音的其它环境中提高语音可懂度的技术。US2013343571A1公开了传声器阵列处理系统，其包括配置成减少波束形成剩下的噪声分量(如混响)的自适应波束形成和后滤波。US2010246844A1涉及确定信号分量以减少输入信号中的噪声(如混响)的方法。[Braun&Habets；2013]涉及有噪声环境中的去混响。[Shimitzu et al.；2007]涉及功率谱域中通过对称传声器阵列的各向同性噪声抑制。所描述的方法基于自由场假设确定目标信号的谱方差，其中协方差矩阵圆形对称。

发明内容

撞击在传声器上的混响和有噪声语音信号可分为两个(非必须地，三个)部分：

a)语音信号的直接声音和前几次反射(包括直接声音之后的约50ms脉冲响应)；

b)后混响信号，即比直接声音晚约50ms到达的反射语音信号分量；及非必须地

c)附加噪声分量。

假定附加噪声的信号功率(具体地，输入变换器间协方差矩阵，参见后述)已知。在本发明中，附加噪声的例子为传声器噪声、发动机噪声(如在汽车或飞机中)、大的喧哗噪声(如所谓的“鸡尾酒会噪声”)。

众所周知，大约说来，部分a)有益于语音可懂度，而部分b)和c)对正常听力和听力受损听者而言均降低可懂度。

本发明的主要目标在于使用两个以上传声器将信号功率在线估计为每一信号分量a)和b)的时间和频率的函数(即动态地，在使用音频处理装置如助听装置期间)。所提出的方法与传声器位置和数量无关，也就是说，其可在助听器本地有两个传声器可用的情形下起作用，也可在外部传声器信号如来自对侧助听器或外部装置的传声器信号可用的情形下起作用。

如下面更详细归纳地，该主要想法具有几个潜在的用途：