[发明专利]车辆中的音频信号处理

说明书

本发明涉及一种用于车辆（10）中的音频信号处理的方法。为了能够在车辆（10）中在同时播放多声道音频源信号的情况下实现针对语音识别的简单的并且可靠的回声补偿，基于多声道音频源信号来生成单声道音频信号。单声道音频信号被限制到预先给定的下限频率与预先给定的上限频率之间的频率范围上，例如被限制到100Hz至8kHz的范围上。受限制的单声道音频信号通过车辆（10）中的多个扬声器（17‑20）来输出。在回声补偿器（25）中，借助于受限制的单声道音频信号来补偿通过多个扬声器（17‑20）输出的受限制的单声道音频信号对在车辆（10）中通过麦克风（13）接收的语音音频信号的影响。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆中的音频信号处理的方法以及一种相对应的用于车辆的音频信号处理装置。本发明尤其涉及一种例如用于语音处理的具有回声补偿的音频信号处理。

背景技术

在车辆、诸如载客车或载货车中，使用语音会话系统来辅助驾驶员或乘客。语音会话系统例如用于：在不需要触觉控制操作的情况下控制电子设备。电子设备例如可包括车辆的车辆计算机或多媒体系统。驾驶员或乘客说出的语音通过免提麦克风来接收并且被输送给语音识别。

麦克风在车辆内部空间中的应用、例如用于声控驾驶、通话或者车辆内部空间通信的应用可能潜在由于车辆音响系统的扬声器输出的声音耦合输入而被损害。这可能在语音识别的情况下导致识别错误，在免提通话的情况下导致在远端的回声而且在车辆内部空间通信的情况下导致反馈。视应用而定，后果是通信受干扰、偏差被提高或者甚至有干扰噪声和回声。

如果例如在车辆中语音会话期间同时并且不断地通过车辆音响系统播放音频信号，那么这些音频信号的一部分作为声音反馈从扬声器到达免提麦克风并且因此干扰语音识别。通过车辆音响系统播放的音频信号例如可包括音乐、交通无线电消息、广播节目、导航系统的输出或者语音会话系统的（仿造）语音。对语音识别的干扰可能导致识别错误，所述识别错误可能使会话无效并且可能造成与驾驶任务的偏差被提高。这在驾驶员或者乘客那里可能引起不满或者愤怒。

针对之前提到的问题的简单的解决方案在于：在车辆中进行语音会话或者通话期间将例如收音机的音频播放切换到静音。然而，对音频播放的静音切换常常被车辆使用者感觉是打扰并且不必要。此外，还可能错过例如导航系统的重要的信息。还可能是：车辆使用者在语音会话系统的询问以及同时被切换为静音的音频播放的情况下觉得被催促来尽可能快地对语音会话系统的询问做出反应。

可替换地，在语音会话期间可以暂时降低音频播放音量。对于语音识别器来说，由于音频播放引起的干扰的程度接着虽然较小，但是通常仍大到以致于不能省去对麦克风信号的进一步净化。

上面提到的耦合输入也可以在有限的程度上通过结构声音措施来减小。例如，可以使用具有适当的方向特性的麦克风，使麦克风和扬声器在车辆内部中适当地相对彼此地布置或者适当地利用在车辆中的声音情况。

然而，因为这通常并不足够，所以将信号处理组件用于净化麦克风信号。在此，从车辆音响系统的扬声器耦合输入到麦克风中的信号部分被估计并且从麦克风信号中除去。这样的方法被称作回声补偿或者回声抑制。回声补偿的一种广泛流行的方式是线性回声补偿。

在线性的回声补偿的情况下假定：麦克风、扬声器以及它们的相应的放大器是线性增音器，而且因此在确定的麦克风上耦合输入的扬声器声音部分在麦克风信号中线性地叠加。此外还假定：这些扬声器声音部分作为相应的扬声器源信号与相应的脉冲响应的线性卷积来得到。这些脉冲响应中的每个脉冲响应都涉及确定的麦克风-扬声器对并且表征从扬声器源信号直至麦克风信号的整个电声传输路径。借此，在这种脉冲响应中，尤其描绘了如下参量：

- 接到扬声器前面的放大器的频率和相位特性；

- 扬声器的频率和相位特性；

- 扬声器的空间辐射特性；

- 从扬声器到麦克风的经过车辆内部空间的、包括反射、衍射、散射、吸收等等在内的声音传输路径；