[发明专利]用于降噪的音频信号处理

说明书

本发明提供了一种耳机、耳机系统和语音增强方法，以增强耳机用户的语音拾取。本发明还提供了从一组麦克风接收多个信号并处理麦克风信号(使用阵列技术)的系统和方法以增强来自用户的嘴部方向的声学信号的响应，以生成主信号。还从一个或多个麦克风导出噪声参考信号，并且通过从主信号中移除与噪声参考信号相关的分量来生成语音估计信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求根据PCT第8条于2017年3月20日提交的名称为“AUDIO SIGNALPROCESSING FOR NOISE REDUCTION(用于降噪的音频信号处理)”的共同未决的美国专利申请号15/463,368的优先权的权益，该申请全文以引用方式并入本文以用于所有目的。

背景技术

耳机系统用于多种环境并用于各种目的，其示例包括娱乐目的诸如游戏或听音乐、生产目的诸如电话呼叫以及专业目的诸如航空通信或录音室监听，等等。不同的环境和目的对于保真度、噪声隔离、降噪、语音拾取等可能具有不同的要求。尽管背景噪音很大，但一些环境(诸如涉及工业设备、航空运营和体育赛事的环境)需要准确的通信。当用户的语音与其他噪声更清楚地分离或隔离时，一些应用程序诸如语音通信和语音识别(包括用于通信的语音识别，例如用于短消息服务(SMS)即发短信的语音转文字应用程序或虚拟个人助理(VPA)应用程序)表现出提高的性能。

因此，在一些环境中以及在一些应用中，可能期望从耳机或头戴式耳机附近的其他声源中增强对用户的语音的捕获或拾取，以减少不是由用户的语音引起的信号分量。

发明内容

各方面和示例涉及拾取用户的语音活动并减少其他声音分量(诸如背景噪声和其他话音)的耳机系统和方法，以增强用户的语音分量而不是其他声音分量。用户佩戴耳机组，并且这些系统和方法通过移除不是由用户说话引起的可听声来提供对用户语音的增强隔离。降噪的语音信号可有利地应用于音频记录、通信、语音识别系统、虚拟个人助理(VPA)等。本文所公开的方面和示例允许耳机拾取和增强用户的语音，使得用户可使用具有改善的性能的此类应用程序和/或可在嘈杂环境中使用此类应用程序。

根据一个方面，提供了一种增强耳机用户的语音的方法，该方法包括接收从耦接到耳机的第一多个麦克风导出的第一多个信号、阵列处理第一多个信号来控制波束朝向用户的嘴部以生成第一主信号、接收从一个或多个麦克风导出的参考信号(该参考信号与背景声学噪声相关)以及通过从第一主信号中移除与参考信号相关的分量来过滤第一主信号以提供语音估计信号。

一些示例包括通过阵列处理第一多个信号来从第一多个信号中导出参考信号，以控制零点朝向用户的嘴部。

在一些示例中，过滤第一主信号包括过滤参考信号以生成噪声估计信号并从第一主信号中减去噪声估计信号。该方法可包括基于噪声估计信号来增强语音估计信号的频谱振幅以提供输出信号。过滤参考信号可包括自适应地调节滤波器系数。在一些示例中，当用户不说话时，自适应地调节滤波器系数。在一些示例中，通过后台进程自适应地调节滤波器系数。

一些示例还包括在与第一多个麦克风不同的位置处接收从耦接到耳机的第二多个麦克风导出的第二多个信号、阵列处理第二多个信号来控制波束朝向用户的嘴部以生成第二主信号、组合第一主信号和第二主信号以提供组合主信号以及通过从组合主信号中移除与该参考信号相关的分量来过滤组合主信号以提供语音估计信号。

参考信号可包括第一参考信号和第二参考信号，并且该方法还可包括处理第一多个信号来控制零点朝向用户的嘴部以生成第一参考信号并处理第二多个信号来控制零点朝向用户的嘴部以生成第二参考信号。

组合第一主信号和第二主信号可包括将第一主信号与第二主信号进行比较，并且基于比较结果更大程度上地加权第一主信号和第二主信号中的一者。

在某些示例中，阵列处理第一多个信号以控制波束朝向用户的嘴部包括使用超指向性近场波束形成器。