[发明专利]增加扬声器输出的可懂度和电话机的回声消除的设备和方法

说明书

本发明涉及电话领域，特别是涉及增加电话机扬声器输出的语音可懂度和电话机中的回声消除。

无线电话机用在车辆中和经常有高电平背景噪声的其他地区。高电平背景噪声可使得电话机的使用者很难听懂该电话机扬声器或耳机输出的语音。使用者听懂扬声器输出的语音的能力显然是重要的，并且称为输出语音的清晰度或可懂度。

在过去，克服背景噪声的最普通解决方案是简单地增加扬声器输出语音的音量。这个解决方案的一个问题是扬声器可产生的最大输出声音电平被限制。由于需要生产具有竞争成本的电话机，电话机经常使用具有有限功率处理能力的较低成本的扬声器。由于高背景噪声，这种扬声器可产生的最大声音电平经常是不够的。

试图简单地增加扬声器输出的音量来克服背景噪声还可导致扬声器过负荷。扬声器过负荷引入扬声器输出失真和进一步降低输出语音的可懂度。增加输出语音的音量还增加电话机麦克风从该扬声器输出拾取回声的问题。语音输出回声可产生一个链接的、远端电话机的远端使用者听到他或她自己话音的回声。这个回声是烦人的和可以用一个自适应回声消除滤波器或回声消除器去除。回声消除器的复杂性应最小以便限制电话机的成本。

需要一种电话机，它增加扬声器输出的语音的可懂度并且提供费用有效的回声消除。

本发明一种方法和设备，它增加扬声器输出的语音的可懂度并且提供电话机中的回声消除。本发明可用于蜂窝无线电话机和固定电话机中改善由电话机手机或免提设备如扬声器电话机中的扬声器或耳机输出的语音。本发明的电话机包括一个可懂度增强器，用于数字地处理语音输入信号产生具有直接信号分量和混响信号分量的可懂度增强的信号。电话机扬声器响应可懂度增强信号并输出相应于可懂度增强信号的可懂度增强的语音。该电话机还包括一个回声消除器，用于数字地处理麦克风的信号以去除由电话机扬声器的语音输出产生的回声。

可懂度增强器包括产生混响信号的一个混响信号通路、产生直接信号的一个直接信号通路和一个加法器，用于组合该混响信号和直接信号产生可懂度增强的信号。混响信号通路由一个可懂度信息加重器后接一个混响单元构成。可懂度信息加重器使用高通滤波器和/或压缩级数字地处理语音输入信号。可懂度信息加重器加重语音的可懂度信息并输出包含多个样值的可懂度致密信号。

混响单元处理可懂度致密信号产生加权的延迟信号的连续序列。混响单元将延迟信号序列与滤波系数序列相乘产生加权的延迟信号序列。选择滤波系数序列使得加权的延迟信号序列的幅度按照在混响期间扩展的指数衰减图形加权。加权的延迟信号序列还具有指数地递增延迟图形，在连续加权的延迟信号之间的延迟期间以该混响期间的一般指数图递增。每个加权的延迟信号序列相加产生该混响信号。

直接信号通路与混响信号通路并行地处理输入语音信号，而且包括一个衰减器，用于输出衰减的输入信号。加法器组合衰减的输入信号的样值与混响信号的样值以产生可懂度增强的信号，包括由加权的延迟信号序列构成的混响信号分量和由衰减的输入信号形成的直接信号分量。输入语音信号在直接信号通路中被衰减，使得由可懂度增强器输出的衰减输入信号与混响信号(即可懂度增强的信号)的组合功率电平近似地等于输入到可懂度增强器的语音输入信号的功率电平。因此，由可懂度增强器进行的处理不增加扬声器的功率电平并且有助于防止扬声器过负荷。

电话机的扬声器输出一个声压波，即语音，以响应可懂度增强信号的语音。因此扬声器输出包括相应于该直接输入信号的直接分量和相应于由混响信号通路产生的混响信号的一个仿真混响分量。仿真的混响分量加在直接分量上和将可懂度加在扬声器输出的语音上。

混响分量可懂度加到该语音输出，因为人的听觉机制在混响期间“均衡”或(平均)输入声音以确定正在讲什么。

在用于语音的最佳声音环境中，当在该声音环境中输出语音时在混响期间产生一序列的延迟信号。与该语音相关的该延迟信号序列在混响期间具有指数衰减图形和相连回声之间的指数型递减延迟期间的图形。混响分量导致人的听觉机制与单独从直接(或原始)信号可得到的声音能量相比具有更有用的声音能量。

由本发明的电话机输出的语音的可懂度通过产生具有仿真混响分量的语音输出进行优化，该仿真混响分量相应于该回声或在最佳声音环境中输出的语音产生的混响。更准确地讲，语音输出包括由加权的延迟信号的连续序列构成的仿真混响分量，每个加权的延迟信号序列的加权的延迟信号在混响期间具有指数型衰减图和在连续回声之间指数地递增延迟期间的图。