[发明专利]处理音频信号

说明书

技术领域

本发明涉及对在装置中所接收的音频信号进行处理。

背景技术

装置可具有音频输入部件（诸如麦克风），该音频输入部件可以用于接收来自周围环境的音频信号。例如，用户装置的麦克风可接收主要音频信号（诸如来自用户的语音）以及其它音频信号。所述其它音频信号可以是装置的麦克风中所接收的干扰音频信号，并且可以从干扰源中接收其它音频信号，或者其它音频信号可以是周围背景噪声或麦克风自身噪声。干扰音频信号可能干扰该装置中所接收的主要音频信号。该装置可将所接收的音频信号用于许多不同目的。例如，在所接收音频信号是从用户所接收的语音信号的情况下，该装置可以对语音信号进行处理而将其用于通信事件，例如通过在网络上将语音信号传送给与通信事件的另一用户相关的另一个装置。可替代地或附加地，所接收的音频信号可以用于其它目的，正如本领域中已知的。

为了提高所接收音频信号的质量（例如，从用户处所接收的用于呼叫的语音信号），需要抑制用户装置的麦克风中所接收的干扰音频信号（例如，背景噪音以及从干扰音频源所接收的干扰音频信号）。

立体声麦克风及其它麦克风阵列的使用（其中将多个麦克风用作单个音频输入部件）正变得越来越普遍。在装置中使用多个麦克风使得能够除了使用可以从由单个麦克风所接收的音频信号中所提取的信息以外还可以使用从接收的音频信号中所提取的空间信息。当使用这种装置时，用于抑制干扰音频信号的一种方法是将波束成形器应用于由多个麦克风所接收的音频信号中。波束成形是如下过程：与在麦克风阵列所接收音频信号的剩余部分相比，通过应用信号处理来增强从麦克风阵列中一个或多个期望位置（即，方向和距离）所接收的特定音频信号，由此集中由麦克风阵列所接收的音频信号。为简单起见，我们在此将描述仅有单个期望方向的情况，但如果存在更多感兴趣的方向相同方法也将适用。在麦克风阵列中接收期望音频信号的角度（和/或距离），即所谓的到达方向（“DOA”）信息，可以在波束成形过程前确定或设定。因为对到达方向的估计可能是复杂的，所以有利的是将期望的到达方向设定为固定。然而，在替代的情况下，有利的是使期望的到达方向适应于改变条件，因而有利的是当使用波束成形器时实时地执行期望到达方向的估计。自适应波束成形器将一些权重（或者“波束成形器系数”）应用于所接收的音频信号中。这些权重可以适合于考虑DOA信息来处理由多个麦克风接收的音频信号从而形成“波束”由此将高增益应用于麦克风从来自期望位置（即，期望的方向和距离）所接收的期望的音频信号并且在任何其它（例如，干扰）信号源的方向应用低增益。可以适配对干扰源的抑制，在这个意义上而言，波束成形器可以是“自适应”的，但对期望源/看方向的选择不必是可适配的。

同样，具有多个用于接收音频信号的麦克风的装置也可具有用于输出音频信号的音频输出部件（例如，包括扬声器）。例如，在将音频信号输出给装置的用户以及接收来自装置的用户的音频信号的情况下，例如在通信事件期间，这种装置是有用的。例如，所述装置可以是用户装置（诸如电话、计算机或电视机）并且可包括允许用户参加远程会议所必需的设备。

如果装置同时包括音频输出部件（例如包括扬声器）和音频输入部件（例如麦克风），那么常常会存在一个问题：当接收的音频信号中存在回声，其中该回声是由于从扬声器中输出且在麦克风中接收的音频信号所产生。从扬声器中输出的音频信号包括回声而且还包括由扬声器播放的其它声音，诸如，例如来自视频片段的音乐或音频。

如上所述，当在实施波束成形器的装置中接收的音频信号中存在回声时，可以将回声作为所接收音频信号中的干扰进行处理，并且可以适配波束成形器系数以便波束成形器将低增益应用于从回声信号方向（和/或距离）所到达的音频信号。当通信事件开始时，波束成形器不了解扬声器信号（其中包括回声）将从什么角度（和/或距离）到达，直到通信事件中的远端活动的第一种情况（例如，来自远端用户的语音）。一旦在通信事件中已发生了远端活动的第一种情况，该装置可以对装置麦克风中所接收的音频信号进行分析从而确定回声方向，然后可以适配波束成形器系数以便波束成形器对从回声方向所接收的音频信号应用回声抑制。

在自适应波束成形器中，高度期望的属性是具有缓慢形成的波束图。对波束图的快速改变往往导致背景噪音特征中的可听的变化，因此不被看作是自然的。因此，如上所述当响应于通信事件中的远端活动的第一种情况而适配波束成形器系数时，在快速抑制回声与不过快改变波束图之间作出折衷。

发明内容