[发明专利]用于嘈杂环境噪里的回放的音频信号整形

摘要

本发明提供一种在环境噪音条件下自适应地增强语音和其它音频信号用户感知质量或体验质量(QoE)的方法。该方法包括连续不断地确定环境噪音的特征以捕捉噪音时变的特点，并自适应地确定最佳信号整形用来提升音频或语音信号质量从而最适合地补偿由环境噪音导致的影响。该方法还包括使用无限脉冲响应(IIR)滤波器来实现的低时延信号整形技术；多级自动增益控制(AGC)；控制限幅模块，保证采样在一定的范围；并输出改进后的信号使其通过扬声器或其它类似机制回放。 1

主权项

1.一种用于改善在嘈杂环境中的设备上回放的远端音频信号的质量的方法，所述设备具有扬声器和麦克风，所述方法包括以下步骤：

通过麦克风连续不断地监测近端噪音音频信号；

从所述近端噪音音频信号连续不断地确定近端噪音特征；

将所述近端噪音特征与之前的近端噪音特征进行比较以检测所述近端噪音音频信号中的变化；

在检测到变化时，基于所述近端噪音特征识别最佳信号整形滤波器；

当所述近端噪音信号超过预定阈值时，应用所述最佳信号整形滤波器到远端音频信号以产生优化的远端音频信号；

输出优化的远端音频信号给扬声器。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括存储多个预定信号整形滤波器的步骤；并且

所述识别步骤通过基于近端噪音特征从多个预定信号整形滤波器中选择一个来执行。

3.如权利要求2所述的方法，当在所述应用步骤中应用于远端音频信号时，所述多个预定信号整形滤波器中的每个实现不同的频谱整形增益增加。

4.如权利要求1所述的方法，其中，识别所述最佳信号整形滤波器中的一个，以使得当在所述应用步骤中应用于远端音频信号时，优化后的远端音频信号的频谱能量在预定的人耳感知的预定频带内的频率上高于所述近端噪音音频信号的频谱能量。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述最佳信号整形滤波器是无限脉冲响应滤波器。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括采用一组规则基于所述近端音频特征实时生成所述最佳信号整形滤波器的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述规则被设计为生成所述最佳信号整形滤波器，使得当在所述应用步骤中用于远端音频信号时，所述优化后的远端音频信号的频谱能量在预定的人耳感知预定频带内的频率上高于近端噪音音频信号的频谱能量。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述近端噪音特征包括所述近端噪音信号的频谱信息的参数。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括在储存设备上存储用于表示近端噪音特征的所述参数的步骤。

10.如权利要求1所述的方法，其中远端音频信号是语音信号。

11.如权利要求1所述的方法，其中远端音频信号是音乐信号。

12.一种用于改善在嘈杂环境中的设备上回放的远端音频信号的质量的方法，所述设备具有扬声器和麦克风，所述方法包括以下步骤：

通过麦克风连续不断地监测近端噪音音频信号；

从所述近端噪音音频信号连续不断地确定近端噪音特征；

将所述近端噪音特征与之前的近端噪音特征进行比较以检测所述近端噪音音频信号中的变化；

在检测到变化时，基于所述近端噪音特征识别最佳信号整形滤波器；

基于所述近端噪音特征识别最佳自动增益控制；

当所述近端噪音信号超过预定阈值时，应用所述最佳信号整形滤波器和所述最佳自动增益控制到远端音频信号以产生优化的远端音频信号；

输出优化的远端音频信号给扬声器。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括存储多个预定的自动增益控制的步骤；并且

通过基于近端噪音的特征识别所述多个自动增益控制中的一个来执行识别最佳自动增益控制的所述步骤。

14.如权利要求12所述的方法，其中所述最佳自动增益控制被识别为，使得当在所述应用步骤中用于远端音频信号时，所述优化后的远端音频信号的频谱能量在预定的人耳感知预定频带的频率上内高于近端噪音音频信号的频谱能量。

15.如权利要求12所述的方法，进一步包括基于所述近端音频特征使用一个或多个规则实时产生所述最佳自动增益控制的步骤。

16.如权利要求12所述的方法，其中设备是移动电话。

17.如权利要求12所述的方法，其中设备是便携游戏系统。

18.如权利要求12所述的方法，其中扬声器是耳机。

19.如权利要求12所述的方法，其中设备是便携音乐播放器。

20.如权利要求12所述的方法，其中设备是个人数字信息娱乐终端。

21.一种用于改善在嘈杂环境中回放的远端语音信号的感知质量的移动电话系统，所述系统包括：

能够连续不断地监测近端噪音信号的麦克风；

特征分析模块，用于从所述近端噪音信号连续不断地确定近端噪音特征；

第一存储装置，用于存储表示所述近端噪音特征的数据；

比较模块，用于将所述近端噪音特征与之前的近端噪音特征进行比较以检测所述近端噪音音频信号中的变化；

选择模块，用于在检测到变化时基于所述近端噪音特征识别用于优化所述远端语音信号的最佳信号整形滤波器；

滤波整形模块，用于当所述近端噪音信号超过预定阈值时连续不断地应用所述最佳信号整形滤波器到远端语音信号以生成优化的远端语音信号；和

数字到模拟转换器，用于输出所述优化的远端语音信号给扬声器以便噪音环境里的优化回放。

22.如权利要求21所述的系统，进一步包括第二存储装置，用于存储多个预定信号整形滤波器；并且

所述选择模块基于所述近端噪音特征从所述第二存储器中选择最佳整形滤波器。

23.如权利要求22所述的系统，其中所述多个预定信号整形滤波器被设计是为当被所述滤波整形模块应用于所述远端语音信号时，每个预定信号整形滤波器导致不同的频谱整形增益增加。

24.如权利要求21所述的系统，其中所述最佳信号整形滤波器被识别为使得当在所述滤波整形模块中用于远端音频信号时，所述优化后的远端音频信号的频谱能量在预定的人耳感知预定频带内的频率上高于近端噪音信号的频谱能量。

25.如权利要求21所述的系统，其中所述最佳信号整形滤波器是无限脉冲响应滤波器。

26.如权利要求21所述的系统，进一步包括规则生成器模块，用于基于所述近端噪音特征实时生成所述最佳信号整形滤波器。

27.如权利要求26所述的系统，其中所述规则被设计为生成所述最佳信号整形滤波器，使得当在所述滤波整形模块中用于远端音频信号时，所述优化后的远端音频信号的频谱能量在预定的人耳感知预定频带内的频率上高于近端噪音音频信号的频谱能量。

28.如权利要求21所述的系统，其中所述近端噪音特征包括用于表示近端噪音信号的频谱信息的参数。

29.一种用于改善在嘈杂环境中回放的远端语音信号的感知质量的移动电话系统，所述系统包括：

能够连续不断地监测近端噪音信号的麦克风；

特征分析模块，用于从所述近端噪音信号连续不断地确定近端噪音特征；

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