专利名称：掩蔽来自噪声发生源的声音中的纯音的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题涉及通过减小从噪声发生源生成的声音中纯音(pure tone)的 强度掩蔽(mask)所述声音中的纯音。
背景技术：
当今，噪声发生源可在各种环境中创建不需要的分散注意力的噪声。例如，一些噪 声发生源可包括打印装置、加热和通风(HVAC)设备、燃气涡轮和机动车。因此，例如，不需 要的噪声可存在于办公室环境、发电厂的内部和外部或者户外环境。不需要的噪声可包括 宽带噪声(例如白噪声)或音频频段(tonal)噪声(即纯音)或者它们两者的组合。可采 取啸声或汽笛式声音的形式来识别纯音。存在用于降低产生于噪声发生源的不需要噪声的 典型方法。在发电厂环境中，必须满足某些环境噪声标准。一种用于降低来自发电厂设备或 发电厂整体或者其它噪声发生源的音频频段噪声的方法是通过使用消音器来减小纯音强 度。减小纯音强度的任务可能非常困难并且价格昂贵。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于对从噪声发生源所生成的声音中的纯音进 行掩蔽的方法。该方法包括在从噪声发生源所生成的声音中检测到一个或多个纯音，并且 生成能够对在声音中检测到的一个或多个纯音进行掩蔽的一个或多个掩蔽声。根据本发明的另一个方面，提供一种用于对从噪声发生源所生成的声音中的纯音 进行掩蔽的声音掩蔽系统。该系统包括信号生成装置，在检测到一个或多个纯音时接收所 选掩蔽频谱，并且以对应于所选掩蔽频谱的音量(volume)生成一个或多个掩蔽声；至少一 个放大器，放大所述一个或多个掩蔽声；以及至少一个喇叭，在操作上与至少一个放大器连 接，输出一个或多个掩蔽声以便对检测到的一个或多个纯音进行掩蔽。根据本发明的又一方面，提供一种用于对从噪声发生源所生成的声音中的纯音进 行掩蔽的声音掩蔽系统。该系统包括至少一个感测装置，感测从噪声发生源所生成的声 音；至少一个信号生成装置，接收来自至少一个感测装置的反馈，在从噪声发生源所生成的 声音中检测到一个或多个纯音，并且生成能够对检测到的一个或多个纯音进行掩蔽的一个 或多个掩蔽声；至少一个放大器，放大所述一个或多个掩蔽声；以及至少一个喇叭，在操作 上与至少一个放大器连接，输出一个或多个掩蔽声以便对检测到的一个或多个纯音进行掩 蔽。通过以下结合附图进行的描述，这些及其它优点和特征将变得更加清楚。
在本说明书结论部分具体指出并且在权利要求书中明确主张作为本发明的主 题。通过以下结合附图进行的具体描述，本发明的上述及其它特征和优点是显而易见的，其中图1是示出可在本发明实施例中实现的用于对从噪声发生源所生成的声音进行 掩蔽的方法的流程图。图2是根据本发明的一个实施例示出呈现纯音的声谱的图表。图3是示出可在本发明实施例中实现的为掩蔽图2所示纯音而生成的掩蔽频谱的 图表。图4是示出可在本发明实施例中实现的图3所示掩蔽频谱发生作用的声谱的图表。图5是示出可在本发明实施例中实现的半主动(semi-active)声音掩蔽系统的框 图。图6是示出可在本发明备选实施例中实现的主动(active)声音掩蔽系统的框图。图7是示出可在本发明备选实施例中实现的主动声音掩蔽系统的框图。
具体实施方式
参照附图通过示例来说明本发明的实施例以及优点和特征。
具体实施例方式现在更详细地参见附图，将会看到，图1中提供示出可在本发明实施例中实现的、 用于对从噪声发生源所生成的声音中的纯音进行掩蔽的方法的流程图。将参照图2至图4 来描述图1所示的方法。在操作10，检测从噪声发生源所生成的声音中的一个或多个纯音。 图2是根据本发明的一个实施例示出呈现纯音的声谱示例的图表。当给定三分之一倍频带 (octave band)中的声压比两个相邻三分之一倍频带中每个的声级高至少5分贝时，声音 呈现纯音。如图2中图表所示，提供其中声音被分解为不同频率的声谱。在这个示例中，在 IOOHz的三分之一倍频带为58dB，其比在大约80Hz为53dB的三分之一倍频带以及在大约 125Hz为50dB的三分之一倍频带高至少5dB。因此，在这个示例中，在IOOHz存在纯音。当确定存在纯音时，在操作20，生成能够仅对所检测到的一个或多个纯音进行掩 蔽的一个或多个掩蔽声。根据本发明的一个实施例，根据确定用于掩蔽纯音的掩蔽频谱来 生成掩蔽声。图3示出可在本发明实施例中实现的与图2所示纯音的示例对应的掩蔽频谱 的一个示例。图3中，根据声谱中纯音频带的位置将附加声音添加到相邻频带。在这个示 例中，将附加声音添加到在 50Hz、63Hz、80Hz、100Hz、125Hz、160Hz、200Hz、250Hz 和 350Hz 的 频带。因此，所确定的掩蔽频谱包括仅在根据各纯音的位置所选的频率的声级。如这个示 例所示，除了在与纯音对应的频率附近的其它各个频率的频带之外，在IOOHz的频带的相 邻频带处的声级也增加。根据本发明的一个实施例，掩蔽声沿朝接收从噪声发生源所生成的声音的受体 (receptor)的方向输出，以便掩蔽纯音。图4是示出可在本发明实施例中实现的根据图3 所示的掩蔽频谱所生成的掩蔽声发生作用的声谱的图表。如图4所示，根据本发明的一个 实施例，在IOOHz的所测量纯音这时通过在该纯音附近的声谱中进行填充来消除。因此，在 该音频频段频率的声压级没有减小，但降低了在相邻频率之上突出的程度，由此减小或消 除纯音。也就是说，在IOOHz的三分之一倍频带不再比相邻频带大5dB，由此使来自噪声发 生源的声音平滑。例如，图1所示的方法可经由根据本发明一个实施例的声音掩蔽系统来 执行，如图5所示。
图5示出可在本发明实施例中实现的半主动声音掩蔽系统。根据本发明实施例的 声音掩蔽系统可应用于任何类型的噪声发生源，例如热电厂或核电厂或风力场或者任何类 型的发电设备或者生成噪声的其它装置。图5中，根据本发明一个实施例的声音掩蔽系统 100在发电厂环境中用于消除从发电厂所生成的声音中的纯音。如图5所示，噪声发生源 110 (例如发电厂110)沿朝至少一个受体115、例如围绕发电厂110的区域中住宅的方向生 成发电厂声音112。声音掩蔽系统100还包括基于计算机的信号生成装置120、放大器125 和喇叭130。本发明并不局限于任何具体数量的基于计算机的信号生成装置120、放大器 125或喇叭130，而是可按照受体115和/或噪声发生源110的数量而改变。从发电厂110所生成的发电厂声音112可包括需要被消除的纯音。根据本发明的 一个实施例，在受体115所接收的发电厂声音112中检测到一个或多个纯音。例如，纯音的 检测使用便携感测装置手动执行。例如，分析来自便携感测装置的输出以确定适当掩蔽频 谱(例如如图3所示)和音量，用于生成要被应用于发电厂声音112以掩蔽发电厂声音112 中任何纯音的一个或多个掩蔽音135。然后将所选掩蔽频谱和音量信息输入装置120，使得 采用所选掩蔽频谱和音量信息对系统100进行编程。然后，装置120以对应于所选掩蔽频 谱的音量生成一个或多个掩蔽声135，以将其朝受体115引导。将生成的掩蔽声135输入到 放大器125，放大器125放大一个或多个掩蔽声135，然后掩蔽声135经由操作上与放大器 连接的喇叭130输出。喇叭130在与从发电厂110所生成的发电厂声音112相同的方向输 出掩蔽声135，以便掩蔽发电厂声音112中的一个或多个纯音，但是本发明不局限于此。根 据本发明的另一个实施例，喇叭130可“离线(offline) ”设置，使得掩蔽声135从不同于发 电厂声音112的方向输出，并且保持朝受体115引导，以便掩蔽发电厂声音112中的纯音。根据本发明的当前实施例，图5中，声音掩蔽系统100执行掩蔽纯音的半主动方 法，使得当在发电厂声音112中检测到一个或多个纯音时，一个或多个掩蔽声135由装置 120生成，并且保持一致而与发电厂声音112的任何变化无关直到感测装置再次感测发电 厂声音112。也就是说，发电厂声音112可在受体115处一次性或定期感测，因此一个或多 个掩蔽声135根据感测发电厂声音的次数来调整，且在执行感测操作之间，系统100连续输 出相同的掩蔽声135。下面参照图6和图7所示的根据本发明备选实施例的主动声音掩蔽 系统来描述掩蔽纯音的主动方法。图6是示出可在本发明备选实施例中实现的主动声音掩蔽系统200的框图。如图 6所示，发电厂210向受体215生成发电厂声音212。提供声音掩蔽系统200，它包括感测装 置(即传感器217)、基于计算机的声音分析和信号生成装置220、放大器225以及喇叭230。 在本发明的当前实施例中，声音掩蔽系统200执行掩蔽纯音的主动方法。例如，传感器217 可永久安装在受体215，但是本发明并不局限于此。备选地，传感器217可安装在噪声发生 源附近，噪声发生源在本例中是发电厂210。根据本发明的一个实施例，传感器217可以是 麦克风或者任何其它适当感测装置。传感器217感测从发电厂210生成并且在受体215所 接收的发电厂声音212。装置220接收来自传感器217的反馈，并且在发电厂声音212中检测到一个或多 个纯音。当确定纯音存在时，装置220针对相应受体215的位置确定适当的掩蔽频谱及其 音量。掩蔽频谱包括在与各纯音对应的频率附近的频率的所增加声级。然后，装置220以 与所确定掩蔽频谱对应的音量生成一个或多个掩蔽声235。连接到装置220的放大器225
6接收来自装置220的一个或多个掩蔽声235，并且放大所述一个或多个掩蔽声235。在操作 上与放大器225连接的喇叭230沿与从发电厂210所生成的发电厂声音212相同的方向以 预定音量输出一个或多个掩蔽声235。根据本发明的一个实施例，传感器217在发电厂210附近相应受体215的位置连 续感测从发电厂210生成的发电厂声音212以及一个或多个掩蔽声235 (例如如图4的图 表所示)，并将反馈提供给装置220，且装置220随从发电厂210所生成的发电厂声音212 改变而自动改变所述一个或多个掩蔽声235和音量。由于装置220生成一个或多个掩蔽声 235，所以它能够根据从传感器217所接收的反馈按照需要来确定对掩蔽声235的调整。因 此，在本发明的这个实施例中，根据发电厂声音212的变化以及在受体215的条件和声音的 变化对掩蔽声235在频谱内容和音量方面进行连续调整。因此，如果发电厂210生成发生 变化的声音，则掩蔽声235被自动调整以对应于所生成的声音。例如，如果在高功率操作期 间比在低功率操作期间从发电厂生成更多纯音(或者反之亦然)，则对掩蔽声235进行相应 调整。根据本发明的一个实施例，如果装置220确定发电厂声音210中不存在纯音，则装置 220不会生成掩蔽频谱或对应的掩蔽声235。也就是说，装置仅当确定纯音存在时才生成掩 蔽频谱和掩蔽声235。根据本发明的一个实施例，如上所述，声音掩蔽系统并不局限于任何具体数量的 传感器、信号生成装置、放大器和喇叭，而是可根据需要改变。图7示出可在本发明备选实 施例中实现的声音掩蔽系统300。如图7所示，发电厂310向多个受体315生成发电厂声 音312。声音掩蔽系统300包括与受体315的数量对应的并且设置在发电厂310周围不同 位置的多个传感器317。各传感器317在各相应位置感测从发电厂310所接收的发电厂声 音312。根据本发明的一个实施例，声音掩蔽系统300还可包括一个或多个信号生成装置， 其接收来自传感器317的反馈、在发电厂声音312中检测到一个或多个纯音并且当在各相 应受体315从发电厂310所接收的发电厂声音312中存在一个或多个纯音时生成能够对所 接收发电厂声音312中一个或多个纯音进行掩蔽的一个或多个掩蔽声335。多个喇叭330 设置在发电厂310附近，以便沿与发电厂声音312相同的方向朝相应受体315输出一个或 多个掩蔽声335。根据本发明的一个实施例，由于发电厂声音312可根据各受体315的位 置而改变，所以一个或多个信号生成装置也改变一个或多个掩蔽声335以对应于在各受体 315所接收的发电厂声音312。本发明的声音掩蔽系统可用于消除其中总体噪声的适度增加可接受但所测量音 频频段噪声不可接受的任何噪声中的纯音。本发明的实施例提供方法和声音掩蔽系统，用于确定从噪声发生源所生成的声音 中是否存在纯音并且掩蔽声音中的纯音，由此降低不需要的噪声并且降低与消除这些噪声 发生源生成的不需要噪声相关联的维护成本。虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应当易于理解，本发明并 不局限于这类公开的实施例。相反，本发明可修改为结合任何数量的前面没有描述但与本 发明精神和范围相称的变型、变更、替换或等效配置。另外，虽然已经描述本发明的各个实 施例，但是要理解，本发明各方面可以仅包含所述实施例的一部分。因此，本发明不能被看 作受到以上描述限制，而仅由所附权利要求书的范围来限制。部件清单
7
100声音掩蔽系统
110噪声发生源
112发电厂声音
115受体
120基于计算机的信号生成装置
125放大器
130喇叭
135掩蔽声
200声音掩蔽系统
210发电厂
212发电厂声音
215受体
217感测装置
220基于计算机的声音分析和信号生成装置
225放大器
230喇叭
235掩蔽声
300声音掩蔽系统
310发电厂
312发电厂声音
315受体
317传感器
330喇叭
335掩蔽声
权利要求
一种用于对从噪声发生源(110)所生成的声音中的纯音进行掩蔽的方法，所述方法包括在从所述噪声发生源(110)所生成的声音(112)中检测到一个或多个纯音；以及生成能够仅对所述声音(112)中检测到的所述一个或多个纯音进行掩蔽的一个或多个掩蔽声(135)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，生成一个或多个掩蔽声(135)包括确定仅在根据各 纯音的位置所选的频率具有所增加声级的掩蔽频谱。
3.如权利要求2所述的方法，还包括连续感测从所述噪声发生源(Iio)所生成的所述声音(112)以及所述生成的掩蔽声 (135)；当进行连续感测时检测从所述噪声发生源(110)所生成的所述声音(112)的任何变 化；以及按照所述所检测变化自动改变所述掩蔽频谱，并且根据所述所改变掩蔽频谱生成一个 或多个掩蔽声(135)。
4.一种用于对从噪声发生源(210)所生成的声音(212)中的纯音进行掩蔽的声音掩蔽 系统(200)，所述系统(200)包括至少一个感测装置(217)，感测从所述噪声发生源(210)所生成的所述声音(212)；至少一个信号生成装置(220)，接收来自所述至少一个感测装置(217)的反馈，在从所 述噪声发生源(210)所生成的所述声音(212)中检测到一个或多个纯音，并且生成能够仅 对检测到的所述一个或多个纯音进行掩蔽的一个或多个掩蔽声(235)；至少一个放大器(225)，放大所述一个或多个掩蔽声(235)；以及至少一个喇叭(230)，在操作上与所述至少一个放大器(225)连接，输出所述一个或多 个掩蔽声(235)以便对检测到的所述一个或多个纯音进行掩蔽。
5.如权利要求4所述的声音掩蔽系统(200)，其中，所述至少一个感测装置(217)是麦 克风。
6.如权利要求4所述的声音掩蔽系统(200)，其中，所述至少一个信号生成装置(220) 确定仅在根据各纯音的位置所选的频率包括所增加声级的掩蔽频谱，并且生成与所确定的 所述掩蔽频谱对应的所述一个或多个掩蔽声(235)。
7.如权利要求6所述的声音掩蔽系统，其中，所述至少一个感测装置(217)连续感测 从所述噪声发生源(210)所生成的所述声音(212)以及所述一个或多个掩蔽声(235)，并 且将反馈连续提供给所述至少一个信号生成装置(220)，以及所述至少一个信号生成装置 (220)随从所述噪声发生源(210)所生成的所述声音(212)改变而自动改变所述一个或多 个掩蔽声(235)及其音量。
8.如权利要求7所述的声音掩蔽系统(200)，还包括多个感测装置(317)，设置在所述噪声发生源(310)周围的不同位置，其中各感测装置 (317)在各相应位置感测从所述噪声发生源(310)所接收的声音(312)，以及所述至少一个 信号生成装置(220)接收来自所述感测装置(317)的反馈、在所述声音(317)中检测到一 个或多个纯音并且生成能够对在各相应位置从所述噪声发生源(310)所接收的所述声音 (312)中的所述一个或多个纯音进行掩蔽的一个或多个掩蔽声(335)；以及多个喇叭(330)，向各相应位置输出所述一个或多个掩蔽声 (335)。
全文摘要
用于对从噪声发生源(110)所生成的声音(112)中的纯音进行掩蔽的方法和系统。该方法包括在从噪声发生源(110)所生成的声音(112)中检测到一个或多个纯音，并且生成能够仅对在声音(112)中检测到的一个或多个纯音进行掩蔽的一个或多个掩蔽声(135)。
文档编号G10L19/00GK101882440SQ201010171539
公开日2010年11月10日 申请日期2010年4月22日 优先权日2009年4月22日
发明者R·L·劳德 申请人:通用电气公司