专利名称：降低环境噪音的系统、方法与应用的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低环境噪音的系统、方法与应用的装置，特别涉及应用于麦克风阵列，通过即时的噪音抑制程序提供较好的通话品质的系统与其应用的装置。
背景技术：
为了解决通话时环境噪音造成的困扰，公知技术提出利用双麦克风阵列 (microphone array)降低环境噪音的技术，原理是设置一个接收语音与附近噪音的主麦克风，再于一个距离以外的位置设置另一个接收环境噪音的次要麦克风，两个麦克风所接收的信息通过计算可以有效消除环境噪音，改善通话品质。可参考图1显示公知技术设置有两个麦克风的通信装置，比如美国专利公开第 6，549, 586号。其中显示的通信装置具有两个麦克风，分别是远离嘴巴的第一麦克风101与接近嘴巴的第二麦克风102。第一麦克风101因为远离嘴巴，其主要工作即是收集背景噪音，但也可能会收到通话语音；而第二麦克风102即主要是收集通话语音，两者的差异可以作为抑制噪音的用途。在此例中，为了先压抑主要工作是收集背景噪音的第一麦克风101所收到的通话语音，信号经过第一寄存器103后，由第一减法电路105处理降低通话语音来加强背景噪音的估计。相对地，由第二麦克风102所收集的通话语音与部分的背景噪音，信号经暂存于第二寄存器104，其中第二减法电路106先参考由第一减法电路105经延迟电路107提供先前 (前一时刻)所估计的背景噪音，因此第二减法电路106可以加强抑制由第二麦克风102所收集的背景噪音信号。之后，有第三减法电路108同时接收第一减法电路105所估计的背景噪音与第二减法电路106所估计的语音信号，经参数调整后，可以得出经噪音抑制处理的语音信号。之后输出至反傅立叶转换电路(inverse fast Fourier transform，IFFT) 109中，将离散时间的信号转变为连续的频域信号，之后由叠加处理器110组合信号，输出语音信号。根据图1 一般使用的麦克风阵列概念，之后更有公知技术如i^ortemedia 公司提出的美国专利第7，587，056号所揭示的麦克风阵列与抑制噪音的方法，其中进一步提出更细节的处理流程，包括信号调校(calibration)、波束形成(beamforming)、噪音估计与压抑、时域-频域转换等的数字处理方案，以求得到更好的通话品质。然而，公知技术仍存在有一些缺点，比如1.由于缺乏有效调校的机制，所以对麦克风的品质要求较高；2.使用固定式的波束成形(fixed beamforming)电路提取语音信号，将会要求麦克风的增益匹配；3.因为是固定式的波束成形技术，所以语音将会夹杂较多的噪音，影响降噪的功能；如果想要进一步处理降噪，则可能导致语音失真的问题
发明内容
为求得到更好的通话品质，本发明特别利用即时的信号调校、适应性的波束形成技术与非线性的噪音抑制程序，以消除麦克风硬件差异或是设置位置产生的误差，及最大程度减少噪音，与提升噪音抑制性能。本发明的降低环境噪音的系统包括一调校单元，耦接于一麦克风阵列，由该麦克风阵列接收一以主音频为主的信号与一以环境噪音为主的信号，并根据接收到的主音频或环境噪音的信息调校该麦克风阵列中各麦克风模块的灵敏度，其中该系统接收到的主音频或环境噪音的信息包括用于判断当下音频是否为主音频部分的信息，与用于判断当下信号是否为噪音的信息；一波束形成单元，耦接于该调校单元，接收经调校的依据设计需求调整信号为适当的干扰图像，并产生主音频部分相对极少的信号；一语音抽取单元，耦接于该波束形成单元，接收该主音频部分相对极少的信号，与经过调校的主音频部分的信号，执行一滤波手段，输出经过语音抽取的信号；一频域转换单元，耦接于该语音抽取单元，接收该主音频部分相对极少的信号与该经过语音抽取的信号，利用一快速傅立叶转换执行一时域-频域转换程序；一噪音抑制单元，耦接于该频域转换单元，执行一非线性噪音抑制程序，接收经时域-频域转换的信号，计算得出用于降噪的增益；一反频域转换单元，耦接于该噪音抑制单元，利用该用于降噪的增益执行降噪，并利用一反快速傅立叶转换执行一频域-时域转换；以及一叠加单元，耦接于该反频域转换单元，经重叠、相加与信号加总运算形成连续的音频。本发明的应用装置为应用上述降低环境噪音的系统的具有两个收音模块的装置。本发明的降低环境噪音的方法包括有接收由一麦克风阵列接收的主音频部分的音频与环境噪音部分的音频；接收一主音频与一环境音频的信息，表示信号中是否具有主音频部分或是环境噪音部分的信息；根据该主音频与该环境音频的信息决定一增益值；应用该增益值调校该麦克风阵列所接收的主音频部分的音频与环境噪音部分的音频；执行一波束形成的处理程序，判断该麦克风阵列所接收的音频间的差异是否超过一个预设门槛值，借以调整滤波的效果，产生一主音频部分相对极少的信号；利用该主音频部分相对极少的信号与该经过调校的主音频部分的信号的差异，与另一预设门槛值比较，借滤波产生其中主音频的部分；对该主音频部分相对极少的信号与具有该主音频部分的信号执行一时域-频域转换；利用一非线性噪音抑制运算估计一环境噪音；得出一降噪增益；执行降噪； 以及执行一频域-时域转换。根据实施例，降低环境噪音的系统主要是应用在一具有两个或两个以上输入端的收音模块中，此收音模块的输入端特别设计用来主要接收语音或是特定音频等主音频部分，与主要接收环境噪音部分，以本发明实现的装置为例，装置具有一麦克风阵列，麦克风阵列则至少包括一个第一麦克风模块与第二麦克风模块。各麦克风模块所接收的信号传送至系统内部，信号分别传送至调校单元，通过调校各麦克风模块收集声音的灵敏度，能减低因为各麦克风模块间的差异造成的误差。接着， 更能利用适应性波束形成的技术调整信号，经过门槛比对得出主音频部分相对极少的信号。之后利用语音抽取单元执行滤波，以此得出主音频为主的信号。之后将以主音频为主的信号与以环境噪音为主的信号同时由时域转换为频域，再由噪音抑制单元执行非线性噪音抑制，产生用于抑制噪音的降噪增益，此增益能有效降低噪音。
上述在语音抽取与噪音抑制的过程中能够反馈相关信息到系统前端，使得在信号 调校时能參考信号的信息，包括该段音频是否为语音的部分，或是只是环境噪音。接着，反频域转换单元将利用降噪增益执行调整，并将信号转换至时域中，再利用 叠加与加总等程序形成一连续输出的音频。根据实施例，应用上述麦克风阵列的噪音抑制方法则主要先接收麦克风阵列所收 集的音频，系统根据之前信号判断是否具有主音频部分或是环境噪音部分的信息决定增 益，能用于调校目前音频。经增益匹配的信号接着执行波束形成的处理程序，利用预设门槛值来调整滤波的 效果，以有效得出环境噪音的部分。再将经调校的主音频部分与环境噪音部分的信号比对，利用另ー预设门槛值调整 滤波的效果，能够提取于主音频的部分。经转换至频域后，选择性地进行信号平滑运算与抽取运算，调整到适当的信号解 折度，并利用一种非线性噪音抑制的运算由上述频域中的两组信号估计出环境噪音的程 度，进而得出用于调整降噪的增益。最后利用此降噪増益对连续的音频在频域中执行降噪。本发明可以有效抑制通话时的环境噪音，而提高音频或语音通信过程中的清晰度 与舒适度，不致被太多的环境噪音所影响；执行即时的信号校准；能够最大程度地减少音 频中夹杂的噪音，有利于提升后端非线性噪音抑制相关模块的性能。
图1显示为公知技术双麦克风通信装置电路方框图；图2显示为本发明降低环境噪音的系统的模块化功能方框图；图3显示为本发明系统中调校単元的实施例的一工作流程图；图4显示为本发明系统中波束形成単元的模块化功能方框图；图5显示为本发明系统中语音抽取单元的模块化功能方框图；图6显示为本发明系统中频域转换单元的模块化功能方框图；图7显示为本发明系统中噪音抑制単元的模块化功能方框图；图8显示为本发明系统中反频域转换单元的模块化功能方框图；图9显示为应用本发明系统所执行的降低环境噪音的方法。上述附图中的附图标记说明如下第一麦克风101第二麦克风102第一寄存器103第二寄存器104第一减法电路105第二减法电路106延迟电路107第三减法电路108反傅立叶转换电路109 叠加处理器110信号M1，M2，Si, S2，R1，A1，SFl, PI, P2, NFl, Gl, SOI, Pol, Po2, SSI, SS2, SNl, SN2, PSl，PS2, PRl，Al, FAl，FRl，GPl參数V1，V2增益 GO，Gl，IGl第一麦克风模块201第二麦克风模块202调校单元203波束形成単元204
语音抽取单元205噪音抑制单元207叠加单元209
频域转换单元206 反频域转换单元208 增益 Gain, Gainl, Gain2 语音检测单元403，503 延迟单元407，509 语音确认单元507 平滑与抽取单元602，604 增益校正单元703 反傅立叶转换单元803 功率计算单元401，501滤波单元405，505功率计算单元501 傅立叶转换单元601，603噪音估计单元701内插单元801步骤S301 S311调校单元的工作流程步骤S901 S921降噪流程
具体实施例方式根据本发明实施例，在一实施例中，主要是应用在一具有两个或两个以上输入端的收音模块中，其中输入端则可为两个或以上的麦克风模块，收音模块则包括此两个麦克风模块形成的麦克风阵列，目的是通过两个收集不同位置的声音，经过软件或是硬件的实现，能估计出背景噪音，进而得出品质较好的音频或是语音信号。根据本发明实现的技术，具有至少几个优点1.可以有效抑制通话时的环境噪音，而提高音频或语音通信过程中的清晰度与舒适度，不致被太多的环境噪音所影响；2.本发明所提出的降低环境噪音的系统能执行即时的信号校准(calibration)， 经过实验，可以容忍各麦克风模块有士6dB(分贝)的增益差；3.此系统中引入适应性波束成形(adaptive beamforming)技术提取出一般音频，包括语音的信号，能够最大程度地减少音频中夹杂的噪音，有利于提升后端非线性噪音抑制(non-linear noise suppress)相关模块的性能。然而本发明所提出的降低环境噪音除了应用于特定麦克风系统外，也能应用于具有两个收音模块的装置上，且仍可扩展至多个麦克风形成的阵列，并非以本文所描述的实施例为限。实施例可参考图2。图中显示本发明降低环境噪音的系统的模块化功能方框图，实施例利用两个输入端的收音模块，用以接收一以主音频为主的信号与一以环境噪音为主的信号，输入端可为包括第一麦克风模块201与第二麦克风模块202形成的麦克风阵列。此例中，第一麦克风模块201特别是设计用于收集欲接收的语音信号或是特定音频，若用于通信装置上，可设置于接近嘴部的位置；第二麦克风模块202则是设计用于收集环境噪音，若用于通信装置上，可设置于离开第一麦克风模块201有一定距离的位置上，降低收集到语音信号或是特定音频的比例。各麦克风模块所接收的信号传送至系统内部，本发明所提出的系统可以一集成电路(IC)实现，或是通过软件手段实施。系统主要包括有相互电性连接的能即时线上调校 (real-time online calibration)收音模块所接收的音频的调校单元203、为能够根据实际需要调整接收能量的波束形成单元204、用于提取主音频部分的语音抽取单元(speech extractor) 205、执行时域/频域信号转换的频域转换单元(如可变频率解析转换电路， variable frequency resolution transformer, VFRT) 206、可执行非线性噪音抑制的噪音抑制单元207、执行频域/时域信号转换的反频域转换单元(如反可变频率解析转换电路，inverse variable frequency resolution transformer) 208 与执行信号重叠力口总 (overlap-add-sum)的叠力口单元 209。运作时，收音模块中的输入端，如图示中第一麦克风模块201可设置于距离主要音频来源较近的位置，主要收集的声音为音频来源所产生的音频；输入端如第二麦克风模块202则可设置于离开音频来源稍远的位置，主要用以收集环境噪音与可能会收集到部分的音频(包括语音)。各麦克风模块201，202产生的信号分别标示为Ml与M2。信号Ml与M2分别传送至调校单元203，调校单元203耦接于上述收音模块，实际实现为麦克风阵列，主要是根据系统中接收到的主音频或环境噪音的信息(包括由语音抽取单元产生用于判断当下音频是否为主音频部分的信息SF1，与噪音抑制单元产生用于判断当下信号是否为环境噪音的信息NFl)调校各麦克风模块收集声音的灵敏度，能减低因为各麦克风模块间的差异(比如硬件设计的差异、制造过程产生的误差、其中电路的差异等)造成的误差，在输入端的调校可以确保之后信号品质。上述主音频或环境噪音的信息即为系统中后端元件所判断得出的信号信息(NFl与SFl)。由调校单元203处理后，分别产生信号Sl (主音频部分)，S2 (环境音频部分)，再分别传输至耦接于调校单元203的波束形成单元(beamforming)204。各麦克风模块接收声音的方向或角度代表所接收的信号能量，为了获得较适当的接收能量，除了可以调整麦克风角度外，更能通过波束形成的技术，针对由多个麦克风模块形成的麦克风阵列所收集的声波，声波之间会相互干扰，产生干扰图像(interference pattern)，对此依据设计需求调整成适当的干扰图像。信号经由波束形成单元204处理后，可产生语音信号或是特定音频(主音频部分) 相对极少的信号R1，根据图示，代表主音频部分的信号Sl与此主音频极少的信号Rl同时传输至语音抽取单元205。此语音抽取单元205主要执行一滤波手段，经比对信号Sl与R1， 输出的信号SFl将反馈至调校单元203作为前后信号的调校参考，提供此段音频是否主要有欲收集的语音信号或是特定音频(比如SFl = 0表示音频主要为环境噪音；SFl = 1则表示具有欲收集的语音信号或是特定音频)，输出经过语音抽取的信号Al。频域转换单元206耦接于语音抽取单元205，接收上述主音频部分相对极少的信号Rl与经过语音抽取的信号Al，也就是分别接收了主音频部分与环境噪音部分的信号，以执行一时域-频域转换程序，将信号由时域(time domain)转换为频域(frequency domain)上，主要实施例是通过快速傅立叶转换(Fast Fourier Transformation)运算，分别产生频域信号Pl与P2。接着，噪音抑制单元207由频域转换单元206接收频域信号Pl与P2，借此估计出环境噪音，并产生用于降低噪音的增益(gain)，即信号G1。另产生用于表达当下信号是否为噪音的信号NF1，反馈至调校单元203作为前后信号的调校参考。反频域转换单元208接收增益信号Gl与频域信号P1，利用增益信号Gl作为内插法的依据，与信号Pl运算反快速傅立叶转换(inverse Fast Fourier iTransformation)，将频域信号转换为时域中，产生时域信号S01。最后，各时段的信号SOl将经叠加单元209加总，形成一连续输出的音频。上述各模块单元的运作细节可接着参考以下各图示与流程，当中各模块当可以软件手段或是硬件电路实现。图3显示为本发明降低环境噪音的系统中调校单元203实施例的一的工作流程图，其中系统先接收由上述第一麦克风模块201与第二麦克风模块202产生的信号Ml与 M2，在此实施例中，Ml为主要为主音频部分的信号，通常同时包括有语音信号与环境噪音， 而M2则主要为环境噪音的信号，但仍会包括部分语音信号。先如步骤S301，信号SFl为上述语音抽取单元205所产生的信号，信号经语音抽取的程序，通过信号SFl表达所含的信号内容，若SFl = 0，表示音频主要为环境噪音(否)， 步骤将直接进入步骤S310 ；若SFl = 1，则表示信号具有欲收集的语音信号或是特定音频 (是)，信息将带入步骤S303，作为计算参考，并带入步骤S304，作为累加次数的参考。相对地，如步骤S302，信号NFl为上述噪音抑制单元207产生反馈的信号，以此判断信号是否为环境噪音，如NFl = 0(否)，也就是判断当下的信号为主音频部分，步骤到 S310进行整合；若NFl = 1(是)，信息将带入步骤S303，以此为参考计算功率，或带入步骤 S305，作为累加环境噪音次数的参考。如步骤S303，计算信号Ml与M2的功率(能量)，并分别产生能量Pol与Po2，能量 Pol与Po2将分别作为执行如步骤S304与S305中信号判断步骤的参考。在步骤S304中，若接收的信号为语音信号或是特定音频，将累加次数(Cntl)，若累加次数尚未超过一门槛值(Cntl<Thl)(否)，先执行步骤S310 ；若累加次数超过这门槛值(是)，则于步骤S308中计算增益(Gainl)。上述信号Pol与Po2中的主音频部分经能量累加(步骤S304)后，记载于信号SSl 与SS2中。当步骤S306判断主音频部分的次数(Cntl)已超过特定门槛(Cntl >= Thl)， 上述经累加的信号SSl与SS2则会于步骤S308计算后得出增益feiinl。另一方面，图示右方的流程将处理环境噪音的部分，经计算出的功率值Pol与 Po2，汇同信号NFl所带的信息(NFl = O表示非环境噪音；NFl = 1表示为环境噪音)，于步骤S305累加为环境噪音的信号次数(Cnt2)，并累加环境噪音的功率(能量)，信息载于信号 SNl 与 SN2。当累加的环境噪音次数达到一门槛(Cnt2 >= Th2)时，步骤将进入S309，由信号 SNl与SN2所载的信息计算增益(Gain2)，产生增益；若累加的环境噪音信号次数尚未达到门槛(Cnt2 < TM)，步骤将直接至S310处理。步骤S310是融合(gain fusion)各增益feiinl与feiin2，并参考自信号SFl与NFl 所载主音频部分或环境噪音部分的信息，进行整合得出增益fein。其中决定增益feiin的方式可有多种，其中之一是由于音频不断地进入此系统中，有时步骤S310仅获得Gainl的信息，有时就仅有&iin2的信息，若是没有feiinl与fetin2，则增益feiin为1。除了图3所描述的程序与判断外，各增益Gain，Gainl, Gain2的计算为一般技术，为本领域技术人员可据以得出。最后，如步骤S311，增益kin将施加于第一麦克风模块产生的信号Ml与第二麦克风模块产生的信号M2上，分别输出经增益调整后的信号Sl与S2。
图4则接着显示本发明系统中波束形成单元204的模块化功能方框图，图中显示的各单元方框可以软件手段实现，或是可以硬件电路实现。图中显示的波束形成单元204接收经增益调整的信号Sl与S2，先经过功率计算单元401分别计算出信号功率(能量)，产生信号PSl与PS2。接着通过语音检测单元403检测信号中的主音频部分，包括语音部分、特定音频等。根据实施例，可先通过语音检测单元 403判断PSl与PS2的能量差异是否大于预设门槛(第一预设门槛)，根据此门槛决定参数 VI，以此参数Vl控制滤波单元405中的滤波系数(filter coefficient)。通过一个延迟单元407延迟信号Sl与直接进入滤波单元405的信号S2，经此滤波手段产生语音信号较少的信号Rl。之后，可参考图5显示系统中语音抽取单元205的模块化功能方框图，语音抽取单元205同样可以软件手段实现，或是可以硬件电路实现。语音抽取单元205接收语音信号较少的信号Rl (主要为环境噪音)与之前经增益调整后的信号Sl (主要为主音频部分)，同样先通过功率计算单元501计算出单独的功率， 产生信号PSi (已由波束形成单元204中的功率计算单元401产生)与rai，通过语音检测单元503判断两个能量的差异是否大于另一预设门槛(第二预设门槛)，以此根据产生参数 V2，用以控制滤波单元505中的滤波系数，能够产生适应性(adaptive)的滤波效果。图示中滤波单元505同时接收经延迟单元509延迟的信号Sl与信号Rl，借此产生具有主音频部分的信号，也就是主要为语音信号与特定音频的输出信号Al。语音抽取单元205中具有一个语音确认(speech confirm)单元507，语音确认单元507提取信号PSl与rai，从其中判断出此时通过的信号是否为语音信号或特定音频，如果是就可设定信号SFl = 1 ；反之，设定信号SFl = 0。信号SFl将反馈至调校单元203作为调校麦克风信号的参考。接着，可参考图6所示系统中频域转换单元206的模块化功能方框图，频域转换单元206接收信号Al与语音信号较少的信号Rl，此为时域转为频域的软件手段或是硬件电路。特别的是，信号Al与Rl分别通过傅立叶转换单元601与603进行快速傅立叶转换， 产生的频域信号为FAl与FR1，并且进行信号转换时，可通过取样(sampling)的机制降低计算量。频域信号为FAl与FR1，接着可继续分别经过平滑与抽取单元602，604执行平滑 (smoothing)运算与抽取(decimating)运算，能在不失真的情况下删除干扰的信号、运作较少的信号降低运算成本，能优化信号处理流程。然而，此程序为选择性，并非必要。最后分别产生信号Pl与P2。经频域转换后的信号Pl与P2传递至噪音抑制单元207，可参考图7所示系统中噪音抑制单元207的模块化功能方框图。噪音抑制单元207同样可为软件手段实现，或是可以硬件电路实现，在本发明实施例，此为后段的噪音抑制手段，可以忽略。噪音估计单元701主要是执行非线性噪音抑制程序(non-linear noise suppression)，能够根据信号Pl与P2估计出环境噪音，并计算得出信号调整用的增益G0， 同时产生信号NF1，也就是输入至调校单元203中的参考信号，以此表示该段信号是否主要为环境噪音，比如若为环境噪音，可设定NFl = 1 ；若为主音频部分，则设定NFl = 0。产生的增益GO可再经增益校正单元703处理，输出用于降噪用的增益G1。
增益Gl之后传递至反频域转换单元208，反频域转换单元208再接收上述载有主音频部分的信号P1，根据增益Gl进行调整，实现降噪的目的。反频域转换单元208内部实现可参考图8所示的模块化功能方框图。经非线性噪音抑制过程后产生的增益Gl将可有效抑制主音频部分的噪音，增益信号Gl先经内插(interpolation)单元801调整回时域中的增益IG1，与信号Pl逐点对应相乘，产生频域信号GP1，最后经反傅立叶转换单元803转换回时域的信号，输出信号S01。叠加单元209耦接于反频域转换单元208，接收其输出的信号S01，此信号在时域中以波形表示，叠加单元209将声波经重叠(overlapping)、相加(adding)与信号加总 (summing)等运算形成连续的音频输出。经上述各电路模块，本发明所应用的方法则归纳为图9所示为应用本发明提出的降低环境噪音的系统所执行的降低环境噪音的方法流程。根据本发明实施例，上述各功能方框可以软件手段执行，程序可程式化于一内嵌芯片中，或是可载入系统中处理器的存储器中。麦克风阵列中至少具有一个主要接收主音频部分的第一麦克风模块与另一个主要接收环境噪音部分的第二麦克风模块，特别是应用于通信装置上，能够有效抑制环境噪音而改善通话品质。如图9所示应用本发明系统所执行的降低环境噪音的流程。经收音模块(如麦克风阵列)收集音频后(步骤S901)，至少包括的两组信号分别通过调校降低因为麦克风的设计差异形成的误差，包括执行增益匹配。利用调校单元接收一主音频与一环境音频的信息，主要是包括系统根据之前信号判断是否具有主音频部分或是环境噪音部分的信息(步骤S903)，借以决定一增益值，应用此增益值调校目前音频，即麦克风阵列所接收的主音频部分的音频与环境噪音部分的音频(步骤S905)。此调校过程为持续进行的程序，故可以掌握随时麦克风与环境的状况，提供较佳的通话品质。经增益匹配的信号接着执行波束形成的处理程序，主要是针对各麦克风模块收音的状态进行调整，比如判断两个麦克风模块接收的音频间的差异是否超过一个预设门槛值的状况来调整滤波的效果，以有效得出环境噪音的部分(步骤S907)。接续于步骤S905，方法步骤S907利用上述得出的环境噪音部分(主音频部分相对极少的信号)，借以与第一麦克风模块得出且经过调校的主音频部分的信号比对，其差异同样再与另一预设门槛值比较，用来调整滤波的效果，能够提取于主音频的部分(步骤 S909)。通过上述步骤S905与步骤S907分别得出环境噪音部分与主音频部分，接着执行时域-频域转换(步骤S911)，比如利用快速傅立叶转换程序将信号于时域中转换为频域上的信号，可再选择性地进行信号平滑运算与抽取运算，调整到适当的信号解析度，最后再利用叠加程序还原信号，用适当节省的运算资源产生好的通话品质。经时域-频域转换后，利用一种非线性噪音抑制的运算由上述频域中的两组信号估计出环境噪音的程度(步骤S913)，进而得出用于调整降噪的降噪增益(步骤S915)。最后利用此降噪增益对连续的音频在频域中执行降噪(步骤S917)，再转换为时域信号，如应用反快速傅立叶转换(步骤S919)，最后再经信号重叠与加总流程后输出(步骤 S921)。上述降低环境噪音的系统与其方法则特别应用于具有两个输入端的装置上。
综上所述，本发明所揭示的降低环境噪音的系统，其中通过信号调校、波束形成、 语音抽取、频域/时域转换、噪音抑制与叠加的程序后，对麦克风阵列中各麦克风输出的信号进行即时处理，随时根据情况改变增益，可以有效抑制通话时的环境噪音，而提高音频或语音通信过程中的清晰度与舒适度，同时在麦克风的选择上可有更大的弹性。以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。
权利要求
1.一种降低环境噪音的系统，其特征在于所述的系统包括一调校单元，耦接于一麦克风阵列，由该麦克风阵列接收一以主音频为主的信号与一以环境噪音为主的信号，并根据接收到的主音频或环境噪音的信息调校该麦克风阵列中各麦克风模块的灵敏度，其中该系统接收到的主音频或环境噪音的信息包括用于判断当下音频是否为主音频部分的信息，与用于判断当下信号是否为噪音的信息；一波束形成单元，耦接于该调校单元，接收经调校的依据设计需求调整信号为适当的干扰图像，并产生主音频部分相对极少的信号；一语音抽取单元，耦接于该波束形成单元，接收该主音频部分相对极少的信号，与经过调校的主音频部分的信号，执行一滤波手段，输出经过语音抽取的信号；一频域转换单元，耦接于该语音抽取单元，接收该主音频部分相对极少的信号与该经过语音抽取的信号，利用一快速傅立叶转换执行一时域-频域转换程序；一噪音抑制单元，耦接于该频域转换单元，执行一非线性噪音抑制程序，接收经时域-频域转换的信号，计算得出用于降噪的增益；一反频域转换单元，耦接于该噪音抑制单元，利用该用于降噪的增益执行降噪，并利用一反快速傅立叶转换执行一频域-时域转换；以及一叠加单元，耦接于该反频域转换单元，经重叠、相加与信号加总运算形成连续的音频。
2.如权利要求1所述的降低环境噪音的系统，其特征在于所述的语音抽取单元中具有一个语音确认单元，用以产生该判断当下音频是否为主音频部分的信息；该噪音抑制单元具有一噪音估计单元，该噪音估计单元产生该用于判断当下信号是否为噪音的信息。
3.如权利要求1所述的降低环境噪音的系统，其特征在于所述的波束形成单元具有一滤波单元，利用一第一预设门槛决定该滤波单元的滤波系数，据以产生该主音频部分相对极少的信号。
4.如权利要求3所述的降低环境噪音的系统，其特征在于所述的语音抽取单元具有另一滤波单元，利用一第二预设门槛决定其中滤波系数，据以产生具有主音频部分的信号。
5.一种应用如权利要求1所述的降低环境噪音的系统的装置，其特征在于，具有两个收音模块。
6.一种降低环境噪音的方法，其特征在于所述的方法包括有 接收由一麦克风阵列接收的主音频部分的音频与环境噪音部分的音频；接收一主音频与一环境音频的信息，表示信号中是否具有主音频部分或是环境噪音部分的信息；根据该主音频与该环境音频的信息决定一增益值；应用该增益值调校该麦克风阵列所接收的主音频部分的音频与环境噪音部分的音频；执行一波束形成的处理程序，判断该麦克风阵列所接收的音频间的差异是否超过一个预设门槛值，借以调整滤波的效果，产生一主音频部分相对极少的信号；利用该主音频部分相对极少的信号与该经过调校的主音频部分的信号的差异，与另一预设门槛值比较，借滤波产生其中主音频的部分；对该主音频部分相对极少的信号与具有该主音频部分的信号执行一时域-频域转换；利用一非线性噪音抑制运算估计一环境噪音； 得出一降噪增益； 执行降噪；以及执行一频域-时域转换。
7.如权利要求6所述的降低环境噪音的方法，其特征在于所述的时域-频域转换执行一快速傅立叶转换程序，经该快速傅立叶转换程序的信号再进行一信号平滑运算。
8.如权利要求7所述的降低环境噪音的方法，其特征在于，经该信号平滑运算的信号， 再经一抽取运算。
9.如权利要求6所述的降低环境噪音的方法，其特征在于，经过该频域-时域转换后的信号经信号重叠与加总流程后输出。
10.如权利要求6所述的降低环境噪音的方法，其特征在于所述的波束形成的处理程序利用一第一预设门槛决定其中滤波系数，据以产生该主音频部分相对极少的信号；再利用一第二预设门槛决定其中滤波系数，据以产生该具有主音频部分的信号。
全文摘要
一种降低环境噪音的系统、方法与应用的装置，特别是应用于具有至少两个输入端的收音模块，能够分别接收涵盖主音频的部分与涵盖多数环境噪音的音频，经系统内执行信号调校降低输入端间的差异，分别利用适应性波束形成与语音抽取的技术得出主音频极少的环境噪音部分与环境噪音极少的主音频部分，经频域转换后，利用非线性噪音抑制的技术估计出系统所接收的环境噪音并得出一增益，借此增益执行降噪，最后再经过一次时域转换产生连续输出的音频。本发明可以有效抑制通话时的环境噪音，而提高音频或语音通信过程中的清晰度与舒适度，不致被太多的环境噪音所影响；执行即时的信号校准；最大程度地减少音频中夹杂的噪音。
文档编号G10L21/02GK102376309SQ20101025770
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者李岳鹏, 邱锋海, 高华 申请人:骅讯电子企业股份有限公司