用于抑制不需要的音频信号的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般设及音频信号处理。具体而言，本发明设及用于抑制噪声、声学回声或 任何其它不需要的信号的音频信号处理。
【背景技术】
[0002] 在音频信号处理领域常见的是使用自适应滤波器（adaptivefilter)从包含诸如 语音、音乐和/或其它期望的信息的期望信息的音频信号中抑制不需要的额外的信号，比 如噪声或回声。运样的自适应滤波器使用至少一个音频输入信号。
[0003] 用于抑制不需要的信号的一些方法可W包括噪声降低、麦克风波束形成和回声消 除技术。在一些示例中，自适应线性滤波器可被用于对可能包括声学的或电子的信号的未 知线性系统建模（model)。在一些示例中，自适应滤波器可能能够估计其所建模的系统。然 而，在一些示例中，自适应滤波器遭受不准确性和性能限制，运部分地是因为系统的非线性 性质。
[0004] 实践中，大多数系统由于不需要的和未知的信号W及其他原因而不是线性的。不 需要的信号可W包括例如有意地和/或无意地添加到期望的信号的噪声或回声。将不相关 的噪声或回声添加到主要的和/或期望的音频信号可能在应用滤波器的系统中是高度非 线性的。 阳〇化]在一些示例中，声学回声消除器可被用于估计例如机械扬声器和近端用户的麦克 风（例如电话装置）之间的声学回声泄露。回声泄漏可W被描述为添加到主音频信号的不 需要的音频信号。主音频信号例如可W是人类用户的语音。然后可W从主音频输入信号中 减去估计的回声泄漏W便消除真正的回声泄漏。
[0006] 在音频系统中的非线性的其它原因例如可W包括谐波失真。谐波失真可能源自于 扬声器或麦克风失真，或来自其它源。
[0007] 在一些示例中，例如，由于声学环境中的改变，线性系统可能不是固定的，导致自 适应滤波器的非线性的表现。
[0008] 在一些示例中，噪声降低系统和回声消除器的设计者寻找能够改善一个或多个自 适应线性滤波器的性能的非线性方案。例如，在回声消除器中的线性自适应滤波器可W由 非线性残留回声消除器所跟随。类似地，麦克风波束形成算法可W通过非线性噪声选通操 作而增强。
【发明内容】
[0009] 根据当前公开的主题的一个方面，提供了一种用于移除音频信号中不需要的分量 的装置，所述装置包括可操作地禪合到存储器的处理器，所述处理器被配置为接收参考输 入和处理的输入到所述存储器中，其中所述处理的输入是对所述音频信号的不需要的分量 的至少降低处理的结果；在多个时间和频率实例处估计所述处理的输入和所述参考输入的 包络值；对于每个所述时间和频率实例：计算与所述处理的输入的估计的包络值对于所述 参考输入的估计的包络值的比率相关的第一增益；向所述第一增益应用非线性处理W产生 第二增益；计算输出增益作为所述第二增益和所述第一增益之间的比率；W及，将所述输 出增益应用于所述处理的输入；从而产生不需要的分量被抑制的滤波后输出。
[0010] 此外，根据本发明的一些实施例，其中所述处理的输入和所述参考输入W时域表 示并且所述处理器被配置为在对包络值的所述估计之前将所述处理的输入和所述参考输 入转换到时间-频率表示，并且将所述滤波后输出从所述时间-频率表示转换到所述时域 表不。
[0011] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述装置中，所述处理的输入和所述参考输入 在由所述处理器接收之前被转换到时间-频率表示。
[0012] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为接收作为应用于音频信 号的噪声抑制处理的结果的处理的输入。
[0013] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为接收作为对音频信号的 不需要的部分的消除处理的结果的处理的输入。
[0014] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为用正则化因子计算所述 处理的输入的估计的包络值与所述参考输入的估计的包络值的比率。
[0015] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述装置中，应用于所述第一增益W产生所述 第二增益的所述非线性处理是扩展操作。
[0016] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为如果所述第一增益小于1 则将所述第二增益计算为所述第一增益的扩展，并且如果所述第一增益大于或等于1，则将 所述第二增益计算为等于所述第一增益。
[0017] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为如果所述处理的输入的 估计的包络值大于所述参考输入的估计的包络值，则计算与所述处理的输入的估计的包络 值对于所述参考输入的估计的包络值的比率成比例的所述第一增益；否则所述第一增益被 设置为1。
[0018] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为作为使用数字采样的信 号的输入和输出。
[0019] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为在时域中或在频域中或 者在时域和频域两者中平滑所述输出增益。
[0020] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为接收用于所述非线性处 理中的另外的参数。
[0021] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为从外部接收所述参数。
[0022] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为从用户接口接收所述参 数。
[0023] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为从被配置为计算所述参 数的另外的模块接收所述参数。
[0024] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述装置中还包括滤波器组模块，其被配置用 于将所述处理的输入和所述参考输入分解至频带，并且其中对于每个所述频带计算所述第 一增益、所述第二增益和所述输出增益并且将它们应用于所述分解的处理输入。
[00巧]此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为接收所述参考输入作为 回声消除器的近端音频输入信号，并且接收所述处理的输入作为所述回声消除器的音频输 出。
[00%] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为从到波束形成器的一个 或多个音频输入接收所述参考输入并且从所述波束形成器的输出接收所述处理的输入。
[0027] 此外，根据本发明的一些实施例，所述处理器还被配置为从到去混响模块的一个 或多个音频输入接收所述参考输入并且从所述去混响模块的输出接收所述处理的输入。
[0028] 根据本发明的一些实施例，还提供了一种移除音频信号中不需要的分量的方法， 所述方法包括：可操作地禪合到存储器的处理器，所述处理器被配置为接收参考输入和处 理的输入到所述存储器中，其中所述处理的输入是对所述音频信号的不需要的分量的至少 降低处理的结果；在多个时间和频率实例处估计所述处理的输入和所述参考输入的包络 值；对于每个所述时间和频率实例：计算与所述处理的输入的估计的包络值对于所述参考 输入的估计的包络值的比率相关的第一增益；向所述第一增益应用非线性处理W产生第二 增益；计算输出增益作为所述第二增益和所述第一增益之间的比率；W及，将所述输出增 益应用于所述处理的输入；从而产生不需要的分量被抑制的滤波后输出。
[0029] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述处理的输入和所述参考输入 W时域表示并且所述处理器被配置为在对包络值的所述估计之前将所述处理的输入和所 述参考输入转换到时间-频率表示，并且将所述滤波后输出从所述时间-频率表示转换到 所述时域表示。
[0030] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述处理的输入和所述参考输入 在由所述处理器接收之前被转换到时间-频率表示。
[0031] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述处理的输入从应用于音频信 号的噪声抑制处理得到。
[0032] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述处理的输入从对音频信号的 不需要的部分的消除处理得到。
[0033] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述处理的输入的估计的包络值 与所述参考输入的估计的包络值的比率的计算包括正则化因子。
[0034] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，应用于所述第一增益的所述非线 性处理是扩展操作。
[0035] 此外，根据本发明的一些实施例，其中如果所述第一增益小于1则将所述第二增 益计算为所述第一增益的扩展，并且如果所述第一增益大于或等于1，则将所述第二增益计 算为等于所述第一增益。
[0036] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，如果所述处理的输入的估计的包 络值大于所述参考输入的估计的包络值，则将所述第一增益计算为与所述处理的输入的估 计的包络值对于所述参考输入的估计的包络值的比率成比例；否则所述第一增益被设置为 Io
[0037] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述输入和输出是数字采样的信 号。
[0038] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述处理器被配置为在时域中或 在频域中或者在时域和频率两者中平滑所述输出增益。
[0039] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，应用非线性处理包括接收用在所 述非线性处理中的另外的参数。
[0040] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，从外部接收所述参数。
[0041] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，从用户接口接收所述参数。
[0042] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，从与所述方法相关的、被配置为 计算所述参数的另外的模块接收所述参数。
[0043] 此外，根据本发明的一些实施例，所述方法还包括滤波器组模块，其被配置用于将 所述处理的输入和所述参考输入分解至频带，并且其中对于每个所述频带计算所述第一增 益、所述第二增益和所述输出增益并且将它们应用于所述分解的处理输入。
[0044] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述参考输入是回声消除器的近 端音频输入信号，并且所述处理的输入是所述回声消除器的音频输出。
[0045] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述参考输入来自于到波束形成 器的一个或多个音频输入并且所述处理的输入是所述波束形成器的一个或多个输出。
[0046] 此外，根据本发明的一些实施例，在所述方法中，所述参考输入来自于到去混响模 块的一个或多个音频输入并且所述处理的输入是所述去混响模块的输出。
[0047] 根据本发明的一些实施例，还提供了一个或多个存储用于内部产生差分校正的计 算机可读指令的非瞬时性计算机可读介质，该计算机可读指令在由处理器执行时使得所述 处理器：接收参考输入和处理的输入到所述存储器中，其中所述处理的输入是对所述音频 信号的不需要的分量的至少降低处理的结果；在多个时间和频率实例处估计所述处理的输 入和所述参考输入的包络值；对于每个所述时间和频率实例：计算与所述处理的输入的估 计的包络值对于所述参考输入的估计的包络值的比率相关的第一增益；向所述第一增益应 用非线性处理W产生第二增益；计算输出增益作为所述第二增益和所述第一增益之间的比 率；W及，将所述输出增益应用于所述处理的输入；W及，从而产生不需要的分量被抑制的 滤波后输出。