仿生听力耳麦的制作方法_3

文档序号:8907936阅读:来源:国知局
以此方式,掩码m+/_、0与1之间的数字可充当空间滤波器,以在空间上强调或不强 调某些信号。此外,通过使用该方法,可使用非线性映射F来进一步修改掩码函数,如下文 通过等式6表示:
[0041]
[0042] 例如,如果与标准的心型(例如,超定向性波束成型)相比,需要更狭窄的波束,那 么所述函数还可衰减指示原始麦克风信号V与不同信号X之间的低相关性的低值m。在极 端情况下可采用"二值掩码(binarymask)",二值掩码可表示为将低于阈值的所有值设置 为零的阶跃函数。操作掩码函数以缩小波束可增加失真,而加大波束可降低失真。
[0043] 图3中的后续降噪块314(例如,左降噪块314a或右降噪块314b)可将第二共同 掩码mNK应用到得出的前向和朝后指向定向信号UF、UK,以便抑制指示扩散(即,非定向)声 的不相关信号分量。可根据下文示出的等式7计算共同的降噪掩码mNK:
[0044]
[0045] 对于扩散声,共同掩码mNK的值可接近零。对于离散声,共同掩码mNK的值可接近1。 一旦获取共同掩码mNK,则可随后应用共同掩码mNK以产生波束成型且降噪的定向信号,包括 降噪的朝前指向的波束信号YF和降噪的朝后指向的波束信号YK,如在等式8和等式9中示 出:
[0046] YF=UF ?mNE (等式 8)
[0047] Ye=UE ?mNE (等式 9)
[0048] 针对左和右麦克风阵列114a、114b两者得出的降噪朝前指向的波束信号YF和降 噪的朝后指向的波束信号¥1;可随后使用反向STFT315(包括左反向STFT315a和右STFT 315b)转换回时域。反向STFT315在时域中产生朝前指向的波束信号yF和朝后指向的波束 信号yK。随后可使用头部相关传输函数对316将时域波束信号空间化。头部相关传输函数 (HRTF)是对表征耳朵如何从空间中的点接收声音的响应。用于两个耳朵的一对HRTF可用 来合成看似来自空间中的特定点的双耳声。作为实例,可采用-45° (前)和-135° (后) 的左耳HRTF以及+45° (前)和+135° (后)的右耳HRTF的参数化模型。
[0049] 每个HRTF对316可包括直接的HRTF和非直接的HRTF。具体参考图3中示出的 左麦克风阵列信号处理段308a,左前HRTF对316a可应用到左降噪的朝前指向的波束信号 hF,以获取左前直接的HRTF输出信号Hd^和左前非直接的HRTF输出信号Hw。同样,左后 HRTF对316c可应用到左降噪的朝后指向的波束信号yui,以获取左后直接的HRTF输出信 号成^和左后非直接的HRTF输出信号Hup左前直接的HRTF输出信号HD#和左后直接的 HRTF输出信号可相加,以获取左麦克风输出信号LH的至少一部分。同时,左前非直接 的HRTF输出信号氏#和左后非直接的HRTF输出信号H可相加,以获取右麦克风输出信 号RH的至少一部分。
[0050] 具体参考右麦克风阵列信号处理段308b,右前HRTF对316b可应用到右降噪的朝 前指向的波束信号yKF,以获取右前直接的HRTF输出信号HD,K#P右前非直接的HRTF输出信 号Hup。同样,右后HRTF对316d可应用到右降噪的朝后指向的波束信号yKK,以获取右后 直接的HRTF输出信号Hd,k#P右后非直接的HRTF输出信号H 。右前直接的HRTF输出信 号HD,KF和右后直接的HRTF输出信号HD,KK可相加,以获取右麦克风输出信号RH的至少一部 分。同时,右前非直接的HRTF输出信号氏^和右后非直接的HRTF输出信号H^^可相加, 以获取左耳机输出信号LH的至少一部分。
[0051] 共同地,由相应的左和右耳机扬声器214a、214b发送的最终左和右耳机输出信号 LH、RH可使用以下等式10和等式11来表示:
[0052] LH =Hd;lf+Hd;le+Hi;ef+Hi;ee(等式 10)
[0053] RH= (等式 11)
[0054] 图4示出采用根据2013年9月19日公开的美国专利申请公布号2013/0243200 A1 (其通过引用的方式并入本文)中公开的参数化模型的HRTF对416a-d的示例性信号处 理应用。如示出,每个HRTF对416a-d可包括一个或多个累加滤波器(例如,"Hss")、交叉 滤波器(例如,"He前"、"He,'等)或耳间的延迟滤波器(例如,等),以将定向 信号化、yKF、转换成相应的直接和非直接的HRTF输出信号。
[0055] 图5是根据本公开的一个或多个实施方案的麦克风阵列信号处理方法500的简化 处理流程图。在步骤505处,耳麦100可接收麦克风阵列信号V。更具体而言,DSP212可 接收左麦克风阵列信号\F、Vui和右麦克风阵列信号vKF、vKK,并且将信号转换成频域。从麦 克风阵列信号,DSP212随后可针对每个麦克风阵列114产生一对波束成型的定向信号UF、 UK,如在步骤510处提供。在步骤515处,DSP212可通过应用共同掩码mNK执行降噪以抑 制扩散声。可将得出的降噪定向信号Y转换回频域(未示出)。接下来,HRTF对316可应 用到相应的降噪定向信号y,以将音频信号转换成双耳格式,如在步骤520处提供。在步骤 525处,通过成对相加来自相应的左麦克风阵列和右麦克风阵列信号处理段308a、308b的 信号输出,可产生最终的左和右耳机输出信号LH、RH,如上文参考图3描述。
[0056] 图6是根据本公开的一个或多个实施方案的麦克风阵列信号处理方法600的更详 细的示例性过程流程图。如上文参考图3描述,可在处理左麦克风阵列信号和右麦克风阵 列信号二者中采用相同的步骤。在步骤605处,耳麦100可接收左麦克风阵列信号\F、Vui 和右麦克风阵列信号vKF、vKK。左麦克风阵列信号\F,Vy;可表示在左前和后麦克风116a、 116c处从外部源216接收到的音频。同样,右麦克风阵列信号vKF,vKK可表示在右前和后麦 克风116b、116d处从外部源216接收到的音频。每个传入的麦克风信号可从模拟格式转换 成数字格式,如在步骤610处提供。进一步地,在步骤615处,例如,可使用短时傅里叶变换 (STFT) 306将数字化的左和右麦克风阵列信号转换成频域。作为转换成频域的结果,可分别 获取左前和后麦克风信号矢量'F、Vu和右前和后麦克风信号矢量VKF、VKK。
[0057] 在步骤620处,DSP212可针对左前和后麦克风信号矢量'F、Vu和右前和后麦克 风信号矢量VKF、VKK计算一对心型信号X+/_。心型信号X+/_可使用减延迟波束成型器来计算, 如在等式1和等式2中指示。时间和频率相关的掩码m+/_可随后针对每对心型信号X+/_计 算,如在步骤625处提供。例如,DSP212可使用左心型信号和左麦克风信号矢量计算时间 和频率相关的掩码m+/_,如通过等式3示出。DSP212还可使用右心型信号和右麦克风信号 矢量计算独立的时间和频率相关的掩码m+/_。时间和频率相关的掩码!11+/_可随后应用到它 们相应的麦克风信号矢量V,以使用等式4和等式5产生左侧前和后指向的波束信号 Uu和右侧前和后指向的波束信号UKF、UKK,如在步骤630处所示。波束成型的信号可在步骤 635处经历降噪,以抑制不相关的信号分量。为了此目的,可使用等式8和等式9将共同掩 码mNK应用到左侧前和后指向的波束信号U 右侧前和后指向的波束信号UKF、UKK。共 同掩码mNK可抑制扩散声,从而强调定向声,并且可如上文关于等式7描述来计算。
[0058] 在步骤640处,可使用反向STFT315将得出的降噪波束信号Y转换回时域。在步 骤645处,得出的时域波束信号y可随后使用HRTF对316的参数化模型转换成双耳格式。 例如,DSP212可应用左耳HRTF对316a、316c的参数化模型,以将针对左麦克风阵列114a 的降噪左侧前和后指向的波束信号hF、yu空间化。类似地,DSP212可应用右耳HRTF对 316b、316d的参数化
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