顯著靜默時段期間的可變噪聲掩蔽的製作方法
2023-11-01 12:17:52 1
專利名稱：顯著靜默時段期間的可變噪聲掩蔽的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及音頻通信。更特別地，本發明涉及掩蔽音頻通信中的幹擾噪聲。
發明內容
在一個方面，公開有一種裝置，包括靜默檢測器，其被配置為檢測音頻信號中的顯著靜默時段；掩蔽噪聲源，其在操作上耦合到所述靜默檢測器，所述掩蔽噪聲源被配置為響應於所述靜默檢測器檢測到顯著靜默時段而生成噪聲信號；以及至少一個組合設備，其在操作上耦合到掩蔽噪聲源，所述至少一個組合設備被配置為有助於將音頻信號和噪聲信號組合。在另一方面，公開有一種用於掩蔽音頻噪聲的方法，包括檢測音頻信號中的顯著靜默時段；以及在該顯著靜默時段期間將掩蔽噪聲與音頻信號組合。還有許多附加實施例是可能的。在一個或多個各種方面，相關製品、系統和設備包括但不限於用於實現本文參考的方法方面的電路、編程、機電設備或光學設備；所述電路、 編程、機電設備或光學設備實際上可以是被配置為根據本領域的系統設計員的設計選擇來實現本文參考的方法方面的硬體、軟體和固件的任何組合。前述是概要並因此必要地包含細節的簡化、一般化和省略；因此，本領域的技術人員將認識到該概要僅僅是說明性的，並且並不意圖以任何方式是限制性的。在本文闡述的講授內容中，本文描述的設備、過程或其它主題的其它方面、特徵和優點將變得顯而易見。除前述內容之外，在諸如本公開的文本(例如，權利要求或詳細說明)或附圖的講授內容中闡述並描述了各種其它方法、設備和系統方面。
在閱讀詳細說明時和參考附圖時，本發明的其它方面和優點可以變得顯而易見。圖1是包括噪聲掩蔽系統的系統的方框圖。圖2是用於掩蔽音頻噪聲的裝置的方框圖。圖3是舉例說明包括幹擾噪聲的音頻信號和掩蔽噪聲的圖表。圖4是用於掩蔽音頻噪聲的方法的第一流程圖。圖5是用於掩蔽音頻噪聲的方法的第二流程圖。雖然本發明可以有各種修改和替換形式，但在附圖和所附詳細說明中以示例的方式示出了其特定實施例。然而應理解的是，附圖和詳細說明並不意圖使本發明局限於特定實施例。本公開代替地意圖覆蓋落在由所附權利要求定義的本發明的範圍內的所有修改、 等價物和替換。
具體實施例方式某些術語遍及以下說明和權利要求用來指示特定的系統部件和配置。如本領域的技術人員將認識到的，公司可以用不同的名稱來指示部件。本文並不意圖區別在名稱而不是功能方面不同的部件。在以下討論中和在權利要求中，以開放式的方式來使用術語「包括」和「包含」，因此應將其解釋為意指「包括但不限於」。並且，術語「耦合」、「被耦合」、「可耦合」意圖意指間接的或直接的電氣或無線連接。因此，如果第一設備耦合到第二設備，則該連接可以是通過直接的電氣、光學、無線連接等或通過藉助於其它設備和連接的間接的電氣、光學、無線連接等。下面描述本發明的一個或多個實施例。應注意的是這些及任何其它實施例是示例性的，並且意圖說明本發明而不是限制性的。雖然本發明廣泛地適用於不同類型的系統，但在本公開中不可能包括本發明的所有可能實施例和上下文。在閱讀本公開時，本發明的許多替換實施例對於本領域的普通技術人員來說將是顯而易見的。在不脫離這裡提出的主題的精神或範圍的情況下，可以利用其它實施例，並且可以做出其它改變。由個人通信設備傳送到音頻系統的音頻信號易受到來自電噪聲源的幹擾。此噪聲在顯著靜默時段期間通常更容易被察覺，例如，在會話期間的顯著靜默時段期間。來自電噪聲的幹擾在多種背景中可以影響音頻信號。在這些背景之中有如下情況其中例如由諸如蜂窩式電話的個人通信設備傳送到車輛音頻系統的音頻信號易受到來自全波整流信號(其來自車輛交流發電機，在車輛的電池電源上感生)的幹擾。此幹擾信號的頻率在音頻頻率範圍內，通常可以在車輛音頻系統上聽到，並且通常稱為「交流發電機嗚嗚聲」。可以通過向幹擾信號施加電源抑制來壓制交流發電機嗚嗚聲，這使幹擾信號衰減至基本上聽不見的水平。在此類噪聲可能是車輛的線束中的導線之間的電感或電容耦合的結果的情況下，可以通過對幹擾源和幹擾犧牲導線布線或用某些或所有導線的增加的屏蔽來減少或消除幹擾。可替換地，根據本發明的某些方面，可以向音頻信號添加掩蔽噪聲以掩蔽來自電噪聲源的幹擾。在某些遠程信息處理技術系統中，使用16位格式來實現例如從諸如蜂窩式電話的通信設備到車輛音頻系統的免提(hands-free)音頻路徑，但是通常，蜂窩式電話的數字音頻僅使用13位。在蜂窩式電話將16個可用位之中的13個位用於其音頻信號時，數據的13位通常移位至16位格式的13個最高有效位位置，並對三個最低有效位位置進行補零。在本發明的某些方面中，可以通過將未被音頻信號使用的音頻格式的位隨機化來添加掩蔽噪聲，在這裡所述的情況下，通常對三個位進行補零。可以在會話的某些部分期間添加掩蔽噪聲，諸如在可能更容易覺察到幹擾時的顯著靜默時段期間，或者在會話期間始終都是。掩蔽噪聲的幅度(亦即聲音水平)可以響應於幹擾噪聲的幅度被改變，或者響應於例如在電池電源線上測量的幹擾噪聲的頻譜被成形。掩蔽噪聲可以包括白噪聲，諸如加性高斯白噪聲(在本文中「AWGN」)。現在轉到圖1，示出包括噪聲掩蔽系統的系統的方框圖。示例性系統100 (車輛音頻系統的一部分)包括本發明的方面，結合圖2來討論其細節。示例性系統100接受來自音頻源105的輸入，並且在另一輸入端處該示例性系統100接收幹擾噪聲，例如來自諸如受到交流發電機影響的車用電池的電源波紋電壓源110的電源波紋電壓。音頻源105可以包括例如蜂窩式電話或脈衝編碼調製(在本文中「PCM」)信號源；示例性蜂窩式電話可以是此類 PCM信號源。示例性系統100掩蔽噪聲並將結果得到的信號輸出到音頻系統115，諸如汽車音頻系統的揚聲器系統。現在轉到圖2，示出用於掩蔽音頻噪聲的裝置的方框圖。示例性系統100 (車輛音頻系統的一部分)包括本發明的方面。系統100包括來自音頻源105 (例如，蜂窩式電話)的音頻源輸入端205和幹擾噪聲輸入端，例如來自電源波紋電壓源110(例如受交流發電機影響的車用電池)的電源波紋電壓輸入端210。本發明的某些方面包括靜默檢測器215，該靜默檢測器可以用來檢測正在蜂窩式電話的音頻信道上載送的會話中的顯著靜默時段。本領域的技術人員將認識到可以以已經在免提、語音識別和揚聲器電話技術中使用的許多方式來實現靜默檢測器215。本發明的某些方面還可以包括掩蔽噪聲源220、加法器225和多路復用器(在本文中「MUX」)230。當靜默檢測器215檢測到顯著靜默時，可以經由加法器225 和MUX 230將由掩蔽噪聲源220生成的噪聲與來自音頻源輸入端205的音頻信號組合。由掩蔽噪聲源220生成的噪聲可以包括一種白噪聲，例如AWGN。本發明的某些方面包括可以測量幹擾噪聲(例如，電源波紋電壓輸入端210上的電源波紋電壓)的幅度的幅度測量單元235。可以響應於例如電源波紋電壓的幹擾噪聲的測量幅度來改變由掩蔽噪聲源220生成的掩蔽噪聲的功率幅度。在某些方面，可以通過調整增益控制機構(gain control) 240來改變由掩蔽噪聲源220生成的掩蔽噪聲的功率幅度。本發明的某些方面包括可以測量幹擾噪聲(例如電源波紋電壓輸入端210上的電源波紋電壓)的頻譜(在某些方面中，包括基頻)的頻率測量單元250。可以響應於所測量的幹擾噪聲(例如，電源波紋電壓)的頻譜(在某些方面中，包括基頻)對由掩蔽噪聲源220生成的噪聲的頻譜進行成形。在某些方面中，用濾波器255來實現對由掩蔽噪聲源220生成的噪聲的成形。可以相互結合地使用結合圖2所述的幅度測量單元235和頻率測量單元250。然而，不要求幅度測量單元235和頻率測量單元250的此類相互結合的使用或共同存在。圖2示出本發明的一個方面，其中首先將掩蔽噪聲源220的輸出耦合到增益控制機構240並將增益控制機構240的輸出耦合到濾波器255。本領域的技術人員將認識到包含增益控制機構240和濾波器255兩者的本發明的實施方式不限於所述配置。例如，可以將掩蔽噪聲源220的輸出耦合到濾波器225，並且可以將濾波器的輸出耦合到增益控制機構 240。來自掩蔽噪聲源220的噪聲可以在加法器225處始終可用，並且在從加法器225 到MUX 230的線路上可用。當靜默檢測器215在來自音頻源輸入端205的信號中檢測到顯著靜默時段時，靜默檢測器215使得MUX 230能夠經由加法器225對來自音頻源輸入端205 的音頻信號和來自掩蔽噪聲源220的噪聲進行多路復用。可替換地，可以禁用加法器225，使得來自掩蔽噪聲源220的噪聲不可被MUX 230 用於與來自音頻源輸入端205的音頻信號進行多路復用。可以設置或禁用靜默檢測器215， 使得MUX 230能夠在除顯著靜默時段之外的時段期間經由加法器225對來自音頻源輸入端 205的音頻信號與來自掩蔽噪聲源220的噪聲進行多路復用。還可以設置或禁用靜默檢測器215，使得MUX 230不能夠在任何時間對來自音頻源輸入端205的音頻信號和來自掩蔽噪聲源220的噪聲進行多路復用。可替換地，可以藉助於增益控制機構240或用其它裝置來使用靜默檢測器215以控制掩蔽噪聲源220的增益。此外，可以使用靜默檢測器215來開啟和關閉掩蔽噪聲源220。可以設置或啟用MUX 230以在除顯著靜默時段之外的時段期間經由加法器225對來自音頻源輸入端205的音頻信號和來自掩蔽噪聲源220的噪聲進行多路復用，或者設置或禁用MUX 230，使得該MUX 230在任何時間都不對來自音頻源輸入端205的音頻信號和來自掩蔽噪聲源220的噪聲進行多路復用。MUX 230的輸出可以在操作上耦合到數字音頻轉換器(DAC)M5的輸入端，數字音頻轉換器(DAC) 245將MUX 230的數字輸出轉換成模擬信號，該模擬信號在到用於系統100 所在的車輛的音頻系統115的模擬音頻沈0的輸出端上被輸出。因此，可以將已在顯著靜默時段期間向其添加掩蔽噪聲的數字音頻信號從MUX 230輸出到DAC 245以便轉換成具有添加的噪聲的模擬信號，並且可以經由到模擬音頻260的輸出端將模擬信號發送至音頻系統115，該音頻系統115可以是例如車輛的音頻揚聲器。現在轉到圖3，圖表舉例說明包括幹擾噪聲的音頻信號，並示出掩蔽噪聲。圖表的豎軸表示以分貝(dB)為單位從任意參考點測量的信號的功率水平。橫軸表示以赫茲(Hz) 為單位的信號的音頻頻率。信號305包括音頻信號，該音頻信號包括由尖峰310表示的在例如2 kHz處的幹擾信號。信號315包括掩蔽噪聲、將被添加到音頻信號以掩蔽幹擾信號的加性高斯白噪聲信號。按照圖1的系統100，信號305包括在音頻源輸入端205上的音頻信號，其中尖峰310包括在例如電源波紋電壓輸入端210上的幹擾噪聲，並且信號315包括掩蔽噪聲源220的輸出。信號315的功率幅度已根據幹擾噪聲(在這裡為由幅度測量單元235測量的電源波紋電壓輸入端210上的信號的示例性電源波紋電壓)的測量被增益控制機構240調整以掩蔽包括在信號305中的幹擾尖峰310。現在轉到圖4，示出用於掩蔽音頻噪聲的方法的流程圖。所示的方法可以包括以下操作中的一個或多個405和410。操作405可以包括檢測音頻信號中的顯著靜默時段。 可以例如通過使用靜默檢測器215檢測來自圖2的音頻源輸入端205的音頻信號中的顯著靜默時段來執行操作405。操作410可以包括在顯著靜默時段期間將掩蔽噪聲與音頻信號組合。可以例如通過使用圖2的加法器225和MUX 230在顯著靜默時段期間將由圖2的掩蔽噪聲源220生成的掩蔽噪聲(諸如加性高斯白噪聲)與來自音頻源輸入端105的音頻信號組合來執行操作410。現在轉到圖5，示出用於掩蔽音頻噪聲的方法的流程圖。所示的方法可以包括以下操作中的一個或多個405 (在本文中在別處描述)、410 (在本文中在別處描述)、505、510、 515和520。操作505可以包括改變掩蔽噪聲的功率幅度。繼續結合圖4的操作使用的示例，可以使用圖2的增益控制機構240來改變由圖2的掩蔽噪聲源220所生成的掩蔽噪聲的功率幅度。操作510可以包括響應於幹擾噪聲功率幅度來改變掩蔽噪聲的功率幅度。繼續結合圖4的操作所使用的示例，響應於幹擾噪聲(例如，由圖2的幅度測量單元235測量的圖2的電源波紋電壓輸入端210上的信號的電源波紋電壓)的測量，例如可以使用增益控制機構240來改變由圖2的掩蔽噪聲源220所生成的掩蔽噪聲的功率幅度。操作515可以包括對掩蔽噪聲的頻譜進行成形。繼續結合圖4的操作所使用的示例，例如可以使用濾波器255對由圖2的掩蔽噪聲源220所生成的掩蔽噪聲的頻譜進行成形。操作520可以包括響應於幹擾噪聲頻譜對掩蔽噪聲的頻譜進行成形。繼續結合圖4 的操作所使用的示例，使用頻率測量單元250，響應於幹擾噪聲(例如，電源波紋電壓輸入端 210上的電源波紋電壓)的頻譜(在某些方面包括基頻)的測量，例如可以使用濾波器255來對圖2的掩蔽噪聲源220所生成的掩蔽噪聲的頻譜進行成形。本領域的技術人員將認識到，結合本文公開的實施例描述的說明性邏輯塊、模塊、 電路和算法步驟可以被實現為電子硬體、計算機軟體或兩者的組合。為了清楚地舉例說明硬體和軟體的此可互換性，各種說明性部件、塊、模塊、電路和步驟在上文已經一般性地根據它們的功能進行了描述。此類功能是被實現為硬體還是軟體取決於特定的應用和施加於整個系統的設計約束。本領域的技術人員可以以針對每個特定應用不同的方式來實現所述功能，但是不應將此類實施方式判定解釋為促使脫離本發明的範圍。提供公開的實施例的前述說明是為了使得任何本領域的技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的各種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，並且在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本文限定的一般原理可以應用於其它實施例。因此，本發明並不意圖局限於本文所示的實施例，而是符合與本文公開的原理和新穎特徵一致的最廣泛範圍。上文已經相對於特定實施例描述了可以由本發明提供的益處和優點。不應將這些益處和優點以及可以促使其發生或變成更加明顯的任何元素或限制理解為任何或所有權利要求的關鍵、要求或本質特徵。如本文所使用的，術語「包括」、「包含」或其任何其它變型意圖被解釋為非排他性地包括那些術語後面的元素或限制。因此，包括一組元素的系統、方法或其它實施例不僅限於那些元素，並且可以包括未明確列出或為要求保護的實施例所固有的其它元素。雖然已經相對於有限數目的實施例描述了本發明，但本領域的技術人員將認識到根據其的許多修改和變型。意圖在於所附權利要求覆蓋落在本發明的真實精神和範圍內的所有此類修改和變型。
權利要求
1.一種用於掩蔽音頻噪聲的裝置，包括靜默檢測器，其被配置為檢測音頻信號中的顯著靜默時段；掩蔽噪聲源，其在操作上耦合到所述靜默檢測器，所述掩蔽噪聲源被配置為響應於所述靜默檢測器檢測到顯著靜默時段而生成噪聲信號；以及至少一個組合設備，其在操作上耦合到掩蔽噪聲源，所述至少一個組合設備被配置為有助於將音頻信號和噪聲信號組合。
2.權利要求1的裝置，其中所述至少一個組合設備包括在操作上耦合到掩蔽噪聲源的加法器。
3.權利要求1的裝置，其中所述至少一個組合設備包括在操作上耦合到掩蔽噪聲源的多路復用器。
4.權利要求1的裝置，其中所述音頻信號包括脈衝編碼調製音頻信號。
5.一種用於掩蔽音頻噪聲的方法，包括檢測音頻信號中的顯著靜默時段；以及在顯著靜默時段期間將掩蔽噪聲與音頻信號組合。
6.權利要求5的方法，其中所述掩蔽噪聲包括以數字音頻格式的許多隨機化位，其中所述隨機化位是以數字音頻格式可用的位的一部分。
7.權利要求5的方法，還包括改變掩蔽噪聲的功率幅度。
8.一種提供指令的計算機可讀介質，所述指令在被機器執行時促使所述機器執行操作，包括檢測音頻信號中的顯著靜默時段；以及在顯著靜默時段期間將掩蔽噪聲與音頻信號組合。
9.權利要求8的機器可讀介質，還包括改變掩蔽噪聲的功率幅度。
10.權利要求8的機器可讀介質，還包括對掩蔽噪聲的頻譜進行成形。
全文摘要
公開了用於掩蔽音頻噪聲的方法和系統。一種裝置包括靜默檢測器，其被配置為檢測音頻信號中的顯著靜默時段；掩蔽噪聲源，其在操作上耦合到所述靜默檢測器，所述掩蔽噪聲源被配置為響應於所述靜默檢測器檢測到顯著靜默時段而生成噪聲信號；以及至少一個組合設備，其在操作上耦合到掩蔽噪聲源，所述至少一個組合設備被配置為有助於將音頻信號和噪聲信號組合。一種方法包括檢測音頻信號中的顯著靜默時段；以及在顯著靜默時段期間將掩蔽噪聲與音頻信號組合。
文檔編號G10K11/175GK102265334SQ200980152261
公開日2011年11月30日 申請日期2009年10月22日 優先權日2008年10月23日
發明者阿爾姆奎斯特 E., 德卡布特 S. 申請人:大陸汽車系統公司