CN100392722C - 用于声学地改进环境的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子声音隔离系统，其包括：用于接收声能并把它转换成电信号的装置(12)，用于对所述电子信号进行分析并且产生数据分析信号的装置(20)，用于响应数据分析信号产生代表声音的信号的装置(22，24，26)，以及用于把声音信号转换成声音的输出装置(16)。

Description

用于声学地改进环境的设备

技术领域

本发明涉及一种用于声学地改进环境的设备，尤其涉及一种用于该目的的电子声音隔离系统。

为了理解本发明，首先需要对人的听觉系统有所了解，下面的说明基于可从听觉实验心理学的有关书籍，尤其是麻省理工学院出版社出版的Albert S.Bregman著的“Auditory Scene Analysis，ThePerceptual Organization of Sound”一书，中得到的已知研究结论和数据。

背景技术

人的听觉系统在设计上和功能上都是极为复杂的。它包括数千个通过复杂神经网络和脑中的听觉皮层连接的感受器。入射声音的不同分量激励不同的感受器，它们接着通过不同的神经网络路线把信息引导到听觉皮层。

各个感受器对声音分量的响应并不总是相同的；由于这些感受器可以调谐到响应不同的频率和强度，该响应取决于构成声音信号的频谱。另外，声音信息的神经网络路线可以改变并且目的地也可以改变。上述并且组合感受器的以及把它们连接到该听觉皮层的神经元的净数量能使听觉系统解码简单的压力变化以便建立一个高度复杂的三维听觉空间景象。

掩盖原理

掩盖是听觉过程中的一个重要的并得到充分研究的现象。它由存在其它(掩盖)声音情况下提高一种声音的闻阈的数额(或过程)所定义。掩盖原理基于耳朵进行频谱分析的方式。沿着耳底膜在内耳中进行频率对位置的变换。耳蜗中的各带有一组神经感受器的不同区域调谐到被称为临界频带的不同频带。人的听觉频谱可以划分成几个不相等的临界频带。

在同时掩盖中掩盖声音和目标声音同时存在。目标声音规定临界频带。听觉系统“怀疑”在该区段中存在声音并且尝试检测它。如果掩盖声音足够宽和响，不能听到目标声音。可以简单地解释该现象，由于存在强噪音或者掩盖声调，在内耳的临界频带位置处于耳底膜产生足够强的激励，其实际上阻挡了较弱信号的传输。

对于普通的听者，临界带宽大约为：

$\mathrm{BWc}\left(f\right)=25+75{[1+1.4\×{\left(\frac{f}{1000}\right)}^2]}^{0.69}$ (赫)

其中BWc是以赫兹为单位的临界带宽而f是以赫兹为单位的频率。同时，通过以下公式Bark和频率f关联：

$\mathrm{Bark}=\frac{f}{100}$ ，f＞500赫

$\mathrm{Bark}=9+4.{\log }_2\frac{f}{100}$ ，f＞500赫

某临界频带内的掩盖声音对于其它临界频带中的声音的察觉检测具有某种可预知的影响。这种也被称为掩盖扩展的影响可以通过一个三角函数近似，如附图23中所示它具有每bark(1个临界频带的距离)+25和-10dB的斜率。

声音的知觉组织原则

听觉系统完成复杂的任务；从听者周围多个源发出的声压波在进入耳朵之前融合成单个压力变化；为了形成周围事件的真实描述听者的听觉系统必须把该信号分解成它的各个组成部分，从而能够辨别每个声音产生事件。该过程基于提示，即各条信息，在称为组合或听觉目标形成的过程中这些提示帮助听觉系统对不同的源分配不同的信号部分。在复杂的声音环境下，存在若干帮助听者感知听到什么的不同提示。

这些提示可以是听觉和/或视觉的或者它们可以是基于知识或先有经验的，听觉提示与混合信号的频谱和时间特征有关。可以区分不同的并发声源，例如如果它们的频谱量和强度特性或者它们的周期性不同的话。依赖于来自于声源的视觉证据的视觉提示也可以响应对声音的理解。

听觉情景分析是一个处理过程，其中听觉系统取得从复杂的自然环境导出的声音混合并且把它分类成声音证据组，每项证据可能来自单个声源。看来我们的听觉系统在二种方式下工作，即采用听觉组合的基本处理以及利用含有我们对熟悉声音的了解的模式管理收听过程。

组合基本处理看上去采用首先对进入的能量组进行分解以便进行大量的独立分析的策略。这些独立分析在特定时刻上以及在听觉频谱的特定频段上是局部的。按照它的强度、它的波动形式、其中的频率跃迁方向、空间上该声音来自的何处的估计以及可能还有其它特征，描述每个频段。在完成这些大量独立分析后，听觉系统具有如何对这些结果组合以便从相同的环境事件或声源导出每个类的问题。

至少必须在二个维度上完成组合：沿着频谱(同时集成或组织)以及沿着时间(时间组合或顺序集成)。也可以称为频谱集成或融合的前者涉及到把复杂频谱的并发分量组织成多个类，每个类来自单个源。后者(时间组合或顺序组织)在时间上追随这些分量并且把它们组合到各个知觉流中，每个知觉流同样来自单个源。只有随着时间装配正确的频率分量组才可以识别出不同的并发信号的身份。

组合基本处理和基于模式的组织合作工作，该基于模式的组织考虑过去的学习和经验以及注意力，从而它和更高层次的处理相关。基本分离既不使用过去的学习也不使用自觉的注意。它建立的关系趋于是广阔听觉事件类别上的有效提示。相反，模式和声音的具体类别有关，这些模式通过利用具体的学到的知识提供封装在先天直接推断中的总知识。

组合

一些听觉现象和把声音组合到听觉流中有关，包括尤其和语言察觉相关的现象，察觉声音序列的次序以及其它时间性质，组合来自双耳的迹象，检测其它声音中嵌有的模式，察觉声音的并发层次(例如音乐中)，通过截断噪音感觉声音的连续性，觉察音色和韵律，以及察觉音调顺序。

频谱集成和组合声音混合中的并发分量有关，从而把分量对待成来自同一个源。听觉系统查找频谱的各部分中看来不象是偶然出现的相关性或对应性。可以把并发分量之间的某些类型的关系用作为提示以把它们组合到一起。组合结果允许对各种因素进行整体分析，例如来自相同环境场合的一组感觉证据所实现的音高、音色、响度以及甚至空间源点。

许多帮助对一系列听觉输入进行分类的因素是各种定义连续声音的相似性和连续性的特性。这些特性包括基频、时间邻近、频谱形状、强度和明显的空间源点。这些特征影响情景分析的顺序方式，换言之影响声音的时间结构的使用。

通常，看来流形成处理遵循和通过邻近进行组合的原则相类似的原则。高音趋于和其它高音成组，如果时间上它们足够近的话。在连续声音的情况下，好象存在单元形成处理，它对声音中的间断-尤其是强度中的突然提高敏感，并且在出现这样的间断时产生单元边界。可以在不同的时间尺度出现单元并且较小的声音单元可以嵌入在较大的声音单元内。

在其中存在许多频率分量的复合音的情况下，情况更加复杂，因为听觉系统为了确定音高要测定声音中出现的一组谐波的基频。通过声音中基频(音高)的不同和/或泛音均值(亮度)的不同影响感性分类。它们都影响感性分类并且它们的效果是叠加的。

纯音具有和复合音不同的频谱内容；从而，即使二个声音的音高相同，这些音趋于把它们分门别类到不同的类中。但是，可以实施另一种类型的组合：代替以整个复合音将纯音组合，可以利用复合音的频率分量之一将纯音组合。

空间中的位置是另一个有用的相似性，其影响音的时间组合，基本情景分析趋于组合来自空间中同一点的声音并且分离来自不同位置的声音。组合频率分离、速度和空间分离以便影响分门别类。当空间差异和声音之间的其它差异组合时，空间差异好象在分门别类上具有最强的效果。

在分散的声音可能来自水平面上的任何方向的复杂听觉环境中，定位似乎非常重要，因为分散声音源定位上的混乱可减弱对各具体声音流的识别。

音色是另一个影响音的类似性并且从而影响把音组合到流中的因素。困难在于音色不是声音的简单一维特性。然而一个特殊的尺度是亮度。由于亮度是通过按各自响度对所有频率分量加权获得平均频率测量的，清楚声要比不清楚声在高频上集中更多的能量。带有类似亮度的声音趋于分配到同一个流中。音色是可以以二种方式改变的音质：第一向混合音提供合成声音分量，它们会和已有的分量融合；以及第二通过提供更好的分量进行组合从混合音中俘获出分量。

概言之，声音频谱中的峰和谷的图案影响声音的组合。然而存在二种类型的频谱相似性，即当二个音在完全相同的一些频率上具有谐波峰值时以及当对应的谐波密度上成比例(如果第二音的基频是第一音的二倍，则频谱中的所有峰值会都位于二倍的频率处)时，已有证据示出在听觉情景分析中利用这二种形式的频谱类似性对连续音分类。

连续音充当单个流比间断音充当单个流更好。这是因为听觉系统趋于把任何展示出声音连续性的序列假定为可能来自同一个环境场合。

不同因素之间的竞争产生不同的编排；看来频率邻近是有竞争性的，并且听觉系统尝试通过组合彼此带有最大相似性的成分成各个流。由于这种竞争性，通过把某成份给到更好的予以组合的声音中，可以从相继的分类中俘获该成分。

在促进组合的不同因素之间也发生竞争。例如在一个四音序列ABXY中，如果基频中的相似性有利于AB和XY的分类但同时频谱峰值上的相似性有利于AX和BY的分类，则实际组合取决于这些差异的相对大小。

和竞争一样也存在合作。如果一些因素都有利于以相同方式组合声音，该组合会是很强大的，并且总是作为该同一个流的各个部分听到这些声音。容易把合作以及竞争过程概念化。仿佛每种声学尺度会对某种组合投票，通过该尺度上的相似性程度以及该尺度的重要性确定投票的计数。接着形成各个流，它们的成分通过大多数投票组合。在判断自然环境上这种投票系统是有价值的，其中并不保证只在一种或二种方式上彼此相似的声音总是来自同一个声源。

模式

情景分析的基本处理承担在感知的证据中建立基本组合，从而最终觉察的声音数量和品质是基于这些组合的。这些组合基于各种利用声学世界相当稳定的特性的规则，诸如大多数声音趋于连续、缓慢改变位置以及具有一起开始和一起结束的分量的事实。但是，如果就此结束，听觉编排不会是完整的。还利用对特定信号类别，例如语音、音乐、动物音、机器噪音以及我们环境中的其它熟悉声音，的更加精确的知识构建听者的经验。

知识是按称为模式(schema)的智力控制单元捕获的。每个模式包含有关我们的环境中的某特定规律的信息，规律可以在不同的尺度和不同的时间跨度下出现。从而，在我们的语言知识上，我们可以具有一个用于声“a”的模式，一个用于词“apple”的模式，一个用于被动句的语法结构的模式，一个用于对话中的交换意见方式的模式，等等。

相信当模式在输入的感测数据中检测出其应付的特定数据模式时变成现用(active)的。由于模式寻找的样本在时间上是蔓延的，当出现部分证据并且激励模式时，模式可为该样本的剩余部分准备觉察处理。对于听觉觉察该处理特别重要，尤其对于复杂或重复的信号例如语音。可以证明，在对一组音得出含义的处理过程中，模式占据了大脑中的重要处理能力。这可以是对闯入语音的分心力的一种解释，在这种情况下不自觉地激励对进入信号的处理。通过影响激励模式的基本分类或者为大脑激励其它“计算开销”较少的竞争模式来限制对各种模式的激励，从而减小分心性。

存在着其中基本组合处理仿佛不能为觉察的组合尽责的情况。在这样的情况下模式选择未被基本分析细分的证据。还存在显示另一种能力的例子：重新组合已经通过基本处理分类的证据的能力。

我们的自发注意力也使用模式。例如，当我们仔细地收听从许多人名表中叫到自己的姓名时我们把自己的姓名用作为模式。正被收听的任何东西是一个模式的一部分，并且从而只要注意力是为了完成一项任务，总是有模式参与。

现有技术

从上面会理解人的听觉系统紧密地和环境协调，并且多年来已经认识到不希望的声音或噪音是工业、办公室和家庭环境中的一个主要问题。材料技术的进展已经提供一些解决办法。但是，这些解决办法都是在同一种方式下解决该问题，即：在受控空间中通过降低或掩盖噪音水平之一改进声音环境。

常规掩盖系统通常依赖于借助提高主要背景声音的声平降低环境中的分心声音信号的信噪比。向环境引入一个频率内容以及振幅都固定的分量，从而信号，例如语音，中的峰值产生低信噪比。在这种稳定作用的振幅幅度上存在由用户认可定义的限制：即使能掩盖更高闯入语音信号的噪音声平存在长时间仍可能是不能容忍的。另外该分量频谱上必须足够宽以复盖大部分可能的分心声音。

一旦涉及到噪音分心，这种相对固定的方法被当成是空间和/或系统设计的主要指南。

发明内容

本发明寻求提供一种更灵活地声学上改进环境的设备和方法。

根据本发明，提供了一种电子声音隔离系统，用于调节环境空间中的声音，包括：用于从环境空间接收代表环境声音的声能并且把所述声能转换成输入电信号的装置，用于对所述输入电信号进行分析以便检测声能的频率和振幅特性，并且用于产生对应的数据分析信号的装置，用于接收所述数据分析信号、用于监视基于所述数据分析信号的所述声能的预定频率和振幅特性、并用于产生一个实时声音控制输出的装置，响应于声音控制输出的声音生成装置，用于产生代表声音的信号并用于根据所述声音控制输出调节所述声音信号，所述声音生成装置包括至少一个掩盖部件和一个音引擎，所述掩盖部件用于产生代表掩盖声音的与所述预定特性具有一个选择的关系的掩盖信号，所述音引擎用于产生代表音序列的音序列信号，以及用于把所述声音信号转换成声音并将该声音提供到环境空间中的输出装置，从而实时地调节在环境空间中的环境声音特性。

本发明在广义上提供一种电子声音隔离系统，其包括：用于接收声能并且把它转换成电信号的装置，用于对所述电信号进行分析并且用于产生数据分析信号的装置，响应该数据分析信号用于产生代表声音的信号的装置，以及用于把该声音信号转换成声音的输出装置。

通过人脑声音被解释为合意的或不合意的，即希望的和不希望的。为了便于引用以下把不希望的声音称为“噪音”。

更具体地，本发明有益地采用基于上面说明的人类听觉系统原理的电子处理和/或电路，以便提供一种能够借助可根据噪音改变的输出抑制和/或禁止噪音的有效传递的反应系统。

用于进行分析并产生声音信号的装置可包括微处理器或数字信号处理器(DSP)。也可以使用台式或膝上计算机。在这二种情况中，最好采用一种定义设备对感测到的噪声的响应的算法。然后基于这种包含在处理器或计算机芯片中的算法的声音生成是有好处的。

该算法最好基于对环境噪音进行分析，以便建立一个更合意的声音环境。该算法分析环境噪音的结构成分并且利用该分析的结果生成代表音序列的输出，以便产生合意的声音环境。

已经在带有各种声音/噪音环境的不同场合/位置下进行数个实验情况研究。完成不同位置下的数字记录并且接着播放声音信号。还利用频谱图分析这些声音信号并且把这些结果和音乐片断以及自然声音记录的频谱图进行比较。接着数据的分析产生包含在该算法中的设计准则。该算法最好通过实时分析进入的噪音调谐出声音信号并且产生声音输出，用户可以调整该声音输出以和不同的环境、活动或美学偏好相匹配。

该设备可以具有一个以软帘为形式的隔开部件。但是，应理解这样的部件可以是硬的。该帘可以如英国专利申请992713.4号和国际专利申请PTC/GB00/02360号中说明那样，这二份申请收录为参考资料。

本发明的电子声音隔离系统通过分析噪音产生非干扰的声音提供合意的声音环境。

如后面所说明的本发明的隔开部件可以看成是一个其中含有无源和有源元件的智能织品。该无源元件充当使噪音声平下降几分贝的声音吸收器。该有源元件根据剩余的噪音产生合意的声音。通过利用一个电子系统记录并且处理原始噪音信号达到这一点。接着可以通过和该隔开部件连接的扬声器播放所生成的声音信号。

在一优选实施例中，根据人类听觉系统对该算法建模。

具体地，遵照所描述的人类听觉体系结构，本发明的电子声音系统最好包括一个掩盖器和一个音引擎，通过传感测到的噪音的频谱中的某些部分听不到，该掩盖器设计成干扰人的听觉系统的生理过程。音引擎设计成利用听觉源分离或隔离以及可能和记忆及知识的模式交互来干扰声音的知觉组织。从而，在一方面上，该音引擎目的是向环境声音提供“混淆”信息，它们可以和现有的提示组合以便形成新的听觉源，并且另一方面它的目的是通过向听者提供吸引他的优选的声音信号把注意力从不希望的声音上引开。

在掩盖器和音引擎这二种情况中提供控制输入是有好处的，从而听者通过运用控制可以根据他们的特殊爱好改变某些功能特性。

在一些优选实施例中，该掩盖器还可以利用模式，例如当把该掩盖的输出选择成具有更丰富的音乐品质时。相应地，音分量干扰基本组合处理，例如当随机滑动旋律掩盖或改变音素时。

该电子声音系统的掩盖分量的操作原则最好依赖于相对感测噪音的频谱内容和振幅自动地调节输出的频谱内容和振幅大小。更具体地，该掩盖器跟踪感测噪音中的重要频率并且指定和被掩盖信号具有优化的频率和振幅关系的掩盖信号，其中这些优化关系是在还考虑到掩盖的范围超过临界频带下根据一些分析表达式计算出的，这些表达式能应用于同时从噪音到音以及从音到噪音的掩盖。

这种实时调节系统能在能量要求最小下使掩盖器输出有效地掩盖声学上分散注意的重要频率。

至少在后面说明的本发明的优选形式中，本发明的一个优点是，该掩盖器可以达到要比常规系统通常在峰值活动时刻所提供的要高得多的瞬时声平振幅；并且相反在很小活动时刻可以停止该作用并且仍保证足够低的信噪比。

另外，所说明的实施例中的掩盖声音包含音乐结构，这进一步提高用户对这些掩盖声音的认可程度。掩盖器的输出最好基于来自音引擎的作为一系列乐音的建议的和音基础音，这些乐音的确切频率和振幅根据许多文献给出掩盖原则调整到掩盖跟踪到的重要频率。

可以调整该掩盖器以便提供事实上稳定的声音环境或者非常灵敏的声音环境。如果把掩盖器设置成跟踪数量很大的重要频率并且不根据所建议的和音基础音产生输出则可以达到后一种环境；在这种情况下可以得到能够有效地掩盖所有语音信号的输出。

该优选实施例中的数个用户设置方便地允许听者按他们的特殊偏好和口味调整该系统。这些设置例如包括：最大、最小声平振幅，输出对输入的突然增加的灵敏度，掩盖声音的形式(风声，浪声或风琴声)，等等。

如果希望随后在任何时候再次使用，则可以获取这些用户设置。

音引擎最好设置成提供用于干涉采用听觉流分离或隔离的高级处理和用于和记忆及知识的模式交互的输出。

在后面说明的优选实施例中，音引擎输出由各种，例如八个，不同的“话音”，即音序列，的选定混合构成，这些音序列用于不同的目的。

最好把其中的一些，例如二个，用于对声音环境引入步调和节奏。这些音序列用于生成明显和声音环境中重要的听觉提示不同的听觉提示。这些音序列最好对感测到的声音不敏感，但是直接对通过谐音特征设置的用户偏好敏感。它们可包含音乐含义，如后面指出那样。

这些音序列的另一个子集，例如其中的二个最好对感测到的输入音以及输出音敏感并且用于干扰听觉皮层中的对象形成过程。可以在二种方式下使用这些音序列：

第一，可以对它们调谐以和重要的声流，通常带有随时间变化的丰富信息例如语音的流，组合。在这种方式下，可以创造其信息内容较贫乏的或者其声音识别更容易控制的“新”流，从而可以不那么分散注意地觉察。

这些音序列可以直接和重要的信号例如语音交互以便干扰可懂性。通过添加可以和复合声或者和这些声音的分量组合的频率分量，这些音序列可以干扰基本组合处理，从而频率组合是不完善的。这可以产生不能识别的(例如当语音是目标流时)或者不太刺激的(例如各种分散注意的声音的情况下)声音。

依据本发明的声音隔离系统影响分散注意的听觉信号和流并且通过防碍帮助分离这些信号的机制降低它们的清晰度。通过“减弱”这些流的强度，它们的内容变得不那么可识别并且从而不那么分散注意。

第二，这些音序列可以用来输出可识别的和清楚分离的声流，当感测到噪音环境的各个声流变为更突出时该输出的声流设计成变为更突出。这可以例如通过在频谱的某个声活动显著的具体部分使这些输出流的振幅和感测到的噪音的振幅相链接来达到。当感测声音的活动提高时，也把音引擎的各个输出听觉流也安排成变为更加突出，以便重新吸收注意或者让听者知觉上保持和它们相连。

这些音序列的另一个子集，例如其中的四个，是由声环境中的重要声音事件触发的主题(motive)话音。每个音序列可被理解为是一个自身试图获得注意并且涉及模式激励的声学提示。该音输出可以调谐成不和分散注意的声音流混合，而是保持为一个使听者下意识地注意的独立听觉提示。这样的输出应可用于改变注意方向。

每个主题话音可以调谐成产生一个位于听觉频谱的不同频带中的声音流，该生成是通过和该特定频带中的活动有关的决策过程激励的。该决策过程可依赖简单的时间和频谱建模，类似于人类听觉系统的过程，但要简单得多。该过程方便地实现听觉世界里的声音事件到音引擎的音输出的变换。还可能涉及用于进行定性判定的复杂人工智能技术，其可以用于区分语音和其它噪音分心源，区分一个人和另一个人的话音，区分电话铃声和门铃声，等等。

在向声音环境引入美学控制、口味和情感上，这四个主题话音或音序列是大有价值的工具。用户可以选择最适应他们的要求的声音输出并且通过使他们不能控制的环境中的突出、通常不合意的声音事件和他们选择的合意声音事件相链接向他们的声环境引进控制。

从而对人类听觉机制的研究为形式依据本发明的音序列提供了指南，以便使这些音序列本身不构成声音分心。

另外，依据本发明还建立一个综合接口，用于调整各个不同的不仅和使用对感测噪音的分析数据有关而且还和输出的音乐结构有关的参数。

这些主题话音还在用户外部的音频或非音频环境和用户所知觉的直接声环境之间提供一个宝贵接口。通过融发各个独立的声音事件，随着它们启动自己，用户可以不必在对他们的工作处理活动分心下知道直接或遥远环境中的变化并且可以可以对此互通。

另外，依据本发明的声音隔离系统可以备有RF(射频)或其它无线连接以便接收由本地台站发送的参数。这些参数可以是音频或非音频参数。该系统则可配置成对被看成是对用户或他们的单位是重要的发送信息起反应的。可以使用为此目的对该系统定制的软件。

依据本发明的隔离系统还被设置成接收来自因特网的信息。服务提供者可在网上拥有一个主站，其含有数个可被选择的信息参数以影响该系统的行为(个人的或公用的，小尺寸或大尺寸)。这些参数可以是地理位置、工作环境中的工作任务性质、年龄、角色、日期(绝对的和相对的，即平日，周末，假日，夏季，冬季)，天气，甚至股票市场指数。用户可以选择他们希望这些参数中的那些以便确定他们系统的行为并且他们还可以定义如何把这些参数变换到系统的行为上。

接着可以通过RF从本地站向该部件发送或者从因特网上获得把各组数据下装到该系统，以规定该系统的响应。

依据本发明的隔离系统还可以设置成实时地感测影响它的响应的参数(音频的和非音频的)，从而用户能够知道环境上的变化。可以用来从环境导出定义该系统的响应的信息的传感器和/或数据提供器包括接近传感器、压力传感器、气压表以及其它能和该系统通信并且定义它的音频行为的感测部件。

还可以把这些参数用于充实该声音隔离系统的其它交互品质。例如，通过在周围使用接近传感器，可以把该系统编程成当某人平稳接近时该系统逐渐安静。

本文中使用的术语“预置”代表一组定义依据本发明的电子声音系统的行为的参数。从而预置是信息的载体，其定义该系统的行为。可以在完全不同的方式下使用预置。例如，它们甚至可以确定通过某声音输出发送的语气。

可以向系统PC下载专门设计的软件，以便允许用户访问该算法的全部功能和可调能力并且生成可以以后使用的预置。可以建立一个网站以便出售由听觉专家开发的带有该系统的专家知识的各种预置。为了下载或交换预置可以以各种方式建立和中央处理器或该电子声音系统的连接，例如利用无线(射频或红外)或有线连接(USB或其它或者利用诸如现成的或定制的存储器卡的外设)。

尤其，可以利用存储器卡对和从系统PC下载信息。这样的存储器卡可以通过一个作为辅助设备出售的装有一个用于该存储器卡的受体的设备(PC外设)和PC接口。从而可以把该存储器卡看成是预置的物理体现。

存储器卡甚至提供一个反馈控制链路，以在最终控制和有限的可控性之间提供选择范围。这不仅允许用户通过对该算法的各个层次的控制形成该系统中的预置，还允许用户定义这些参数对系统响应的变换。最终可以通过存储器卡定制系统的行为并且定制对系统的控制。

还可能完全省略掉该掩盖器，从而本发明的另一个方面以一种电子声音隔离系统为特征，其包括：

用于接收代表声音参数的控制输入的装置，

用于响应该控制输入提供相应的控制信号的装置，

多个响应这些控制信号的声音发生器，用于生成代表音序列的音序列信号，以及

输出装置，用于把这些音序列信号转换成声音。

本发明具有无数应用。例如，可以在商店、办公室、医院或学校把它用作为主动式噪音处理系统。

附图说明

进一步参照各附图只按示例的方式说明本发明，附图中：

图1是一个总示意图，说明本发明的操作；

图2是本发明的一实施例的示意图；

图3是图1或2的用来实现依据本发明的一种算法的信号处理器的示意方块图；

图4是图3的处理器的解释器的方块图；

图5是图3的处理器的掩盖部件的方块图；

图6是图5的掩盖部件的和音选择机制的方块图；

图7(a)至7(c)是表示图5的掩盖部件的操作的信号图；

图8是图3的处理器的音引擎的变换部件的方块图；

图9和10分别是图8的变换部件的声音激励部件和声音控制部件的方块图；

图11是图3处理器的音引擎的谐音发生器的方块图；

图12和13是图11的谐音发生器的更详细的方块图；

图14是PC屏幕上的用来向图5的掩盖部件输入控制功能的用户可调显示图；

图15是用来向图8的变换部件输入控制功能的用户可调显示图；

图16至18是用来向图11的谐音发生器输入控制功能的用户可调显示图；

图19和20是示出图3的信号处理器的一具体实施例的方块图；

图21表示和图19及20的处理器一起使用的优选扩音器布置；

图22是图19和20的处理器的回声消除器的图；以及

图23是示出掩盖函数的曲线图。

具体实施方式

开始参照图1，图中概括地示出一个用于声学上改进环境的设备，该设备包括一个以帘10为形式的隔开部件。该设备还包括若干扩音器12，它们可位于离开帘10一定距离或者它们可安装在或者整体地形成在帘10的表面上。这些扩音器12电气上和数字信号处理器(DSP)14连接并且因此和若干扬声器16连接，这些扬声器同样可位于离开帘一定距离，或者安装在或整体地形成在帘10的表面上。帘10在导声媒体例如空气中产生间断，并且主要充当声音吸收部件。

扩音器12从周围环境接收环境噪音并且把这种噪音转换成电信号以提供给DSP14。在图1中示出代表这种噪音的频谱图17。DSP14首先利用一个算法对这些电信号进行分析以便产生数据分析信号，并且因此响应这些数据分析信号产生要提供给扬声器16的声音信号。在图1中示出代表这种声音信号的频谱图19。从扬声器16发出的声音最好是基于对原始环境噪音的分析的声信号，例如从该分析选择某些频率以产生具有合意品质的声音。

现在参照图2至18说明本发明的一实施例。如图2中所示，在该实施例中扩音器12和扬声器16都安装在帘10上。该实施例其它方面和根据图1所说明的相同，图中用相同的参考数字表示相同的部分。

DSP14用于分析各扩音器12提供的电信号并且响应这些分析过的信号生成用于驱动各扬声器16的声音信号。为此，DSP14使用一个下面参照图3至18说明的算法。

图3是DSP14内的处理器的示意方块图，它实际上由三个块组成，每个块用于完成各自的子例程或该算法的子例程。更具体地，DSP14包括一个解释器20，其从各扩音器12接收输入噪音信号并且进行这些信号的特征分析以便生成作为输出的数据分析信号。这些数据分析信号一方面提供给掩盖部件22另一方面提供给音引擎24。掩盖部件22通过生成一组相混合作为掩盖器输出的频率不同的相关声音信号响应这些数据分析信号。音引擎24通过生成作为输出的音序列信号响应这些数据分析信号。接着在混合器26中混合掩盖部件22和音引擎24的输出以产生供给各扬声器16的输出声音信号。

如图3中所示，解释器20包括一个用来接收来自各扩音器12的输入信号的快速傅立叶变换处理器28，以及一个响应来自该傅立叶变换处理器28的输出产生数据分析信号作为解释器20的输出的积分部件30。

在图4中更详细地示出傅立叶变换处理器28和积分部件30。

更具体地，傅立叶变换处理器28包括一个检测电路29，后者响应来自扩音器12的输入信号检测输入信号的频率和振幅并且产生对应的频率振幅数据。这些信号一方面作为不加权的傅立叶变换信号传到傅立叶变换处理器28的一个输出端28a。它们还通过加权部件32以在傅立叶变换处理器28的另一个输出端28b处提供加权的傅立叶变换信号。加权部件32用于调整输入频率以考虑人类听觉系统的非线性。例如，加权部件32可以采用A加权或其它加权函数以逼近各个听觉模型。

在积分部件30中，未加权的傅立叶变换信号首先经频谱积分器34传到积分部件30的第一输出端30a并且还直接传到积分部件30的第二输出端30b。频谱积分器30把输入傅立叶变换信号的频率范围分成四个频带A、B、C和D并且接着平均这四个频带的每个频带中的信号振幅。这四个频带是由后面说明的音引擎24的一个输出选择的。加权的傅立叶变换信号首先在积分部件30中直接传到第三输出端30c并且还通过时间积分器36传到第四输出端30d。时间积分器36设定一个由N个傅立叶变换时间帧组成的时间窗口并且接着平均每个相继的N个时间帧组中接收到的傅立叶变换信号。来自积分部件30的第一和第二输出端30a、30b的信号提供给音引擎24，而来自第三和第四输出端30c、30d的信号提供给掩盖部件22。

转到图5，掩盖部件22的特征是一个在图6中更详细示出的和音选择机构38。和音选择机构38监视从积分部件30的第四输出端接收的时间平均信号并且输出在最近的N(例如100)个时间帧的时间平均信号中出现的S(例如6)个最重要的频率以用于生成掩盖器输出。图7(a)示出和音选择机构38接收的时间平均信号的一个例子，其中通过黑方块表示六个最重要的频率。这六个标示为表A的最重要频率接着在选择部件40中和十二个标示为表B的可能频率比较，这些可能的频率是响应来自后面说明的音引擎24的信号产生的并且例如和八度基础音和五分音对应。图7(b)用白圆圈示出和表A的六个频率比照的表B的十二个可能频率。选择部件40从表B中选出六个和表A的六个频率最接近的频率作为中心频率供进一步处理并且提供和这六个中心频率对应的输出信号。接着和音选择机构38把这六个中心频率和它们的从无加权傅立叶变换信号确定的对应实时声平振幅匹配，并且在第一输出端38a产生代表这六个中心频率的信号并且在第二输出端38b产生代表它们的对应振幅的信号。

回到图5，这些代表这六个振幅的信号被提供给振幅平均器42，后者对这六个振幅中的每一个在用户设定的时间帧阶段上进行振幅取平均。振幅平均器42生成六个分别提供给六个音发生器44a至44f的输出。每个音发生器44还分别接收一个由和音选择机构38提供的代表六个中央频率之一的信号作为输入。

音发生器44分别根据用户确定的控制输入处理每个中心频率以及对应的取均值的振幅信号以产生一个相应的输出。每个音发生器44存在四个可能的用来设置输出的控制输入45a至45d，这些输入分别对应：

(i)噪音频带(45a)

(ii)基于给定样本的声音(45b)

(iii)滤过波的噪音(45c)

(iv)通过音乐声音库产生的声音(45d)

用户可以只从这四个控制输入45a至45d选择一个输入或者选择四个控制输入的任何组合以便相同地施加到所有的音发生器44上。请理解这里“噪音”意味随机产生的声音。接着，来自用户的控制输入以及来自振幅平均器42和和音选择机构38的输出一起决定每个音发生器44的输出。图7(c)给出噪音频带以及过滤的噪音的例子，并且还示出当选择了过滤的噪音作为控制输入时的音发生器44的输出。在基于样本的声音或者通过音乐声音库产生的声音的情况下，可以理解信号波形会复杂多得多。

图14作为例子示出可在DSP14的屏幕上得到的显示，其中示出可能的控制输入45a至45d并且可以例如借助鼠标予以选择以及可变地设定。

来自所有音发生器44的输出提供到混合器46，以便产生来自掩盖部件22的主输出。

现转到图3、8、11至13和15至18，音引擎24包括一个响应来自解释器20第一输出端30a的信号产生控制信号的变换部件48，以及一个响应来自变换部件48的控制信号提供来自音引擎24的输出的音序列发生器50。在图8中示出变换部件48，并在图11至13示出音序列发生器50。首先说明音序列发生器50。

如图11中所示，音序列发生器50包括八个话音发生器52、54、56、58、60、62、64和66，用于首先分别依赖于用户输入51a至51d以及61a至61d并且还依赖于从变换部件48接收到的输入产生代表各音序列的信号。话音发生器52和54设置成分别产生代表音乐和音和琶音的信号。这些话音发生器只响应用户输入51a和51b但不响应来自变换部件48的信号。话音发生器56和58也设置成产生代表音乐和音和琶音的信号，但是是在它们既响应用户输入51c和51d又响应来自变换部件48的信号的情况下。话音发生器60至66各产生代表根据由从变换部件48接收的输入修改的用户输入61a至61d确定的音序列的信号。

更具体地，用户对所有八个话音发生器52至66施加输入以确定声音的类型，例如长笛或钢琴，以及节奏和所需的声音速度。用户还能够选择用来对设定70和72编程的输入以便确定和音和琶音话音发生器52至58分别所需的音乐基调和谐波的接续。另外，用户还可以选择输入设置74和76以便在话音发生器60和62分别所需的相继乐音选择上分别确定谐音接续和演变或限制。最后，用户可以选择分别和设置74和76对应的但用于控制话音发生器64和66的输入设置78和80。

图12和13中进一步示出设置电路70至80和话音发生器52至68。如图12中所示，并且首先参看设置电路70和72，它们接收来自时钟电路82的计时信号。用于谐音接续的设置电路72排列成接收一组如果选择代表用于该话音的节拍最小和最大持续时间以便保持某个音高类别的输入73。设置电路72还排列成接收以概率标度或概率表为形式的代表“谐音低音”设置的用户输入75。设置电路72按如下从这些输入73、75计算三个输出72a、72b和72c。输出72a是一个以一个代表和音的低音的音高类别的数字为形式的称为“gpresentchord”的信号。输出72b是一个启动和音选择的称为“mchordchange”的信号。输出72c是称为“gbasepitchclass”的信号，代表通过用户输入主音偏置的音高类别。这三个信号都提供给设置电路70的主和音选择电路70′，同时还把信号“gpresentchord”提供给每个话音发生器52至58。

设置电路70包括一个用于为输出生成可能乐音表的主和音选择电路70′和一个用于在输出端70a生成控制信号的主和音处理电路70″。主和音选择电路70′排列成接收以激励信号为形式的用来激励该主和音选择电路的用户输入77和接收以概率标度或概率表为形式的用来对总输出选择可能的乐音的输入77b。主和音选择70′接着计算为通过音引擎50的输出考虑的可选择乐音表并且把它们提供给主和音处理电路70″。主和音处理电路70″评估这些乐音的组合的音乐可行性，例如，通过判定它们是否都刚好和一个主要的或次要的音乐主音相关，并且或者在输出端70a处提供代表乐音组合的信号或者向主和音选择电路70′提供反馈信号以使该电路生成一个要研究的新的可能乐音表。主和音处理电路70″在输出端70a提供的输出是称为“mpresenchord”的代表主和音设置的信号，该信号被提供到所有的话音发生器52至58。

现转到图13，图中示出对话音发生器52至58的各种输入，示出的有用户输入51a至51d以及来自设置电路72的输入信号“gpresentchord”和来自设置电路70的信号“mpresentchord”。另外，话音发生器52至58接收代表用户输入的主音的信号“gtonic”，而话音发生器56和58接收来自变换部件48的一个定标输入信号。

图16和17通过示例显出可在DSP14的屏幕上得到的显示，其中指示可能的用户输入51a至51d以及73、75和77并且可以例如通过鼠标予以选择和可变地设定。

图16示出一个按如下显示用户输入51a至51d的屏幕窗口：

模式：选择要采用的模式的类型。可用的设置是“非常规则”、“规则”、“混乱”、“常规”和“密集”。

模式速度：确定模式的密度，每小节的音符数量(1＝最小，6＝最密)。

最低音高(MIN.PITCH)：选择要输出的最低音高。

音程尺度(0.1-2.0)：乐音音程的尺度(2.0产生乐音长度比1.0下的长度加倍。大于1.0的值造成和相继的乐音重叠。可能值：0.1-2.0)。

速度：选择MIDI输出速度

频道：选择MIDI输出频道

组合：选择一组供使用的合成器。

节目：选择要使用的节目。

图16还示出用于进入图17中示出的屏幕窗口的选择指示符71a和71b，图17中提供用户输入73、75、77a和77b。如图17中所示，可以用数字设定最小/最大用户设置73，以便当选择时确定所生成的话音的可能音程(按节拍)的范围从而保持在某音高类别上。设置75被示成是一组多滑块器，在每个多滑块器上用户可以选择概率尺度(1，2b，2等，如所示)。高度相等的条代表对1，2b等之一概率相等的选择。设置77a从一个预编制的乐音组合表(大调三和音，小调三和音，大调，小调，五声音，半音等)选择乐音输出概率，而设置77b由另一组多滑块器构成，在每个多滑块器上用户可以象前面一样设定概率尺度(1，2b，2等，如所示)。用户只选择设置77a、77b中的一个。

现转到图11、13a和13b说明设置74至80、用户输入61a至61d以及每个话音发生器60至68的电路结构。

如图13a和13b中所示，向话音发生器60至68提供代表通用和声的设置74、78和代表主题话音参数的设置76、80，而且还向它们提供用户输入61a至61d和信号“gtonic”，来自主和音处理电路70″的信号“mpresentchord”以及各个来自变换部件48的输入。

每个主题话音发生器60至66使用一个线性级数发生器100，后者利用设置76、80以及用户输入61a至61d根据一个旋律级数产生一个乐音建议。接着通过该线性级数发生器100向谐音滤波器102提供一个代表该建议的乐音的输出，该谐音滤波器102根据设置74、78决定是否滤掉该乐音。如果不，该谐音滤波器向快速机构104提供一个输出，快速机构104由线性级数发生器100在提供某特定序号的最后一个乐音时激励并且其通过使该乐音快拍由信号“mpresentchord”代表的主和音作出响应以确保音乐相干性。

在图16和18中进一步示出用来控制线性级数发生器100和谐音滤波器102的设置。这些图作为例子示出可在DSP14的屏幕上得到的显示，在这些显示上指出可能的用户输入61a至61d并且例如可以通过鼠标予以选择和可变地设置，而且还示出可在屏幕上通过窗口设置81访问的一组代表设置76、80的输入87以及可在屏幕上通过窗口设置85访问的一组代表输入74、78的输入83。如所示，输入87包括一组其上用户可设定概率尺度或概率表以选择当前和音的多滑块器，而每个输入83包括另一个多滑块器用于如后面指出那样设置主题话音的演变。

如上面指出那样，每个线性级数发生器100利用概率尺度87根据旋律级数形成对可能乐音的建议，而谐音滤波器102利用一个基于输入组83设置加权音程概率确定是否播放该乐音，其中这些输入83是由用户通过调整二类参数确定的：一方面用户定义音程概率表83a(高或低的概率停在同一个乐音上或者向上移动高数个音)，一个方向上的最大音程数量83b，接续中的小音程数量83c，接续中的大音程数量83d以及任一方向上允许主题话音发生器输出的最大音程和83e。另一方面，用户定义最小、最大、第一和中央音高，以用该方式定义音序列的频率范围。如果通用谐音对当前音高类别允许该建议的乐音，则通过主题话音发生器输出该乐音。若不允许，则建议另一个乐音。

如图16中所示，用户输入61a至61d包括用于主题话音的设置参数，其中可包括：

量化接通/断开：选择量化是否快拍输入触发以把各个主题话音激励到某节奏格式上。

量化单位：根据控制屏中设定的速度选择量化网格的单位。

音程周期：按秒数设定主题话音的渐强/渐弱周期的音程。该渐强/渐弱周期通过遵照“话音周期”表中含有的一个包络线对话音速度定标。通过重画该表，可以改变渐强/渐弱周期的轨迹。

周期接通/断开：激励主题话音的周期函数，如果去激励，以设置为速度下的一速度播放话音。

打开设置：打开分别用于话音发生器A和B或C和D的主题话音参数76或80。

现转到图18说明线性话音设置87(即各主题话音参数)以及显示特征83a至83f：

一个音列中的大或者小音程的最大数量〔小(默认＝5)，大(默认＝2)〕

这二个数字确定线性话音旋律中的音程长度。在播放非常小的音程时，下个音程为小音程的似然性下降，而下个音程为大音程的似然性增大。

四之内的音程看成是小音程，超过四的音程看成是大音程。

一个方向上音程的最大数量：操作上类似于大和小音程设置。随着每次增大音程，出现变小音程的概率增大。随着每次缩短音程，音程变大的概率增大。通过一个方向上的最大音程数字，概率的增加或减小速度进入另一个方向。

第一音高：设定话音的第一音高。

中央音高：设定话音的中央音高。它是该话音的旋律中心。

最小音高：任何低于该阈值的乐音会向上移位八度。

最大高音：任何高于该阈值的乐音会向下移位8度。

音程概率：彼此相关设定每种音程的概率。

这些值通过加权概率影响加权概率；可理解其中的一些值在处理中施加限制，而另一些值在决策过程中具有加权的影响。整个机制产生一个音输出，其具有某些受控特征但总是在一种变化方式下演变。

现转到图8说明变换部件48。该变换部件首先接收来自积分器20的第一输出端30a的表示四个不同频带A、B、C和D中的平均振幅信号的信号。这些信号提供给乘法器82，其向这些信号的对应能级或振幅提供四个用户设置的乘法因子41以产生四个调整过的频带信号作为输出。这些乘法因子也可以由专家进行各种噪音环境的分析后预置。这四个调整后的频带信号分别提供给一个激励部件84和一个模式识别部件86。

在图9中进一步示出激励部件84，其由一组各设置成使这些调整后频带信号的振幅和用户设定的单个阈值比较的比较器88构成。在每个情况下一旦超过该阈值43，相应的比较器88发出一个激励话音发生器60、62、64或66中的相关的一个的触发信号。从而可以产生四个主题话音：和频带A相关的主题话音A，以及分别和频带B、C、D相关的主题话音B、C、D。

在图10中进一步示出模式识别部件86，其由一组各定义四个用户设定的阈值47的比较器90构成。分别向这些比较器90提供频带调整信号，从而每个频带调整信号和四个阈值中的每个阈值比较。一组的四个计时器监视每个超过某个阈值的情况并且存储器94记录每个这样的情况并且为每个调整过的频带信号记录被超过的阈值以及相关的时刻。模式识别部件96监视存储器94中包含的信息并且处理这些信息以便提供四组分别用于调节话音发生器60、62、64和66的输出。

模式识别部件86根据简单的模式识别技术操作以便通过比较能级和某些频带内的时间模式区别不同的噪音环境而且产生适当的响应。

参照图8，变换部件48还从解释器20的输出30c接收加权的傅立叶变换信号并且把这些信号施加到一个振幅取平均部件98以在用户所设定的时间帧周期49上取平均。振幅取平均部件98产生作为变换部件48的一个输出的振幅平均信号用于提供给音序列发生器以便对来自话音发生器56和58的信号进行振幅调节。另外，变换部件48根据模式识别部件96的变换提供一个作为对积分部件30的反馈的输出以便确定在积分部件30中设定的四个不同的频带。

图15作为例子示出一个可从DSP14的屏幕上得到的一个显示，其中指出可能的输入41至47并且例如可以通过鼠标予以选择并且可变地设定。

如前面说明那样调节的话音发生器52至66产生代表要提供给混合器26的音输出的信号。类似地，音序列发生器经设置电路70生成一个提供给掩盖部件22的和音选择机构的和音基础信号以便确定12个构成前面说明的表B的可能频率。

DSP14的输出包括从混合器26输出供提供给各扬声器16的声音信号。应理解，这些声音信号代表基于输入噪音以及基于用户输入的但对耳朵合意的复杂音序列。

在一优选实施例中，对每个音输出以及对掩盖器输出设置多于一个的扬声器。例如，可以为带有不同音输出分量的音输出使用四个扬声器。这种排列帮助形成一个更圆润的声音环境。

现转到图19至22，这些图示出上面参照图3至18说明的数字信号处理器的具体实施例。相同的部分用相同的参考数字表示，并且只说明不同之处。

如图19和20中所示，DSP14包括一个部分的和解释器20对应的数字信号处理单元120和一个处理器122，处理器122包括下面的电路即积分部件30、掩盖部件22和音引擎24。处理单元120用于产生由各扩音器12检拾的声音环境的准确频谱表示，并且包括回声消除器124和快速傅立叶变换处理器28以及内部或外部ROM或EPROM。处理器122包括一个微处理器单元，用于完成该算法的各主要子例程定义的算术运算，如前面所说明。用于这个目的，处理器122采用RAM124和ROM126，它们可以是内部的或外部的，但是图中示出是外部的。DSP14还包括一个乐器数字接口单元(MIDI)130以及前面说明的混合器26。控制器132和DSP14连接以便提供例如前面参照图14至18说明的用户输入。

转到图21，可以把各扩音器12排列在一个阵列134中，从而各和该声音环境中噪音源136具有不同的方向关系。这能使系统评估该输入噪音来自何处以便对输入噪音信号进行更准确的频谱分析，从而该系统能选择性地响应某具体位置上产生的噪音。

转到图22，现说明处理单元120的回波消除器124的作用。如所示，DSP14提供一个基于从每个扩音器12接收的输入信号的输出以便提供给各扬声器16。扬声器16产生的声音例如可能会沿着A和/或B反射回扩音器12。为了消除这种回声，可以从DSP14在反馈回路内设置一个回声消除器124，以把来自DSP14的输出信号反馈到回声消除器124从而消除来自各扬声器16的回声的影响。

MIDI130在把音引擎24输出的信号施加到混合器26之前用于合成这些信号。MIDI130包括含有声音样本库的一个RAM和一个ROM并且包括一个用于产生提供给各扬声器16的声音信号的合成引擎。更具体地，MIDI130布置成从混合器26的音输出接收输出，而掩盖部件22直接和混合器26连接。

扩音器134、回声消除器124和MIDI130都是市场上可买到的产品。

现参照图19中示出的控制器132，它可以输入上面参照图3至15中所示的本发明的第一实施例说明的用户设置。但是，控制器132还可以用于输入另一组定义依据本发明的电子声音系统的性能的参数。这些参数组称为“预置”，并且可以通过互联网或网或者利用调制解调器连接或利用诸如存储卡的外设或其它软件承载部件把这种预置下载到控制器132或DSP14中。

从而图19至20中示出的本发明的实施例大致和参照图3至18的说明相同地操作。

应理解，上面说明的DSP主要是按实现本发明所需的硬件说明的，当然可以理解本发明也可以通过顺序完成上面说明的功能和适当软件实现。

本发明容易使自己成为模块结构并且这在可更新性和可交换性上具有一些优点。可以产生各种各样的硬件和软件组件，它们的组合可以产生能力不同的不同产品。

各种修改也是可能的：

例如，可以省略扩音器，或者可以包括它们但DSP14不包括音序列生成能力。在第一种情况下，该系统会在不响应感测到的噪音而是替代地只响应用户设置或预编程预置下产生掩盖声音和音序列。在第二种情况下，该系统可具有一个低级别的DSP14，它会不带有MIDI芯片组并且可能以低能力处理器和小RAM/ROM为特征。

类似地，存在各种范围不同的可使用的算法版本，它们或者完全不带有音引擎或者是依赖不那么复杂的变换机制的简易版本。这也可以通过对该算法软件实现模块设计达到，其设计成确保通过一个主结构调用所有的算法子例程从而允许独立地使用各种软件模块。

另一种可能性是使该系统在和环境噪音/声音环境交互方式下操作。通过对和音选择机构38以及振幅取平均机构42采用不同的功能以便修改掩盖输出，或者通过在变换子例程中使用不同的设置或者通过采用不同的部署从变换部件48向音引擎50(尤其是向四个主题话音发生器60至68)提供控制数据以便修改音引擎输出，各种各样的选择是可能的。

一种可能的基于音输出的交互模型的特征是四个各指定各自的频带的线性话音的激励。这些话音和这些频带之间的关系是双重的：若该频带中的平均能量违犯某设定的阈值触发各个话音；并且声输出的频率范围和该频带中的活动的频率范围相同。这种模型可以根据感测到的输入对输出进行动态振幅调节。当机构86响应重要的听觉提示感测到活动增加时，改变主题话音的某些特征(模式，模式速度)，以便更好地和感测到的噪音配合。最后，可以自动地调整各反应话音的所有参数。

在这种情况下，造成分心的频谱越宽，必须交互的输出流越多。这种方案的主要目的是通过提供可以组合干扰声音的相邻频率分量达到频谱集成。它还可能提高得到“碰巧掩盖”的概率；若在话音活动的频率范围内存在音输出，则该相同范围内的输出音可能部分地掩盖语音。

这种交互模型的另一种可能采用四个全都分配相同频带的线性话音。例如，该模型可集中在出现大部分语音的200到4000赫的范围上。在该例子中，存在四个分别触发这四个话音的阈值。这四个线性话音排列成当超过每个阈值时被一个接一个地触发。

接着可以把这些话音中的二个用于频谱集成，而把和感测的信号清晰分开的另二个用于吸引注意。

在该情况下，感测到的噪音环境中的能量越大，音引擎产生的输出流越多从而提供吸引听者的替代音流。这里的主要目的是提高得到“碰巧掩盖”的概率；若在话音活动的频率范围内存在音输出，则该相同范围的输出音可能部分地掩盖语音。另一个目的依赖于触发模式并且确保当噪音声平/活动增加时对于听者总是存在声音环境中的足够提示。

Claims (24)

1.一种电子声音隔离系统，用于调节环境空间中的声音，包括：

用于从环境空间接收代表环境声音的声能并且把所述声能转换成输入电信号的装置；

用于对所述输入电信号进行分析以便检测声能的频率和振幅特性，并且用于产生对应的数据分析信号的装置；

用于接收所述数据分析信号、用于监视基于所述数据分析信号的所述声能的预定频率和振幅特性、并用于产生一个实时声音控制输出的装置；

响应于声音控制输出的声音生成装置，用于产生代表声音的信号并用于根据所述声音控制输出调节所述声音信号，所述声音生成装置包括至少一个掩盖部件和一个音引擎，所述掩盖部件用于产生代表掩盖声音的与所述预定频率和振幅特性具有一个选择的关系的掩盖信号，所述音引擎用于产生代表音序列的音序列信号；以及

用于把所述声音信号转换成声音并将该声音提供到环境空间中的输出装置；

从而实时地调节在环境空间中的环境声音特性。

2.根据权利要求1的声音隔离系统，其中用于对所述输入电信号进行分析的装置被设置成完成傅立叶变换处理。

3.根据权利要求1或2的声音隔离系统，其中所述掩盖部件被配置为用于检测输入声能中的干扰。

4.根据权利要求1或2的声音隔离系统，其中所述掩盖部件被配置为用于调整声音信号的频谱内容和/或振幅等级。

5.根据权利要求1的声音隔离系统，其中所述用于产生一个实时声音控制输出的装置包括一个用于确定输入电信号中的各个提示的选择部件，并且其中声音生成装置被配置为根据各个提示在声音信号上施加一个声音结构。

6.根据权利要求5的声音隔离系统，其中输入电信号中的各个提示包括突出频率。

7.根据权利要求5的声音隔离系统，其中各个提示包括声音事件。

8.根据权利要求5的声音隔离系统，其中该声音生成装置被设置成根据各个提示向声音信号施加一个音结构。

9.根据权利要求8的声音隔离系统，其中音引擎包括一个响应数据分析信号进行模式识别并且产生用于控制音序列信号的相应控制信号的变换部件。

10.根据权利要求8的声音隔离系统，其中音结构包括步调和节奏序列。

11.根据权利要求8的声音隔离系统，其中音结构包括代表听觉响应的频谱和/或时间组合的序列。

12.根据权利要求8的声音隔离系统，其中音结构包括代表乐音的谐音接续、和音话音和琶音话音中的至少一个的序列。

13.根据权利要求8的声音隔离系统，其中根据概率加权确定音结构。

14.根据权利要求13的声音隔离系统，其中从选定的概率表确定音结构。

15.根据权利要求1的声音隔离系统，其中用于接收声能的装置包括一扬声器系统，它具有至少一个被配置成产生多个表示声能的方向输入的输入电信号的扬声器。

16.根据权利要求1的声音隔离系统，还包括一个用于提供控制输入的控制器。

17.根据权利要求16的声音隔离系统，其中该控制器响应于可人工设定的用户输入。

18.根据权利要求16的声音隔离系统，其中该控制器响应于通过互联网连接、调制解调器、无线连接、电缆连接和存储器部件中的至少一个接收的指令用于提供控制输入。

19.根据权利要求16的声音隔离系统，还包括一个用于记录控制输入的存储器。

20.根据权利要求1的声音隔离系统，还包括一个用于提供控制输入的预编程存储器部件。

21.根据权利要求1的声音隔离系统，还包括：

用于接收代表选择的声音参数的控制输入的装置；

用于响应该控制输入提供相应的控制信号的装置；

音引擎，包括多个声音产生器，用于响应控制信号根据所选择的声音参数产生代表音序列的音序列信号。

22.根据权利要求21的声音隔离系统，其中该控制输入还代表概率函数，并且其中这些声音产生器被配置成根据概率加权产生音序列信号。

23.根据权利要求21的声音隔离系统，其中用于提供控制输入的装置包括允许用户设定该声音隔离系统的可人工调整的输入装置。

24.根据权利要求23的声音隔离系统，其中用于提供控制输入的装置包括存储器部件。

Images