CN104272383A - 近场噪声消除 - Google Patents

Abstract

用于消除近场噪声信号的系统和方法。该方法一般地涉及：从第一声学感测设备(120)接收(604)包括近场噪声信号(206)的第一信号(214)；合成(320，420，520，606)复制该近场噪声信号的复制信号(322，422，522)；并且把复制信号和第一信号传送(608)到远场噪声消除处理(150)。在把复制信号传送到远场噪声消除处理之前，复制信号的至少一个特性被控制(606)，使得远场噪声消除处理将把该近场噪声信号识别为远场噪声。远场噪声消除处理消除(610)近场噪声信号并且生成(612)其中近场噪声信号的振幅减小的输出信号(360，460，560)。

Description

近场噪声消除

技术领域

本发明涉及电子音频系统中的噪声消除。更具体而言，本发明涉及用于消除近场噪声的近场噪声消除系统及方法。

背景技术

自给式呼吸器(“SCBA”)系统通常包括密封的面罩以保护用户的脸不受环境影响。面罩通常是气密的和/或防水的，并且常常将盖住用户的嘴。为了允许话音通信，SCBA面罩可以包括设计成允许用户的话音从面罩中释放出来的话音端口。因而，例如，佩戴具有话音端口的SCBA面罩的消防员可以利用手持式无线电收发装置。

在有些SCBA系统中，在面罩中采用警报来警告用户注意系统状况，诸如低空气供给警报。这种面罩内的警报是期望的，因为，即使在混乱嘈杂的环境中，它们也很容易被SCBA用户察觉到。面罩内的警报本质上可以是声学的、机械的、触觉的和/或振动的。例如，面罩内警报可以通过把空气脉冲推动到面罩表面上来实现。这种警报常常具有听得见的成分连同触觉或振动成分。

虽然面罩内的警报向SCBA用户传达重要的信息，但是它们一般被认为是电子话音通信系统中的有害噪声的源，因为它们生成与用户的话音混合的声学信号。面罩内的警报可以通过很多种物理机制来生成声学信号。例如，除了触觉感觉，把空气脉冲推动到面罩表面上的系统也将在面罩内生成声学信号。

发明内容

本发明的实施例涉及用于减小源自声学感测设备的近场中的近场噪声信号的振幅的方法。该方法一般地涉及：从第一声学感测设备接收包括近场噪声信号的第一电子信号；合成复制该近场噪声信号的复制信号；并且把复制信号和第一电子信号传送到远场噪声消除处理。在传送步骤之前，该方法涉及控制复制信号的至少一个特性，以便使远场噪声消除处理把该近场噪声信号识别为远场噪声；以及生成其中近场噪声信号的振幅减小的远场噪声消除处理的输出信号。

本发明的实施例还涉及实现上述方法实施例的近场噪声消除系统。该系统实施例包括配置为接收声学信号并且基于该声学信号生成第一电子信号的第一声学感测设备；包括主输入和副输入并且配置为消除被识别为远场噪声的所接收到的信号的远场噪声消除设备；以及至少一个电子电路，配置为：(1)从声学感测设备接收包括近场噪声信号的第一电子信号；(2)合成基本上复制该近场噪声信号的复制信号；(3)控制复制信号的至少一个特性，使得远场噪声消除设备将把近场噪声信号识别为远场噪声；及(4)把第一电子信号传送到远场噪声消除设备的主输入并且把复制信号传送到其副输入。

附图说明

示例性实施例将参考以下附图来描述，其中相同的标号贯穿所有附图都代表相同的项，并且其中：

图1是对理解本发明有用的示例性现有技术系统的示意性图示。

图2是对理解本发明有用的示例性现有技术系统的示意性图示。

图3是对理解本发明有用的示例性系统的示意性图示。

图4是对理解本发明有用的示例性系统的示意性图示。

图5是对理解本发明有用的示例性系统的示意性图示。

图6是提供对理解本发明有用的示例性方法的高层面概要的处理流程图。

图7A-7B总的提供对理解本发明有用的示例性方法的详细处理流程图。

图8是实现对理解本发明有用的图6方法的示例性通信设备的正面立体图。

图9是图8中所示示例性通信设备的背面立体图。

图10是图示出对理解本发明有用的图8-9中所示通信设备的示例性硬件体系架构的框图。

图11图示出对理解本发明有用的示例性近场噪声信号。

具体实施方式

本发明是参考附图来描述的。附图没有按比例绘制并且它们的提供仅仅是为了图示出本发明的示例性实施例。为了图示，以下参考示例应用来描述本发明的几个方面。应当理解，各种具体细节、关系和方法的阐述是为了提供对本发明的充分理解。但是，相关领域的普通技术人员将很容易认识到，本发明没有这些具体细节中的一个或多个或者利用其它方法也可以实践。在其它情况下，为人熟知的结构或操作没有详细示出，以避免模糊本发明。本发明不受所图示的动作或事件的排序限制，因为有些动作可以按不同的次序和/或与其它动作或事件并发地发生。此外，不是所图示的全部动作或事件都是实现根据本发明的方法所必需的。

本发明涉及利用常规远场噪声消除技术来消除源自声学感测设备的近场中的近场噪声信号。本发明的示例性实施例涉及合成复制近场噪声信号的复制信号。该近场噪声信号传送到常规远场噪声消除处理的主输入，而复制信号传送到其副输入。复制信号被合成和/或控制，以便使常规的两输入噪声消除处理把近场噪声信号识别为远场噪声。因而，本发明的示例性实施例允许常规远场噪声消除技术被用来消除近场噪声信号。

词“示例性”在本文中用来指充当例子、实例或图示。在本文中被描述为“示例性”的任何方面或设计不一定要被认为是比其它方面或设计更优选或更有利。更确切的，词“示例性”的使用是要以具体的方式给出概念。如在本申请中所使用的，术语“或者”是要指包括性的“或者”而不是排他性的“或者”。即，除非另外指出或者从上下文很清楚，否则“X采用A或者B”是要指任何自然包括性排列。即，如果X采用A；X采用B；或者X同时采用A和B，则“X采用A或者B”在以上任一情况下都被满足。

如在本文中所使用的，术语“信号”指通过任何介质传达的任何类型的信息。信号本质上可以是声学的(即，由物理介质传播)或者电子的(即，电磁的)。电子信号可以按数字或模拟形式表示。换能器可以用来生成代表声学信号的电子信号，诸如在声学感测设备中。换能器还可以用来基于电子信号生成声学信号，诸如在扬声器中。

如在本文中所使用的，术语“振幅”意味着信号幅值的任何测量。振幅可以按分贝(“dB”)测量。用于计算振幅的各种方法在本领域中是已知的，包括，但不限于，峰值振幅、峰-峰振幅以及均方根振幅。振幅可以基于电流、电压、功率或者本领域中已知的任何其它属性来计算。

如在本文中所使用的，术语“噪声”用来指通信系统中任何有害或不期望的信号。例如，在话音通信系统中，除用户语音或话音之外的任何信号常常都将被认为是噪声。

如在本文中所使用的，术语“消除”用来指大幅度减小信号振幅的任何处理。

如在本文中所使用的，术语“远场”指离声音源足够远从而声级(sound level)在每次距离加倍时以大约6dB的速率下降的位置。远场开始的确切位置将依赖于用来产生声学信号的源开口的尺寸。远场开始的位置将随着开口尺寸的增加而变大(相对于源的位置)。例如，与具有2英寸开口的喇叭相比，远场将在离具有20英寸开口的喇叭更大的距离开始。远场中相对于声音源的位置一般是离声音源至少大约两米的距离。换句话说，在麦克风的远场中，声音源是离用来感测由那个源产生的声音的麦克风至少两米或者更多的声音源。

如在本文中所使用的，术语“近场”指离声音源相对近的区域。更具体而言，该术语指离声音源足够近从而声级的剧烈波动在距离有小变化的情况下会是显著的位置。在近场中，相对于源位置仅仅几英寸的距离变化就会使声级变化多达10dB。声音源的近场常常被定义为源的最长波长的1/4的距离。作为例子，典型的人声语音具有在大约85至255Hz之间的基频，这对应于大约3.9至1.3米的波长。如果近场是这个波长的1/4，则近场将包括离源1.3至0.33米的位置。因此，出于本说明书的目的，相对于声音源的近场一般可以理解为离声音源小于大约2米的距离。换句话说，在麦克风的近场中，声音源是离用来感测由那个源产生的声音的麦克风小于大约两米的声音源。“近场”和“远场”之间的精确阈值可以依赖于许多因素，包括信号源、声学感测设备、传播介质和/或信号本身的属性，如本领域中已知的。阈值可以是复杂的函数并且可以由从业人员调整，如本领域中已知的。

在本说明书中，当麦克风被描述为用来感测源自位于远场中的源的声学信号时，该音频信号被称为远场信号。例如，在噪声源位于相对于麦克风元件的远场中的情况下，被那个麦克风检测到的噪声信号在本文中被称为“远场噪声”。相反，当对着麦克风讲话的人位于相对于麦克风元件的近场中时，被那个麦克风检测到的声学话音信号可以被称为近场音频信号或近场话音信号。为了一致性和方便，术语“近场”和“远场”在本文中也用来描述由位于声音源的近场或远场中的声音传感器(麦克风)生成的电子信号。

如在本文中所使用的，术语“复制信号”用来指关于至少一个特性与基准信号基本上相似的信号。例如，与基准信号相比，复制信号可以具有频率、相位和/或振幅基本上相似的一个或多个信号成分。复制信号可以是基准信号的某个有限持续时间的时间段上的复制。例如，在基准信号具有周期或准周期属性的情况下，复制信号可以是基准信号的与该信号关联的周期的某个部分上的复制。这部分可以是整个周期或者是小于整个周期的某个时间段。复制信号可以基本上是基准信号的确切复制，使得用来生成复制信号的采样将满足为人熟知的Nyquist采样准则。可替代地，复制信号可以是基准信号的频带受限版本，这意味着复制信号本质上是基准信号的确切复制，但是只在感兴趣的某些频率界限内。

如在本文中所使用的，术语“准周期”用来描述包括至少一个重复成分的任何信号。重复成分可以按可预测的时间间隔重复，使得可以为该信号确定周期、准周期或近似周期。例如，在SCBA系统中使用的面罩内振动警报通常以基本上规则的间隔把空气脉动到用户的面罩上，从而未来脉冲的定时可以基于察觉到的之前脉冲的定时来预测。术语“准周期”意味着包括以精确的周期重复的信号(例如，“周期”信号)以及以不精确的周期重复的信号。如本领域中已知的，信号可以按不规则的定时间隔重复，但是可以利用已知的信号分析技术为该信号计算近似周期或准周期。

在许多通信系统中，噪声消除技术被用来从在一个或多个声学感测设备接收到的音频信号减小或除去有害的声学信号。在这种系统中，除用户话音之外的任何音频信号一般都被认为是噪声。话音通信系统中噪声的一些例子包括面罩内警报、机器、马达、音乐以及非用户的语音。有些常规噪声消除技术使用硬件和/或软件来分析接收到的音频信号，以检测其中的噪声。当噪声被检测到时，常规噪声消除技术被用来尝试消除检测到的噪声并且提供其中具有减小的噪声振幅水平的输出音频信号。

有些常规噪声消除技术设计成在保留近场信号的同时消除远场信号。这种技术一般被称为“远场噪声消除”。远场噪声消除的应用包括在保留源自近场中的用户语音的同时除去源自远场中的背景噪声。本领域中已知用于区分近场和远场信号的各种技术。与源自远场中的声音相比，声音源的近场中声音的振幅将在小距离(例如，1-6英寸)上快得多地变化。因此，有些远场噪声消除系统使用这个事实来区分相对于源位于近场中位置的声音和相对于源位于远场中的声音。这些系统一般使用隔开小距离(1-6英寸)的两个麦克风。声音信号可以被每个麦克风检测到并且两个信号的相对振幅可以被评估，以确定声音是源自远场还是近场。例如，当从两个麦克风检测到的输出信号指示声音振幅在这种麦克风之间相对小的距离上显著变化时，可以推断出声音是源自近场。

现在参考图1，提供了包括用于减小远场噪声的处理器的示例性现有技术系统100的示意性图示。系统100采用两个麦克风，包括主麦克风120和副麦克风122，每个麦克风都可以是现在已知或以后开发的任何声学感测设备。

近场语音108是在相对于该近场语音的源的近场104中的位置感测到的声学信号。近场语音被主麦克风120和副麦克风122感测或检测。近场语音108沿路径110行进到主麦克风120，并且沿路径112行进到副麦克风122。

远场噪声106是在关于这种噪声信号的源的远场102中的位置被麦克风120、122感测到的声学信号。远场噪声106沿路径114行进到主麦克风120，并且沿路径116行进到副麦克风122。

两个麦克风120和122在空间上隔开相对小的距离128，这个距离通常是大约1至6英寸。路径110比路径112短，使得与副麦克风122相比，近场语音108将在主麦克风120以大得多的振幅被接收。路径114和路径116的长度可以不同，但是远场噪声在麦克风120、122以大致相等的振幅被接收。这是由于如下事实，即与近场中的位置相比，当在远场中的位置测量时，振幅水平在小距离上(例如，1至6英寸)变化小得多。

在典型的情境中，主麦克风120将位于通信设备(诸如图8-9中所示的设备800)的正面。副麦克风122将通常位于通信设备800的背面。如以上指出的，与在相对于其源的远场中的位置感测到的声音(例如，远场噪声106)相比，对于在相对于其源的近场中的位置感测到的声音(例如，近场语音108)，由两个麦克风120、122接收到的声音的振幅差将大得多。

主麦克风120基于接收到的声学信号实时地生成主麦克风输出124。主麦克风输出124是代表所接收到的声学信号的电子信号，包括远场噪声106和近场语音108。类似地，副麦克风122生成副麦克风输出126。出于以上解释的原因，与副麦克风输出126相比，近场语音108将在主麦克风输出124中具有更大的振幅。远场噪声信号106将在两个输出信号中都以基本上相似的振幅出现。主麦克风输出124和副麦克风输出126分别传送到常规远场噪声消除处理150的主输入152和副输入154。

信号处理器140包括常规远场噪声消除处理150，该处理对于在保留近场信号的同时消除远场信号有效。远场噪声消除处理150可以实现为硬件、软件或者其任意组合。例如，远场噪声消除处理150可以包括由信号处理器140执行或者由独立硬件电路实现的算法。远场噪声消除处理150在输入152和154接收信号，并且生成包括接收到的近场信号以及振幅大幅度减小的远场信号的输出信号160。为了消除远场噪声，近场语音信号108可以通过主和副输入152和154之间的相对大的振幅差来识别，并且远场噪声信号106可以由两个输入之间的相对小的振幅差来识别。例如，远场噪声消除处理150可以配置为把在输入之间具有大于预定义振幅阈值的振幅差的任何信号识别为近场。相反，在输入之间具有小于或等于预定义振幅阈值的振幅差的任何信号可以被识别为远场。

应当理解，以上远场噪声消除处理的描述仅仅是作为一个可能的例子提供的。其它的远场噪声消除处理可以利用相似或不同的技术来操作。但是，所有这些系统都将使用接收到的音频的某些特性来区分近场音频信号与远场音频信号。

现在参考图2，提供了对理解本发明有用的示例性现有技术系统200的概念性框图。除添加了近场噪声206之外，系统200与系统100相似。近场噪声206源自靠近麦克风120、122的源，使得麦克风可以被说成是在相对于源的近场中。例如，近场噪声206可以是由面罩内警报产生的声音。在这种情境下，近场语音108和近场噪声206可以经话音端口从面罩释放。因而，麦克风120、122位于关于近场语音108和近场噪声206的源的近场中。近场噪声206一般将沿着与近场语音108相同的路径，即，路径110和112。因此，近场噪声206将在主麦克风120以比在副麦克风122大得多的振幅被接收。远场噪声消除处理150将自动地认识到近场噪声206是在麦克风的近场内被感测到的。因此，当近场噪声206由远场噪声消除处理处理时，远场噪声消除处理将不除去该信号。因而，近场噪声信号206将不被消除，并且，除近场语音信号108之外，输出信号260还将包括近场噪声信号206。

在电子通信系统中，近场噪声206将干扰近场语音108的传送。值得注意地，近场噪声信号206的成分可能落在人声的音高(pitch)范围内，并且近场噪声信号206相对于近场语音信号108可能具有大的振幅，这使得在存在近场噪声信号206时难以理解近场语音信号108中的语音。而且，通信系统常常配置为把基于话音的输出信号260传送到话音编码器(“vocoder”)。Vocoder的提供是为了在经无线通信系统传输之前把语音信号转换成数字电子信号。在这种情境下，如果近场噪声信号206是由用来振动面罩的喷气生成的准周期声学警报，则这种警报信号会使编码的语音无法理解。更具体而言，在这种情境下，近场噪声信号206中具有在人声的音高范围内的音高的成分会被音高检测算法错误地识别为语音信号。这会导致语音编码处理的灾难性故障，该故障在从vocoder输出的数字语音信号中实际留下间隙。

现在参考图3，提供了对理解本发明有用的示例性系统300的示意性图示。信号处理器340配置为利用常规远场噪声消除处理150消除近场噪声信号。信号处理器340包括复制信号发生器320，该复制信号发生器320分析主麦克风输出214(或副麦克风输出216)，以便基于与这种近场噪声相关联的已知的特征(signature)或特性来识别近场噪声206。当检测到近场噪声206的存在时，复制信号发生器合成复制信号322，该信号本质上是近场噪声206的复制。然后，复制信号322传送到求和处理324，在那里，它与副麦克风输出216组合。然后，组合的信号传送到远场噪声消除处理150的输入154。可选地提供延迟元件326和328，以便可控地延迟副麦克风122和主麦克风120的输出。仅仅作为非限制性例子，求和处理324可以由信号处理器340或者由专用硬件执行。

本文的发明人已经认识到，SCBA系统中的面罩内警报通常呈现出可预测的特性。例如，面罩内警报常常产生可识别的声学模式或特征。因而，由面罩内警报产生的声学信号可以利用如本文中详细描述的模式识别技术来识别。例如，面罩内警报的可预测特性可以包括，但不限于，定时、周期、频率、相位以及形状。在通过把空气脉冲引导到面罩表面上来实现的面罩内警报的情况下，空气脉冲可以以可预测的定时到达面罩，并且每个脉冲可以生成基本上相似的声学信号。由强迫通风型面罩内警报产生的示例性近场噪声信号206在图11中图示。信号206由一系列脉冲组成，包括脉冲1108、1110和1112，其中每个脉冲对应于一个空气脉冲。每个脉冲都具有峰值振幅1102，以及脉冲持续时间1106。信号206可以被辨别为具有准周期特征，其脉冲周期1104等于脉冲之间的定时。脉冲周期1104可以是基于多个脉冲之间的定时的近似或平均值。

即使当近场噪声信号206与诸如在主麦克风输出214中的另一信号混合时，各种技术也可以用来识别它。例如，复制信号发生器320可以采用峰值检测来识别近场噪声信号206中的一个或多个脉冲。信号处理器340也可以配置为检测近场噪声信号206的周期。例如，面罩内警报可以每秒输送10个空气脉冲，使得脉冲以大约每1/10秒一次撞击面罩，并且脉冲周期1104等于100毫秒(ms)。此外，由每个空气脉冲产生的声学信号的形状可以遵循可识别的形状或特征。该系统可以配置为存储由面罩内警报生成的声学信号的一个或多个模型，如以下详细描述的。

复制信号322被控制从而使远场噪声消除处理150把近场噪声206识别为远场噪声。例如，复制信号322可以被控制使得它具有与在主麦克风输出214中的近场噪声206基本上相同的振幅。任何合适的布置都可以用来控制复制信号322的振幅。例如，在有些实施例中，频率系数可以作为信号发生处理的一部分而被调节。可替代地，可变放大器和/或衰减器电路(未示出)可以用来改变复制信号的振幅。因而，当复制信号322在输入154存在时，复制信号322与近场噪声206之间的振幅差将相对小。在这种情境下，远场噪声消除处理150将把近场噪声206解释为源自远场的噪声，并且因此将减小或消除近场噪声信号206。

信号处理器540可以配置为延迟到远场噪声消除处理150的主麦克风输入，以及提供给求和处理324的任何副麦克风输入216。为了提供分析和生成复制信号的时间，可以使用这种延迟。该延迟还可以用来适当地同步信号。如基于图1的讨论将理解的，图3中的远场噪声消除处理150还将具有消除远场噪声106的能力。

现在参考图4，提供了本发明备选实施例的概念性框图。系统400类似于系统300，但是有一些重要的区别。值得注意地，系统400不包括副麦克风122和求和处理324。如从以上讨论将理解的，副麦克风122和副麦克风输出216的存在对于实现近场噪声信号206的消除是不需要的。就像在图3中，复制信号322由复制信号发生器320合成并传送到远场噪声消除处理150的输入154。当复制信号322施加到输入154时，它使近场噪声信号206被远场噪声消除处理150识别为远场噪声。这种技术类似于以上参考图3所描述的处理，但是除去了对副麦克风122和副麦克风输出216的需求。这些要素的缺少不影响近场噪声信号206的识别或消除。

由于缺少副麦克风122和副麦克风输出216，系统400将不能消除远场噪声信号106，但是这种限制在远场噪声的振幅有限或者以别的方式低的应用中可能不重要。

现在参考图5，提供了本发明第三实施例的概念性框图。系统500类似于系统400，但是有一些重要的区别。例如，在系统500中，主麦克风输出214不为了触发复制信号的生成而传送到复制信号发生器520。作为替代，为了这个目的，电子近场噪声触发信号506传送到复制信号发生器。近场噪声触发信号506是从用来控制已知会产生近场噪声206的面罩内警报的电子信号获得的。例如，电子近场噪声触发信号506可以是用来以准周期为基础控制计量进入面罩的喷气的空气阀的信号。在这种实施例中，电子近场噪声触发信号506将具有对应于近场噪声206的周期和定时的周期和定时。

复制信号发生器520接收并分析近场噪声触发信号506并且合成复制信号522。就像在系统300和400中，复制信号发生器520合成复制信号522。当复制信号522与主麦克风输出214中所包含的近场噪声同时施加到远场噪声消除处理150时，近场噪声信号206将被识别为远场噪声，并且将被除去。如图5中所示出的，为了时间同步近场噪声206的电子信号表示与复制信号522，系统500还可以包括延迟元件328。

现在参考图6，提供了提供对理解本发明有用的示例性方法600的高层面概要的处理流程图。方法600在噪声消除系统中实现。例如，方法600可以由诸如信号处理器340、440或540的信号处理器实现。方法600以步骤602开始。

在步骤604，系统接收包括源自第一声学感测设备的近场中的近场噪声信号的第一电子信号。例如，第一电子信号可以是主麦克风输出214，并且近场噪声信号可以是近场噪声信号206，如图3-5中所示。

在步骤606，系统合成复制信号，并且控制复制信号的至少一个特性使得当第一电子信号和复制信号被远场噪声消除设备处理时，近场噪声信号将被识别为远场噪声。例如，复制信号可以是复制信号322或522，如图3-5中所示。远场噪声消除处理可以是如参考图1-5所述的远场噪声消除处理150。

在步骤608，系统把第一电子信号传送到远场噪声消除处理的主输入，并且把复制信号输入到其副输入。例如，主输入可以是主输入152，并且副输入可以是副输入154，如图1-5中所示。在传送到远场噪声消除处理之前，复制信号可以可选地与副麦克风输出216组合，例如，在图3中所示的求和元件324中。

在步骤610，系统利用远场噪声消除处理消除近场噪声信号。如以上参考图3-5所描述的，复制信号使远场噪声消除处理把近场噪声识别为远场噪声。然后，远场噪声消除处理利用常规噪声消除技术来消除近场噪声。

在步骤612，系统生成包括第一电子信号的输出信号，其中近场噪声信号被除去或者至少振幅减小。例如，输出信号可以是输出信号360、460或560，如图3-5中所示。近场噪声信号已经在步骤610减小或消除，使得输出信号具有减小的量的近场噪声。例如，如果第一电子信号包括与近场噪声信号206混合的近场语音信号108，则输出信号将包括具有高得多的语音-噪音比的近场语音信号。

步骤614是示例性方法600的结束，并且系统前进到其它任务，诸如在循环中重复方法600。输出信号可以传送到另一系统，诸如如上所述的无线话音通信系统。

现在参考图7A-7B，提供对理解本发明有用的示例性方法700的详细处理流程图。方法700可以由例如在图3-5中所示的任一示例性系统300、400和500中的复制信号发生器320或520实现。方法700可以理解为图6步骤606的详细示例性实施例。应当指出，方法700可以由处理器在迭代循环中执行，并且可以作为一个或多个并行线程和/或处理来执行。方法700以步骤702开始。

在步骤704，系统接收数字音频样本的输入流。输入流可以从例如编码主麦克风120的主输出214的数字编码器接收。如上所述，流可以包括近场噪声信号206、近场语音信号108以及远场噪声信号106。样本存储在计算机可读存储器(诸如存储器1016)的流缓冲区中。基于其预期的平均周期，流缓冲区配置为存储准周期近场噪声信号的至少两个周期。

在步骤706，系统执行自相关(auto-correlation)，以确定相关包络。自相关技术在本领域中是为人熟知的，并且一般来说包括比较信号的一部分与该同一信号的另一部分。系统将两个周期彼此比较来确定相关包络值。

在步骤708，系统基于相关包络来计算增益因子。该增益因子将在方法700的将来迭代中应用到输入流，以便规格化预期的相关值。例如，系统可以配置为更新在步骤710使用的预定阈值。

在步骤710，基于相关包络值，系统确定准周期信号是否在流中存在。例如，系统可以配置为，如果相关值高于预定阈值，诸如用户提供的阈值，则识别出准周期信号的存在。准周期信号的识别将用来在步骤712生成触发信号。

在步骤712，基于步骤710的结果，系统生成指示准周期信号在输入流中的存在的触发信号。例如，触发信号可以是如下二进制数字信号，其在输入流中检测到脉冲时具有值“1”并且在其它情况下具有值“0”。因而，触发信号将具有与检测到的准周期信号的周期基本上相似的周期。

在步骤714，系统确定触发信号的周期。例如，触发信号周期可以利用边缘检测来确定以检测触发信号的正和负边缘。触发信号周期可以基于准周期信号的单个周期。

在步骤716，系统确定在步骤714确定的触发信号周期是否在准周期近场噪声信号的预期范围内。例如，如以上所讨论的，面罩内警报可以利用脉冲之间大约30毫秒(ms)的定时生成空气脉冲。因而，作为一个任意的例子，预期的范围可以是25-35ms。如果触发信号周期在预期范围之内，则系统递增检测到的脉冲的个数，并且流程前进到步骤718。否则，流程回到步骤704。

在步骤718，系统确定连续(例如，在预定时间窗口内)检测到的准周期脉冲的个数是否超过预定的阈值“N”，其中N是整数值。这一步用来防止伪肯定判断(例如，面罩内警报噪声的错误检测)。如果检测到的脉冲的个数超过阈值，则流程前进到步骤720。否则，流程回到步骤704。滞后可以在检测处理中应用，使得检测一个或多个脉冲的故障不会复位检测到的脉冲的计数，而是减小与准周期噪声检测的概率相关联的变量。

应当注意到，系统可以配置为在并行线程或处理中连续地执行步骤704-718。换句话说，即使当流程前进到步骤720时，系统也可以配置为与步骤720-734并行地同时执行步骤704-718。

在步骤720，系统进入“检测到模式”。在检测到模式，系统之前已经检测到足够数量的准周期脉冲，以确定在输入音频流中存在准周期近场噪声信号，如以上参考步骤718所描述的。值得注意地，在检测到模式中，即使当准周期噪声信号进入减弱状况时，诸如当准周期噪声信号被近场话音信号或者被其它噪声模糊时，系统也将尝试消除它，如下所述。

在步骤722，系统基于历史数据确定准周期近场噪声信号的平均周期“Td”。平均周期“Td”可以基于预定个数的历史脉冲。“Td”是可以存储在存储器中并且利用方法700的每次迭代被更新的变量。

在步骤724，系统基于历史数据确定准周期近场噪声信号的最大周期“Td_max”。最大周期“Td_max”可以基于预定个数的历史周期或脉冲。例如，“Td_max”可以是存储迄今为止(例如，在方法700之前的任何一次迭代中)检测到的最大周期的变量。

在步骤726，系统在高速缓存中存储当前的缓冲区，其中高速缓存可以是在存储器1016中分配的存储空间。系统可以配置为高速缓存流缓冲区的全部内容，或者只高速缓存其一部分。例如，系统可以配置为在高速缓存中的每个条目中存储准周期信号的一个脉冲或一个周期。高速缓存中的每个条目可以被认为是近场噪声信号的单个周期的“模型样本”，其可以对应于强迫通风型的面罩内警报的单个脉冲。例如，系统可以配置为使用相当于(worth of)其中触发信号具有高值(“1”)的当前缓冲区的一个周期，使得准周期信号的单个周期作为一个模型样本被存储。高速缓存的模型样本被存储，以便在准周期信号进入减弱状况并且不能很容易地从输入流获得时使用，如下所述。高速缓存中的每个模型样本可以以规格化的振幅存储，并且适当的增益可以在步骤728在从高速缓存的模型样本生成复制信号时应用。模型样本可以按本领域中已知的任何合适格式存储在高速缓存中，诸如模拟或数字格式、时间域或频率域、以压缩或未压缩格式等等。

在步骤728，系统生成复制检测到的准周期近场噪声信号的复制信号。复制信号可以被生成为具有等于检测到的平均周期(“Td”)或者作为代替检测到的最大周期(“Td_max”)的周期。例如，检测到的最大周期(“Td_max”)可以在已检测到减弱状况时使用，如下所述。复制信号可以包括检测到的准周期近场噪声信号的一个或多个样本。例如，复制信号可以作为来自面罩内警报的一连串脉冲样本来生成，其中样本之间的定时由检测到的平均周期或检测到的最大周期来确定。当准周期近场噪声信号在输入音频流中存在但在减弱状况下不存在时，样本可以从流缓冲区获得。当系统处于检测到模式但准周期近场噪声信号处于减弱状况时，模型样本可以从高速缓存获得。因而，即使当近场噪声信号本身被近场语音或其它噪声模糊时，系统也能够生成基本上复制近场噪声信号的复制信号。当输入流和复制信号被远场噪声消除设备处理时，系统控制复制信号的至少一个特性，使得近场噪声信号将被识别为远场噪声。例如，如以上参考图3-5所描述的，系统可以控制复制信号的振幅，使得它基本上匹配近场噪声信号206的振幅。系统可以配置为利用峰值检测来检测当前近场噪声脉冲的振幅，并且对从高速缓存取回的模型样本应用增益，使得复制信号将具有基本上相同的振幅。将理解，在步骤728生成的复制信号可以经方法700的多次迭代连续地生成。

在步骤730，系统确定是否存在减弱状况。系统可以配置为在步骤730期间执行步骤704-718，或者与步骤720-734中任意步骤并行地执行(作为并发线程或处理)。减弱状况可以在系统处于检测到模式但未能在输入流中检测到准周期信号(例如，在步骤710)时被检测到。例如，如果语音在输入音频流中存在，则，不管准周期信号的存在如何，相关包络值都可能高。这是因为语音通常呈现出高自相关值。因而，语音会妨碍准周期信号的检测。这对噪声也是成立的。当准周期噪声信号被(语音或其它噪声)模糊时，准周期信号可以被认为处于减弱状况。如果检测到减弱状况，则流程前进到步骤732。如果没有检测到减弱状况，则流程前进到步骤728，用于复制信号的进一步生成。

在步骤732，系统从高速缓存取回模型样本。仅仅是作为例子，模型样本可以按先入先出(“FIFO”)为基础或者按后入先出(“LIFO”)为基础从高速缓存取回。

在步骤734，系统确定是否到达用于减弱状况的减弱超时阈值。如果近场噪声信号保持减弱足够长的时间，则系统将超时并且退出检测到模式。减弱超时阈值可以是预定的值，诸如用户提供的值。减弱超时阈值可以设置成使得，如果虽然处于减弱状况但准周期信号事实上在输入信号中存在，则它将在减弱超时发生之前重新获取。

步骤798是方法700的结束，或者方法700的一次迭代的结束。应当注意到，方法700可以在连续的循环中重复。例如，方法700可以由信号处理器以预定义的间隔(诸如每秒100次)重复地执行。应当注意到，方法700可以在多个并行的处理或线程中实现。例如，系统可以配置为在循环中与步骤720-734并行地执行步骤704-718。

实现方法100的示例性通信设备

现在参考图8-9，提供了实现图6的方法600的示例性通信设备800的正面和背面立体图。通信设备800可以是，但不限于，无线电收发装置、移动电话、蜂窝电话或者其它无线通信设备。

根据本发明的实施例，通信设备800是要由车辆中的(移动)或走路的(便携式)的地面用户使用的陆地移动无线电系统。如图8-9中所示，通信设备800包括位于其正面804上的主麦克风120和位于其背面904上的副麦克风122。例如，麦克风120、122可以布置在表面804、904上，从而关于彼此大致对准。还有，本发明在这方面没有限制并且其它麦克风位置也是可能的。第一和第二麦克风120、122放在通信设备800的表面804、904上对噪声消除有利的位置。就此而言，应当理解，麦克风120、122优选地在表面804、904上定位成使得它们在接收远场声音时输出大致相同的信号。例如，如果麦克风120和122彼此隔开四(4)英寸，则从离位于通信设备800六(6)英尺的源发出的声音将在麦克风120、122之间呈现出小于半分贝(0.5dB)的功率(或强度)差。

麦克风120、122还在表面804、904上定位成使得，当检测近场声音时，麦克风120比麦克风122具有更高水平的信号。例如，麦克风120、122可以在表面804、904上定位成使得它们彼此隔开四(4)英寸。如果声音发自位于离麦克风120一(1)英寸并且离麦克风122四(4)英寸的源，则代表在麦克风120、122生成的声音的信号的功率(或强度)差是大约十二分贝(12dB)。本发明的实施例在这方面不受限制。

现在参考图10，提供了通信设备800的示例性硬件体系架构1000的框图。如图10中所示，硬件体系架构1000包括主麦克风120和副麦克风122。硬件体系架构1000还包括音频放大器1004、扬声器1006、无线电收发器1010、天线元件1012以及人机接口(MMI)1018。MMI1018可以包括，但不限于，无线电控制、开/关开关或按钮、键区、显示设备以及音量控制。硬件体系架构1000还包括信号处理器1040，这可以是信号处理器340、440或540。信号处理器1040可以包括数字信号处理器(DSP)。硬件体系架构1000还可以包括由信号处理器1040使用的存储器设备1016。

收发器1010通常是既包含接收器(未示出)又包含发送器(未示出)的单元。因此，收发器1010配置为把信号传送到天线元件1012供传送到基站、通信中心或者另一通信设备800。收发器1010还配置为从天线元件1012接收信号。

虽然已经关于一种或多种实现方式图示并描述了本发明，但是在阅读和理解本说明书和附图之后，等同的变更和修改将是本领域其他技术人员会想到的。此外，虽然本发明的特定特征可能只关于几种实现方式当中的一种公开，但是，在对于任何给定或特定应用可能是期望和有利的时，这种特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合。

本文所使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例而不是要作为本发明的限制。如本文中所使用的，除非上下文明确地另外指出，否则单数形式“一个”和“这个”是要也包括复数形式。此外，就术语“包含”、“具有”、“有”或者其变体在具体描述和/或权利要求中被使用的程度而言，这种术语是要以与术语“包括”相似的方式作为包含性的。

除非另外定义，否则本文中所使用的全部术语(包括技术和科学术语)都具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。还将理解，诸如那些在常用字典中定义的术语应当解释为具有与它们在相关技术背景下的含义一致的含义而且将不在理想化或过于正式的意义上解释，除非在本文中这样明确地定义。

Claims (12)

1.一种用于减小电子信号中的近场噪声信号的方法，该方法包括：

从第一声学感测设备接收包括近场噪声信号的第一电子信号；

合成复制所述近场噪声信号的复制信号；

把所述复制信号和所述第一电子信号传送到远场噪声消除处理；

在所述传送步骤之前，控制所述复制信号的至少一个特性，以便使所述远场噪声消除处理把所述近场噪声信号识别为远场噪声；及

生成其中所述近场噪声信号的振幅减小的所述远场噪声消除处理的输出信号。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

分析所述第一电子信号以识别其中的所述近场噪声信号；及

其中所述合成步骤包括基于所述识别出的近场噪声信号合成所述复制信号。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

接收用于所述近场噪声信号的电子触发信号；及

基于所述电子触发信号来控制所述复制信号的定时。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一电子信号包括源自所述第一声学感测设备的近场中的语音信号，并且所述远场噪声消除设备在所述输出信号中保留所述语音信号。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

从第二声学感测设备接收第二电子信号；及

在所述传送步骤之前，将所述第二电子信号与所述复制信号相加；

其中，所述语音信号以相对于所述第一电子信号中的所述语音信号衰减的形式也包括在所述第二电子信号中。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述第一电子信号和所述第二电子信号包括远场噪声信号，并且其中所述远场噪声信号在所述输出信号中大幅度减小。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述特性包括所述复制信号的振幅。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述合成步骤还包括控制所述复制信号的定时。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述合成步骤还包括控制所述复制信号的周期。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述近场噪声信号通过在SCBA面罩中脉动空气流而产生。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述近场噪声信号是准周期信号。

12.如权利要求2所述的方法，其中所述分析步骤包括比较所述近场噪声信号与所存储的关于模型近场噪声信号的信息。