CN108281153A - 用于车内通信的回声抑制的系统和方法 - Google Patents

用于车内通信的回声抑制的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种通过加强来增强语音的系统和方法，包括：由一个或多个麦克风捕获音频源产生的音频信号；将所述音频信号分解成多个虚拟音频源，其中所述音频源传送的音频声道的数量等于所述多个虚拟音频源的数量；估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风的回声路径；以及，响应于所估计的回声路径，通过减去所述虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的音频信号。

Description

用于车内通信的回声抑制的系统和方法
技术领域
本公开涉及处理音频信号，具体地涉及加强语音并消除回声的系统和方法。
背景技术
很多人在高速行驶的汽车中交谈非常困难。为了维持交谈，驾驶员通常会提高其话音，或者转头来倾听。这可能导致分心，且更糟糕的是将驾驶员的视线从道路上移开。所公开的车内通信系统缓解了这个问题，并且动态改善了车辆中的声学效果。
附图说明
参考以下附图和描述可以更好地理解本公开。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本公开的原理上。此外，在附图中，类似的参考标记在全部不同视图中表示对应的部分。
图1是包括语音加强型车内通信系统的车辆的俯视示意图。
图2是在增强前座到后座通信的从前到后的加强中的语音加强车内通信系统的车辆的侧面示意图。
图3是增强座位间通信的第二语音加强系统的框图。
图4是用于加强车辆中的语音的过程。
图5是增强座位间通信的第三语音加强车内通信系统的框图。
具体实施方式
车内通信系统增强了诸如以低速或高速行驶的汽车之类的车辆中的座位间通信。驾驶员或乘客可以在将视线保持在道路上的同时正常讲话，不必大声喊叫也不必转头。该系统和方法(被称为系统)动态地适应车辆环境的噪声状况，并动态地添加声学增强。在一些应用中，该系统利用现有的免提电话或通信麦克风以及车辆内的信息娱乐扬声器，使得其成为车辆整体的一部分；而在另一些应用中，该系统是添加通过回声和反馈消除来改善话音质量和座位间通信的特征的独立系统。
在图1中，ICC系统改善了车辆100的前部乘员和后部乘员之间的话音通信。由麦克风102A和B捕获的一个或多个驾驶员或副驾驶员麦克风信号被处理并且通过扬声器104C和D在车辆100的后部区域106B中播放。这些扬声器被提供了从前到后的重新加强的信号108C和D。类似地，由麦克风102C和D捕获的一个或多个后部麦克风信号被处理并且转换成通过扬声器104A和B在车辆100的前部区域106A中可听到的声音。这些扬声器被提供了从后到前的重新加强的信号108A和B。在图1中，为了后部区域106B中的乘客的利益，驾驶员和副驾驶员的话音被加强，使得驾驶员或副驾驶员不必提高其声音或转身就能被听到。这被称为从前到后的加强。并且，为了前部区域106A中的驾驶员和副驾驶员的利益，后部乘客的话音被加强。这被称为从后到前的加强。
一些ICC系统除了下面描述的回声和反馈消除信号处理之外还包括一个或多个可选的增强，包括降噪、均衡、自适应增益、动态压缩或限制、反馈控制和/或消除/降低。降噪可以在通过扬声器呈现麦克风信号之前从麦克风信号中移除噪声。例如，在车辆中，在由扬声器呈现麦克风信号之前，可由信号处理器通过降噪信号处理操作移除由除霜器或送风机在麦克风上吹动所造成的噪声。均衡可以通过均衡信号处理操作来处理麦克风信号以恢复或修改语音音色或谱色彩。自适应增益可以基于在车辆环境中感测或估计的噪声来适配应用到麦克风信号的增益(例如，放大或衰减)。自适应增益系统通过一个或多个传感器测量在汽车环境中感测或估计的噪声，并且在将麦克风信号转换为声音之前，通过自适应增益信号处理操作调整应用到麦克风信号的增益。通过信号处理器执行动态范围压缩信号处理操作，动态压缩或限制可以通过缩小或压缩音频信号的动态范围，来减小麦克风所拾取的大声音的音量或幅度和/或放大低的声音。通过信号处理器经由反馈控制处理操作衰减反馈信号，自动反馈控制可以衰减当在一个或多个麦克风(音频输入)和音频输出(一个或多个扬声器)之间创建了声音回路时发生的残余正反馈。并且，消除/降低可以通过信号处理器执行下面描述的残余噪声和回声抑制信号处理操作来抑制残余回声。
在图1中，ICC系统还在通过扬声器104A到D在车辆100中呈现音乐和/或其他信息娱乐时工作。由这些信号产生的回声可被麦克风102A到D拾取，并且如果不受限制，它将变成流经加强路径的加强信号108A至D的一部分。
在从前到后的加强和从后到前的加强中，如果不受限制，在麦克风接收到加强信号时对声音反射或回声进行进一步处理。在从前到后的处理中，例如，当由一个或多个后部扬声器104C和/或D播出的加强信号108C和/或D被一个或多个前部区域扬声器拾取时，将处理回声。如果不受限制，则回声被重复处理并且通过扬声器104C和/或D呈现。在这些情况下，回声自身反馈，并且如果不受控制，则导致振铃或啸叫，这可能在高的幅度级别上发生，给听者造成身体不适，并使听者听不到或不安全。
虽然在ICC系统中的对音乐和/或信息娱乐回声的抑制以及回到麦克风的强化信号趋向于与优化话音质量的目标相冲突，但是图1-5中所示的系统优化了提高声音质量、降低回音以及消除反馈之间的权衡。
图2是图1的ICC系统的另一示意图，其在从前到后的加强中工作，该加强可以进一步扩展到区域间加强，所述区域包括左前(或驾驶员区域)、右前(副驾驶员区域)、左后(驾驶员后面的乘客区域)和右后(副驾驶员后面的乘客区域)。图2的ICC系统包括前部/驾驶员麦克风202、两个前门扬声器204A和B、以及两个后部扬声器206A和B。示出在车辆100内的ICC系统还包括将数字数据转换成模拟信号的设备(DAC 208)、将连续变化的模拟信号转换成数字数据的设备(ADC 210)、回声和反馈消除模块212、可选的降噪和残余回声抑制模块214、可选的自适应增益和均衡模块216、以及信号加法器电路220L和220R。在双向ICC系统操作中，在后部区域106B中使用一个或多个后部ICC麦克风，其允许ICC系统使用在从前到后的加强中加强驾驶员话音的处理来处理并通过前部扬声器204A和204B呈现后部乘客的加强信号。在其他备选配置中，娱乐信号和ICC增强信号可以由附加的扬声器来呈现，例如，由高音喇叭或低音炮来呈现。并且，在其它备选系统中，示出为双声道源的立体声信息娱乐源218可以提供(source)一个或多个声道。例如，一些车内ICC系统处理六个声道，如杜比5.1环绕声中使用的六个声道。
在具有J个扬声器和M个麦克风的已知多声道回声消除器系统中，系统试图对从J个扬声器到M个麦克风的信号路径进行建模。这些系统通过从扬声器j到麦克风m的脉冲响应来估计路径，其为h_j，m[n]。该脉冲响应可以由回声消除器在线估计。这里，“n”是样本索引。在这些回声消除器中，存在J*M个回声路径，因此在图2所示的示例车辆100中，将存在由从左前部(FL-驾驶员)扬声器到前部麦克风的路径(h_1[n])、从右前部(FR-副驾驶员)扬声器到前部麦克风的路径(h_2[n])、从左后部(RL-驾驶员后面的乘客)扬声器到前部麦克风的路径(h_3[n])以及从右后部(RR-副驾驶员后面的乘客)扬声器到前部麦克风的路径(h_4[n])构成的四条路径。在从前到后的加强中，已知系统将输出单声道增强信号，该信号将与RL和RR信息娱乐信号进行求和，这意味着四个扬声器信号，x_1[n]，…，x_4[n]被表示如下：
x_1[n]＝FL＝音乐左
x_2[n]＝FR＝音乐右
X_3[n]＝RL＝音乐左+ICC信号
x_4[n]＝RR＝音乐右+ICC信号
且前部麦克风处的回声被表示为：
E[n]＝x_1[n]*h_1[n]+x_2[n]*h_2[n]+x_3[n]*h_3[n]+x_4[n]*h_4[n]，
其中，‘*’表示时域中的卷积。
宽泛而言，回声消除器的目标之一是在给定参考声道{x_j[n]]；j＝1，..，J}和麦克风信号Y[n]的情况下估计{h_j[n]；j＝1，.，J}，然后从麦克风信号Y[n]中减去回声E[n]，以呈现消除回声的麦克风信号D[n]。然而，四个参考声道x_1[n]，…，x_4[n]不是线性无关的，从而使得回声消除算法是不确定的。考虑两个扬声器呈现相同内容且该内容被单个麦克风接收的使用示例。在该示例中，已知系统不能识别它们的源，因为内容可能是由扬声器中的一个扬声器、另一个扬声器、或这两个扬声器呈现的。换言之，在存在不是线性无关的参考声道的多个扬声器的情况下，对于估计的回声路径h_j，m[n]不存在唯一最优解，并且不能从麦克风信号中最佳地消除回声信号。一些方法通过对信号进行非线性修改或通过向每个声道添加不相关的信号来减少参考信号之间的相关性。然而，这些方法经常导致信号的感知失真或者给信号增加了感知干扰或噪声。
在图2中，回声和反馈消除模块212将非唯一性分解成“虚拟”源而不是信号路径，其中参考声道的数目等于独立声源的数量而不是物理扬声器的数目。在图2的从前到后的加强中，虚拟源包括：
y_1[n]＝音乐左
y_2[n]＝音乐左
y_3[n]＝ICC输出
并且前部麦克风处的回声是：
E[n]＝y1[n]*g_1[n]+y2[n]*g_2[n]+y3[n]*g_3[n]
与以前的公式相比较，在下面的条件下传递函数是等同的：
g_1[n]＝h_1[n]+h_3[n](左前部扬声器+左后部扬声器)
g_2[n]＝h_2[n]+h_4[n](右前部扬声器+右后部扬声器)
g_3[n]＝h_3[n]+h_4[n](左后部扬声器+右后部扬声器)
其中g_1[n]表示从虚拟扬声器到前部麦克风202的传递函数，虚拟扬声器由左前部扬声器204A和左后部扬声器206A之和构成。
通过对三个源与从每个扬声器到该麦克风的四条路径进行建模，ICC系统减少了微处理器的计算，减少了存储器的使用(如随机存取存储器的消耗)，提高了回声和反馈消除性能，并允许使用不同的调谐常数和系数更新来应用于娱乐回声与加强反馈路径，因为这些源是分别建模的。此外，如图2所示，唯一性问题的挑战被很好地避免了，因为存在三个独立的参考，并且只要估计三个回声路径，所以解是确定性的。此外，系统可以将与车厢内的音频内容的回放(如，音乐、导航或话音识别提示等)相关联的外部虚拟源与内部虚拟源(例如，语音加强信号)相分离，该内部虚拟源是ICC系统的独立输出并可能导致反馈。这允许下文将进一步描述的进一步处理。
简言之，ICC系统按照S个虚拟独立信号源和M个麦克风来重新构建J个扬声器和M个麦克风情况下的多声道回声消除问题，其中在很多车辆中的音频系统配置中，S＜J。此外，尽管ICC系统的操作已经在时域中进行了描述；但是备选的ICC系统通过下述方式在频域中工作：通过快速傅里叶变换(FFT)将时域麦克风信号转换成频域信号，如本文所述地处理所呈现的频域子带，以及一旦如下文描述的消除或可选地抑制了回声则通过逆FFT将处理后的频带转换成时域信号。也可以使用利用滤波器组、小波、离散余弦变换或相关方法的备选子带分解方案来实现所描述的方法。
在又一备选方案中，ICC系统可以基于关于驱动扬声器的独立音频源的混合的先验知识(例如，存储在图5的非暂时性存储器504中的所存储的特性)来导出虚拟源(例如，线性独立的源)。基于已知的特性，虚拟源可被部分或完全地预定义。以及，在另一备选实施例中，呈现E[n]的虚拟源(例如y_1[n]，y_2[n]和y_3[n])中的每一个虚拟源的自适应规则可以不同。此外，每个虚拟源的回声和反馈消除模块212或回声消除器实例的自适应参数可以不同。本文中，术语“参数”指的是变量。例如，变量可以确定回声消除器收敛到回声信号的速度或者调谐回声消除器的速度，或者其可以包括阈值。术语“规则”指的是控制回声和反馈消除模块212的操作的规定过程。示例性规则可以创建：每当检测到语音中的不连续时段或间隙时，回声和反馈消除模块212停止适配。例如，规则可以允许当语音能量超过指示回声的存在的阈值参数时的回声消除器适配。这是例如当某个条件发生或被检测到时遵循的过程。
基于外部虚拟源与内部虚拟源的分离，在图1和2中也可以抑制残余回声。当ICC麦克风202拾取由诸如音乐之类的外部源造成的回声时，ICC系统可能通过使用强化信号呈现它们而将这些信号回放到车厢(先前的音乐帧)中。在这种情况下，车辆乘员将会听到原始的预期娱乐音频以及先前播放的延迟版本。
为了缓解这种情况，ICC系统可以通过图2的降噪和残余回声抑制模块214对外部源218发出的音频执行可选的回声抑制。当上文描述的线性回声消除212不足以显著衰减车厢内的回声时，可以向消除回声的麦克风信号应用非线性回声抑制或后置滤波，以通过降噪和残余回声抑制模块214显著移除残余回声。为了避免抑制期望的讲话者的语音(这会降低ICC系统的质量)，使用检测器来区分外部回声与加强信号的回声和车厢内的本地音频源发出的音频。
在图2中，降噪和残余回声抑制模块214可以基于在每个麦克风处每个虚拟源的预测的回声级别来激活。可选地，降噪和残余回声抑制模块214可以通过激活函数来激活，该激活函数是使用测量到的麦克风级别和噪声估计导出，所述噪声估计被与图5的非暂时性存储器504中存储的估计进行比较。在其他备选ICC系统中，可以使用消除回声的麦克风信号的测量到的级别来导出激活函数。在这个备选方案中，激活函数可被用于选择性地衰减回声分量，同时最小化对诸如本地语音之类的期望信号的衰减。
为了实现这种检测和抑制，ICC系统将估计出的能量分解为外部估计和内部估计。将能量E[n]分解为两部分呈现了：
E[n]＝E_ext[n]+E_int[n]，其中：
E_ext[n]＝y_1[n]*g_1[n]+…+y_R[n]*g_R[n]，
其中R＝外部源的数量
E_int[n]＝y_1[n]*g_1[n]+…+y_S[n]*g_S[n]，
其中S＝内部/加强源的数量。
在图2的从前到后的ICC加强中：
E_ext[n]＝y_1[n]*g_1[n]+y_2[n]*g_2[n]
E_int[n]＝y_3[n]*g_3[n]
如前所述，由回声和反馈消除模块212来估计g_1[n]、g_2[n]和g_3[n]。然后，ICC系统在信号E_ext[n]、E_int[n]、Y[n]和D[n]之间进行比较，并且呈现对下述各项的检测：外部回声、加强信号的回声、或由来自车厢内的本地音频源发出的音频(如驾驶员语音)。通过该检测，降噪和残余回声抑制模块214积极地衰减外部回声，并且轻微地衰减或通过在本地语音事件期间检测到的信号，这是物理扬声器到麦克风路径的已知回声消除器模型无法实现的。
在工作在频域的ICC系统中，系统使用离散傅里叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)或多种其它方法中的一种将E_ext[n]和Y[n]变换到频域中，以分别获得E_ext[k]和Y[k]，其中k是频点(frequency bin)索引。
在图1和2中，示例性的本地音频源(例如期望的讲话者)的检测器A[k]可以表示为：
A[k]＝{1；Y[k]＞＝beta*E_ext[k]
0；Y[k]＜beta*E_ext[k]}
其中beta是可调常数，在一些应用中是频率相关的。还可以执行噪声估计N[k]：
A[k]＝{1；Y[k]＞＝MAX(beta*E_ext[k]，alpha*N[k])
0；Y[k]＜MAX(beta*E_ext[k]，alpha*N[k])}
其中alpha是可调噪声高估因子。
当A[k]＝0时，回声抑制器可以使用多种方法中的一种(例如，通过维纳滤波器或频谱相减)向消除回声的麦克风信号D[k]应用乘法衰减。这可以包括时域和/或频域平滑以及用舒适噪声代替衰减的频点。
在没有检测到外部源的情况下，E_ext[k]＝0，并且A[k]将充当通路或用作噪声抑制器。也可以重新构建检测器，以对噪声和外部回声应用不同的衰减。在这些实施例中，例如，噪声被衰减预定级别(例如10dB)，而外部回声被衰减大得多的级别(例如预定噪声级别的多倍，如30dB)，以及此后以通过加法器添加的舒适噪声来替代。
当确定衰减级别时，降噪和残余回声抑制模块214还可以使用与消除回声的麦克风信号D[k]有关的信息。在一个示例性用例中，例如，如果目标回声降低量为约30dB，并且通过比较麦克风信号Y[k]与消除回声的麦克风信号D[k]，显然回声和反馈消除模块212将外部回声降低了10dB，则降噪和残余回声抑制模块214或后置滤波仅需要对消除回声的信号中的残余回声应用20dB的衰减。
回声抑制器也可以使用来自E_int[k]的信息。例如，如果E_int[k]的级别与麦克风信号Y[k]类似，则该条件是强反馈条件的指示，所述强反馈条件在不受控制的情况下可能会导致啸叫或振铃。在这种状态下，回声和反馈消除模块212可以通过动态级别增大所应用的回声消除的级别，或者备选地可以向加强信号应用均衡曲线。
在消除和抑制了回声的情况下，可选的自适应增益均衡模块216可以应用均衡和/或自适应增益。这里，均衡修改音调或音色，并且根据感测到的或估计的车厢内的环境噪声级别，自适应增益调节(例如，放大或衰减)由降噪和残余回声抑制模块214呈现的加强信号的级别。然后，分别通过信号加法器电路220L和220R将经适配和均衡的信号添加到由立体声信息娱乐源218发出的信号。此后，加强后的信号通过DAC 08转换成模拟信号，并通过两个后部扬声器206A和206B发送到后部区域106B中。
图3是用于语音加强的系统的示意表示。系统300是在车辆中使用的示例系统。示例系统配置包括一个或多个麦克风102、两个或更多个音频换能器104、回声和反馈处理器312、降噪和残余回声抑制处理器312以及自适应增益/均衡处理器316。一个或多个麦克风102可以捕获与音频源108和信息娱乐源218关联的音频信号，创建一个或多个捕获的音频信号302。回声和反馈处理器312通过对从每个源到每个麦克风的路径建模，而不是对从扬声器到麦克风的物理路径进行建模，来消除反馈和回声。回声和反馈处理器312基于这些模型估计车辆环境内的回声，并且从接收自一个或多个麦克风的信号中减去估计的回声。可选的降噪和残余回声抑制处理器314通过将外部虚拟源与内部虚拟源分离来抑制噪声和残余回声。通过计算从外部虚拟源和内部虚拟源到每个麦克风的所估计的回声路径，降噪和残余回声抑制处理器314估计在麦克风处接收到的回声(例如，能量级别)并且通过分类来区分外部回声、加强信号的回声以及车厢内的本地音频源。然后降噪和残余回声抑制处理器314基于相关联的分类来应用相应的抑制。自适应增益/均衡处理器316修改消除回声的信号的音调和音色，并且自适应增益响应于检测到的车辆100内的噪声的级别来调整由降噪和残余回声抑制处理器314呈现的加强信号的级别。然后，分别通过信号加法器电路220L和220R将经适配和均衡的信号添加到由立体声信息娱乐源218发出的信号。之后，加强信号被转换成模拟信号并通过扬声器108发送。也可以执行上述的一个或多个可选的增强。这些增强由执行上述功能的信号处理器执行。
图4是用于加强车辆中的语音的过程。该过程可以例如使用本文参考图1、2、3和5所描述的系统中的任一个来实现。该过程通过下述方式来加强语音：在404处，接收通过加强路径的先前加强的信号(来自先前的语音帧或段的加强信号)和信息娱乐信号。在406，该过程通过对从每个源到每个麦克风的路径进行建模来对车辆的声学环境进行建模，并且更新针对每个参考信号和每个麦克风的回声消除器系数。在对立体声信号和加强信号进行建模的从前到后的加强过程中，示例性过程对到麦克风的三条路径进行建模，该三条路径代表左右立体声声道以及先前语音或本地源段的加强信号。要在406中更新的回声消除器系数可以是针对每个麦克风和每个参考信号的有限脉冲响应(FIR)或无限脉冲响应(IIR)自适应滤波器系数。在上述示例中，存在三个参考信号、一个麦克风、以及因此在406中更新的三组回声消除器系数。在408处，该过程计算或估计从每个虚拟源贡献的回声，并将其从在麦克风处接收到的信号中减去。当在可选动作410和412处应用残余回声抑制和降噪时，该过程将外部虚拟源与内部虚拟源相分离，估计来自这些源的回声(例如，能量级别)，通过信号E_ext[n]、E_int[n]、Y[n]和D[n]之间的比较来对所估计的回声进行分类，以及向408的消除回声的信号应用降噪和/或残余回声抑制。在414处，可选的自适应增益和/或均衡修改音调和音色，并且自适应增益响应于检测到的车辆100中的噪声的级别来调整由动作412呈现的信号的级别。然后，在416，经适配和均衡的信号可被添加到由信息娱乐源发出的信号。
在备选系统和过程中，使用语音加强的一个或多个ICC系统可以同时工作。上文描述的主要示例使用驾驶员作为与位于驾驶员后面的一个或多个乘客交流的音频源。在从前到后的加强过程中，驾驶员也可以是听众，驾驶员后面的乘客可以成为音频源。在又一示例中，车厢中的第三排座椅可以包括具有语音加强的ICC系统，以在可以同时运行或操作的从前到后和从后到前的加强中与所有其他车辆乘员进行交流。在又一备选方案中，ICC系统同时执行一个或多个区域到区域加强，其中通过座位传感器或由车内照相机捕获的图像来检测被占用的区域，使得基本无回声的加强音频被从一区域到另一区域或从一座位到另一座位地交换。
图5是增强座位间通信的备选语音加强车内通信系统的框图。系统400包括处理器502、诸如存储器504之类的非暂时性介质(其内容可被处理器502访问)以及I/O接口506。存储器504可以存储指令，所述指令当由处理器502执行时使系统呈现如本文所述的与ICC相关联的一些或全部功能。例如，存储器504可存储指令，所述指令在由处理器502执行时使系统呈现与下述各项相关联的功能：回声和反馈消除212、可选的降噪和残余回声抑制214、可选的自适应增益和均衡216和/或上述其他可选增强中的一些或所有组合。此外，数据结构、临时变量和其他信息可以在数据存储设备510中存储数据。
处理器502可以包括单个处理器或多个处理器，该多个处理器可以被布置在单个芯片上，布置在多个设备上或分布在一个以上的系统上。处理器502可以是执行体现在存储器504或其它存储器中的计算机可执行指令或计算机代码以执行ICC系统的一个或多个特征的硬件。处理器502可以包括中央处理单元(CPU)，图形处理单元(GPU)，专用集成电路(ASIC)，数字信号处理器(DSP)，现场可编程门阵列(FPGA)，数字电路，模拟电路，微控制器，任何其它类型的处理器，或其任何组合。
所公开的存储器504或存储设备可以保留用于实现上述功能的可执行指令的有序列表。机器可读介质可以选择性地但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体介质。机器可读介质的示例的非穷尽列表包括：便携式磁盘或光盘、易失性存储器、诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)或数据库管理系统。存储器504可以包括单个设备或可设置在一个或多个专用存储器设备上或布置在处理器或其他类似设备上的多个设备。当功能或步骤被说成是“响应于”某功能或过程或“响应于”某功能或过程而出现时，作为该功能或消息的结果，该设备功能或步骤必然发生。功能或行为仅仅跟随或发生在另一个之后是不够的。此外，当功能指示回声消除时，通过从发送或接收的信号中减去估计的回声来消除回声；而当功能指示回声抑制时，通过衰减器降低回声信号的幅度。
存储器504还可存储计算机代码，如本文所述的回声和反馈处理器312、可选的降噪和残余回声抑制处理器314、以及可选的有源增益和/或均衡处理器316。计算机代码可以包括用处理器502可执行的指令。计算机代码可以用诸如C，C++，汇编语言，信道程序代码之类的计算机语言和/或任何计算机语言组合来编写。存储器504可以按照数据结构来存储信息，其例如包括呈现或估计回声信号级别的反馈和/或回声消除器系数。
I/O接口508可被用于连接诸如附加麦克风、音频换能器或扬声器之类的设备，并且接收来自与ICC系统通信或接口连接的其他本地源或远程源的外部输入508。
也可以响应于存储在非暂时性计算机可读介质中或之上的一个或多个逻辑集或指令集执行附图或所描述的功能、动作或任务。功能、动作或任务独立于特定类型的指令集、存储介质、处理器或处理策略，并且可以由单独或组合操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码等来执行。在一个实施例中，指令存储在可移除介质设备上以供本地或远程系统读取。在其他实施例中，逻辑或指令存储在远程位置以便通过计算机网络或通过无线或有形电话或通信线路传送。在其他实施例中，逻辑或指令可以存储在给定的计算机(例如CPU)内。
ICC系统和过程自然地加强语音，不会在车内引起失真或者添加噪声。车辆可以包括但不限于汽车、公共汽车、卡车、拖拉机、摩托车、自行车、三轮车、四轮车或其他轮车、大船、潜艇、小船或其他船舶、直升机、无人机、飞机或其他飞行器、火车、电车或其他有轨车辆、太空飞船或其他航天器，以及任何其他类型的车辆，无论是当前存在还是在本公开之后出现。换句话说，它包括用于运送人或物的设备或结构。
ICC系统是完全自动化的，因此加强的量持续适应所估计的车厢内的实际回声和噪声级别。因此，当经历不同的噪声条件时，立即且平稳地调整加强，驾驶员根本不需要操作任何控制。这是一种“一劳永逸”的技术，其可以安全地保持启用状态，以便在发现声音时或根据需要准备好工作。该系统消除了嚎叫以及不愉快的可察觉的回声效应。它在低延迟下工作，所以说话者只会感觉到他们的声音稍微大一点，不会感觉到延迟或听起来被处理过。该系统的低延迟操作加强了语音，因此不会可察觉地干扰直接的的非加强的语音。该系统旨在加强语音和衰减背景噪声，使得加强的消除了回声的噪声抑制的音频听起来是自然的，尽管存在处理。该系统不受其同时或并发操作(其在音乐环境中的操作)的影响，并且不会导致音乐或其他媒体回放的任何可察觉的失真。该系统可以实现在其他汽车系统(例如信息娱乐处理器和数字信号处理器或DSP)上或实现在其他汽车系统内，并与其他系统软件共存。该系统能够方便且快速适应不同的车辆和车厢类型以及不同的声学配置。
其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员在检查附图和详细描述后将是或将变得显而易见。预期所有这样的附加系统、方法、特征和优点被包括在本描述中，被包括在本公开的范围中，并且由后面的权利要求来保护。

Claims (20)

1.一种通过加强来增强语音的方法，包括：
捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；
将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；
估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及
响应于所估计的回声路径，通过减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个虚拟音频源是线性独立的音频源。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个虚拟音频源是根据存储在非暂时性存储器中的所存储的特性导出的，所述所存储的特性与对驱动多个扬声器的独立音频源的混合有关。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，由多个回声消除器实例来执行减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源的回声贡献，所述多个回声消除器实例执行多个适配规则，所述多个适配规则在所述多个虚拟源中的各个虚拟源之间是不同的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，由多个回声消除器实例来执行减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源的回声贡献，所述多个回声消除器实例应用多个适配参数，所述多个适配参数在所述多个虚拟源中的各个虚拟源之间是不同的。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个适配规则建立在音频条件出现或者检测到音频条件时执行的处理。
7.一种通过加强来增强语音的方法，包括：
捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；
将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；
估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及
响应于所估计的回声路径，通过抑制所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：将所述多个虚拟音频源分隔为外部虚拟源和内部虚拟源。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，抑制级别基于与存储在非暂时性存储器中的多个预定阈值的比较，所述比较呈现对下述各项的检测：外部回声、多个加强信号的回声、以及车厢内的多个本地音频源发出的音频。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，基于所述多个虚拟源中的每一个虚拟源在所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风处的所预测的回声级别来激活对所述一个或多个麦克风信号的处理。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，基于消除回声的麦克风信号的所测量的级别来激活对所述一个或多个麦克风信号的处理。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，基于激活函数来激活对所述一个或多个麦克风信号的处理，所述激活函数被用于选择性地衰减回声分量，同时最小化对期望信号的衰减。
13.一种编码有机器可执行指令的非暂时性机器可读介质，其中，所述机器可执行指令的执行被用于：
捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；
将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；
估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及
响应于所估计的回声路径，通过减去所述虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。
14.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述计算机程序代码还执行下述操作：在减去所述多个虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献之后，响应于所估计的回声路径，通过抑制所述多个虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的一个或多个麦克风信号。
15.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述多个虚拟音频源是线性独立的音频源。
16.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其中，所述多个虚拟音频源是根据存储在非暂时性存储器中的所存储的特性导出的，所述所存储的特性与对驱动多个扬声器的独立音频源的混合有关。
17.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其中，由回声消除器执行减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源的回声贡献，所述回声消除器执行多个适配规则，所述多个适配规则在所述多个虚拟源中的各个虚拟源之间是不同的。
18.一种编码有机器可执行指令的非暂时性机器可读介质，其中，所述机器可执行指令的执行被用于：
捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；
将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；
估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及
响应于所估计的回声路径，通过抑制所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。
19.一种通过加强来增强车辆中的语音的系统，包括：
多个麦克风，捕获一个或多个麦克风信号，所述一个或多个麦克风信号包含来自由一个或多个扬声器再现的扬声器信号的回声；
处理器，被编程为：将所述扬声器信号分解成多个虚拟音频源，其中，所述多个虚拟音频源的数量少于所述一个或多个扬声器的数量；
所述处理器还被编程为：估计从所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源到所述一个或多个麦克风中的每一个麦克风的回声路径；以及
所述处理器还被编程为：响应于所估计的回声路径，通过减去所述多个虚拟音频源中的每一个虚拟音频源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的麦克风信号。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：在减去所述多个虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献之后，响应于所估计的回声路径，通过抑制所述虚拟源中的每一个虚拟源对所述一个或多个麦克风的回声贡献来处理所捕获的音频信号。
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