CN113286227B - 用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法 - Google Patents
用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113286227B CN113286227B CN202110193516.2A CN202110193516A CN113286227B CN 113286227 B CN113286227 B CN 113286227B CN 202110193516 A CN202110193516 A CN 202110193516A CN 113286227 B CN113286227 B CN 113286227B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microphone
- signal
- noise
- correlation coefficient
- suppression
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 32
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 42
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 40
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 22
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 22
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- 208000016354 hearing loss disease Diseases 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000010370 hearing loss Effects 0.000 description 1
- 231100000888 hearing loss Toxicity 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
- H04R1/1083—Reduction of ambient noise
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
- H04R1/1091—Details not provided for in groups H04R1/1008 - H04R1/1083
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
- H04R1/406—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L25/00—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00
- G10L25/03—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the type of extracted parameters
- G10L25/06—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the type of extracted parameters the extracted parameters being correlation coefficients
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
- H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
- H04R25/407—Circuits for combining signals of a plurality of transducers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于抑制麦克风装置(2)的固有噪声的方法,麦克风装置包括第一麦克风(4)和第二麦克风(6),其中通过第一麦克风(4)从周围环境的声音信号(8)产生第一麦克风信号(x1),其中通过第二麦克风(6)从周围环境的声音信号(8)产生第二麦克风信号(x2),其中确定第一麦克风信号(x1)与第二麦克风信号(x2)之间的相关系数(24),并且其中,依据相关系数(24)抑制第一麦克风信号(x1)中或第二麦克风信号(x2)中的第一麦克风(4)和/或第二麦克风(6)的固有噪声。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法,麦克风装置包括第一麦克风和第二麦克风,其中通过第一麦克风从周围环境的声音信号产生第一麦克风信号,并且通过第二麦克风从周围环境的声音信号产生第二麦克风信号。
背景技术
听力设备通常用于补偿听力损失或一般性听力障碍。听力设备为此通常包括一个或多个麦克风,以用于从环境声音产生相应的麦克风信号。一个或多个产生的麦克风信号依据待补偿的听力障碍被处理,并且在此例如尤其特定于频带地被放大,以及经常经受噪声抑制,噪声抑制尤其也可以在使用定向麦克风(Richtmikrofnie)的情况下在两个或更多个麦克风信号中实现。根据一个或多个经处理的麦克风信号来产生输出信号,输出信号通过输出转换器、例如扬声器或骨传导听筒作为输出声音信号被输出至听力设备的佩戴者的听觉器官。
在信号处理中,经常会增强特别安静的信号。这可以一方面在将有关的信号份额识别为有用信号(例如安静的说话)之后进行,但在此也可能会使干扰噪声一起增强,即被放大用以输出,尤其在周围环境中同时存在有用信号时,在周围环境中,定向麦克风应当尽可能小地影响空间听觉。
然而在放大安静的信号时,也可以一起放大并且因此在输出声音信号中一起输出一个或多个麦克风的电子或电声导致的固有噪声,由此可能损害音质。如果由于环境声音在麦克风信号中产生的信号份额比麦克风的固有噪声更强,则所述信号份额会掩盖固有噪声,因此,该固有噪声大多仅在输出声音信号中的很小的音量的情况下可感知到。
听力设备因此经常使用用于抑制固有噪声的算法,所述算法大多依据测得的或估计的声音电平和/或干扰噪声电平起作用。在此,核心问题是识别待抑制的固有噪声或区分固有噪声与电平很小的其他信号。
发明内容
因此,本发明所要解决的技术问题在于,说明一种用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法,所述方法尽可能精确地抑制提到的固有噪声,并且在此即使在信号电平很小的情况下也尽可能不影响由麦克风装置从环境声音产生的声音。
根据本发明,上述技术问题通过用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法来解决,麦克风装置包括第一麦克风和第二麦克风,其中,通过第一麦克风从环境的声音信号产生第一麦克风信号,其中,通过第二麦克风从环境的声音信号产生第二麦克风信号,其中,确定第一麦克风信号与第二麦克风信号之间的相关系数,并且其中,依据相关系数抑制第一麦克风信号中或第二麦克风信号中的第一麦克风和/或第二麦克风的固有噪声。有利的和部分有创造性的设计方案是随后的描述和本发明的主题。
术语“麦克风”当前通常包括任意形式的电声转换器,所述电声转换器根据其概念和结构形式适用和设计用于,从环境的声音信号产生电信号,在该电信号中,电压波动和/或电流波动和/或功率波动至少近似相应于通过声音信号提供的空气压力的波动。通过这样的电声转换器产生的电信号相应在此通常被称为麦克风信号。在此尤其地,在更窄或实际的意义中,作为第一和第二麦克风还包括以下麦克风:在所述麦克风中,借助薄膜将变化的空气压力的振动转换为电压信号作为麦克风信号。在此,麦克风装置(其包括第一麦克风和第二麦克风,并且必要时还包括另外的麦克风)尤其布置在听力设备中或通信设备中、例如电话或耳机中。
相关系数尤其包括以下任意参量,其能够实现关于第一麦克风信号和第二麦克风信号之间的统计关系的定量说明,并且尤其说明了,第一麦克风信号在其幅度波动和其相位中,以何种程度类似于第二麦克风信号。在此优选地,相关系数是标准化的参量,即采用0至1或-1至+1的值范围,其中,如果第一麦克风信号与第二麦克风信号精确一致,则采用+1的值。特别地,用于第一麦克风信号x1与第二麦克风信号x2之间的相关性的相关系数是以下形式:
x2=α·x1+(1–α)·x2’,其中x2’≠x1
α对1单调。
麦克风装置的固有噪声在此尤其包括第一麦克风和/或第二麦克风的固有噪声,其中,尤其可以通过必要时根据情况发生的噪声或相应的麦克风的电子和/或电声部件的基本噪声给出这样的固有噪声。固有噪声尤其是可以与在有关的麦克风上出现的声音信号无关地出现并且尤其可以即使在完全屏蔽有关的麦克风以防任何外部的声音时也得到保持的噪声。
第一麦克风信号中或第二麦克风信号中的固有噪声的抑制在此意味着,要么抑制进入第一麦克风信号中的第一麦克风的固有噪声,要么抑制进入第二麦克风信号中的第二麦克风的固有噪声,要么抑制在两个提到的麦克风信号中的两个提到的麦克风的固有噪声。在此,依据相关系数对所提到的固有噪声的抑制尤其意味着,针对激活和/或抑制强度的程度考虑相关系数的值。
因此,可以有利地利用这样的事实,即特别地,在大多数情况下,碰撞在麦克风装置上的电平强的声音信号可以分配给一个或几个清晰定位的声音源。因此,通过环境声音产生的信号贡献具有高的相关性。与此相反,两个麦克风信号中的分别基于两个麦克风的固有噪声的信号贡献是不相关的,因为噪声所基于的物理和电子机制是彼此独立的。因此,对于足够低的相关性(相应由所属的相关系数的值确定),两个麦克风信号的一个中、优选两个麦克风信号和/或由两个麦克风信号形成的总信号和/或定向信号中的固有噪声的抑制被激活,并且特别地对于足够高的相关性被去激活。此外,优选反序的函数也可以依据相关系数来控制抑制的程度,从而对于相关性的减小,假定麦克风信号中的固有噪声的份额更强,并且相应更强地抑制固有噪声。
在此尤其地,以相关系数的所提到的依赖关系来将对固有噪声的抑制应用于借助麦克风装置产生的定向信号,其中,优选通过第一麦克风信号与第二麦克风信号的尤其在时间上错开的叠加来产生定向信号。两个麦克风的一个或两个中的固有噪声随后直接在产生的定向信号中被抑制。在此利用的是,两个麦克风中的固有噪声不相关地形成(大多具有相对时间恒定的幅度),从而在由两个麦克风信号产生的定向信号中首先无法有效地抑制固有噪声,并且因此相反地,根据相关系数的抑制允许噪声行为的持续的改进。
特别地,因此,即使在所提到的定向信号的弱的定向作用中(甚至在第一和第二麦克风信号的单向叠加的情况下)也可以抑制固有噪声,因为对于抑制本身来说,定向作用是不需要的,而是当根据相关系数识别固有噪声时,例如可以借助也可应用于单向信号的频谱减法和/或维纳滤波器(Wiener-Filter)实现。固有噪声的这样的抑制尤其也可以被直接应用于两个麦克风信号。
在此优选地,相关系数被确定为,使得第一和第二麦克风信号中的信号贡献相对彼此的可能的时间延迟被考虑为与运行时间相关,并且尤其被消除,该时间延迟基于两个麦克风中的一个上的声音信号由于两个麦克风之间的关于声音源的声学的运行时间差异导致的时间延迟的碰撞。这例如可以通过两个麦克风信号的互相关函数实现,互相关函数关于时间变量被最大化。
抑制本身在此尤其可以借助自身已知的噪声抑制方法实现,即例如通过维纳滤波器实现。这样的固有噪声抑制方法在US 2018/0 139 546A1中描述,在本申请中完全参考其公开内容。相反地,抑制也可以通过频带式的抑制依据待假定的麦克风的固有噪声的频谱实现。在此尤其也可以依据相关系数实施对噪声背景的估计(如其例如可以针对维纳滤波器实现的),以便可以更精确地估计两个麦克风信号中的、通过麦克风的固有噪声导致的那些信号贡献。
优选地,当相关系数低于预设的下边界值时,应用固有噪声的抑制。尤其地,当相关系数超过预设的上边界值时,应用固有噪声的抑制。为了通过应用固有噪声的抑制来限制对音质的可能的损害,本申请局限于由于相关系数确定明显存在固有噪声的情况。
有利地,以相关系数的渐进的和尤其反序的依赖关系来调节固有噪声的抑制的程度。这尤其意味着,越强地应用固有噪声的抑制,则相关系数的值越小。在此,固有噪声抑制的应用与相关系数的函数依赖关系也可以附加地设置边界值,用于激活或完全去激活。抑制的程度在此尤其可以受到待应用于第一或第二麦克风信号的放大因子的影响,放大因子例如可以通过维纳滤波器确定。在这种情况下,维纳滤波器可以设置相应的放大因子或衰减因子,其在相关系数进一步减小时附加地减小。
证实为有利的是,针对多个频带确定用于相应的频带的相关系数,并且依据针对频带确定的相关系数来抑制有关的频带中的第一麦克风信号的信号份额中或有关的频带中的第二麦克风信号的信号份额中的第一麦克风和/或第二麦克风的固有噪声。这尤其意味着,频带式地实施该方法,因为在频带中,仅根据有关的频带的信号份额确定第一和第二麦克风信号之间的相关系数,并且尤其可以频带式地预设用于激活和/或去激活抑制的相关系数的边界值。针对有关的频带单独地抑制固有噪声,即尤其例如可以根据相应的频带中的信号贡献(例如通过信号电平和干扰电平)确定用于不同的频带的不同的维纳放大因子,并且根据在相应的频带中确定的相关系数进一步减小所述维纳放大因子。该减小在此可以被应用于相应的频带中的麦克风信号的信号份额,或被应用于在有关的频带中存在的、根据两个麦克风信号形成的加权的总信号和/或定向信号的信号份额。
适宜地,将协方差和/或相干性和/或互相关性用作相关系数。在此,对于所使用的相关系数,优选在适当的时间窗上实施第一和第二麦克风信号的信号分量或频谱功率密度的积分。尤其地,相关系数在其产生时尽可能地消除了两个麦克风信号中的可能的时间延迟,从而这样的时间延迟没有或尽可能仅可忽略地包含在相关系数中,所述时间延迟仅基于声音信号关于第一和第二麦克风的运行时间差异。相关系数在此尤其可以关于时间变量被最大化。
在有利的设计方案中,针对第一麦克风信号和/或针对第二麦克风信号确定有用信号电平和/或频谱功率密度和/或噪声电平和/或噪声背景的噪声功率参量,并且附加地依据所确定的有用信号电平或频谱功率密度或噪声电平或噪声功率参量来控制对麦克风装置的固有噪声的抑制。在此,可能在频带中的噪声功率或噪声功率频谱例如可以被用作噪声功率参量。
一个或多个所提到的电平值或频谱/功率参量在此可以一方面被用于例如在维纳滤波器的情况下确定固有噪声的抑制因子,另一方面也被考虑用于激活或去激活抑制本身。例如,可以根据有用信号电平和噪声电平确定信噪比(“Signal-to-Noise-Ratio”,SNR),并且在高的SNR和低的相关性的情况下推断出高份额的固有噪声。在小的信号电平和小的相关性的情况下同样可以推断出高份额的固有噪声。另一方面,在小的相关性的情况下,高的信号电平可以指出外部的噪声信号、例如风噪声。
优选地,借助维纳滤波器、尤其通过将维纳滤波器应用于第一和第二麦克风信号或应用于根据第一和第二麦克风信号形成的加权的总信号和/或定向信号来抑制麦克风装置的固有噪声。在此例如可以通过两个麦克风信号的时间延迟的、可能加权的叠加来形成所提到的定向信号。在也可以通过其他的方法来抑制固有噪声期间,可以根据相关系数特别简单地控制维纳滤波器,因为如果尤其在信号中没有识别到有用信号份额,则维纳滤波器必要时频带式地相应输出待应用于具体的信号的放大因子,借助该放大因子从有关的信号中淡出待抑制的噪声。这样的放大因子可以以简单的方式与取决于相关系数的控制函数相乘或凸组合。在此尤其可以利用的是,麦克风的固有噪声的幅度频谱是已知的,或可以通过测量和/或估计提前获得。附加的关于噪声信号的信息可以用作维纳滤波器的输入参量,用以实现特别有效的抑制。
在此优选地,将一方面有用信号电平和/或频谱功率密度以及另一方面噪声电平和/或噪声功率参量用作维纳滤波器的输入参量,其中,依据相关系数将维纳滤波器应用于第一麦克风信号和/或第二麦克风信号。尤其地,如上面描述的那样,维纳滤波器与取决于相关系数的控制函数相乘或凸组合,其中控制函数优选针对低于下边界值的相关系数的值具有几乎1或刚好1的值,这相应于固有噪声的抑制的激活,和/或针对高于上边界值的相关系数的值具有几乎0或刚好0的值,这相应于抑制的去激活。控制函数在此尤其可以针对在下边界值和上边界值之间的相关系数的值连续或部分连续地在1和0之间内插。固有噪声的抑制的激活尤其也可以附加地取决于噪声电平和/或有用信号电平,优选通过控制函数中具有提到的依赖关系的相应的附加项。
优选地,通过该方法抑制听力设备的两个麦克风的固有噪声。在现代的听力设备中,越来越多地使用两个或更多个麦克风,以便能够借助定向麦克风分离不同的声音信号,和/或能够选择性地衰减或增强它们。在此,在使用听力设备时,在尽可能大的动态范围内,尽可能高的信号质量是很重要的。该方法因此针对具有至少两个麦克风的听力设备允许,当麦克风的固有噪声由于相应的环境声音进入可感知范围中并且由此可能损害信号质量时,可靠地抑制该固有噪声。尤其地,听力设备中的两个麦克风的相对距离(在相对于出现的波长的长度标尺内)在此通过相关系数允许特别精确地分离固有噪声与麦克风信号中的声音导致的噪声。在此尤其使用听力设备的单个单元、即单耳听力设备,或在双耳听力设备系统的情况下使用局部的(由用户佩戴在耳朵上的)听力设备,其中麦克风装置的两个麦克风布置在听力设备中,并且尤其布置在听力设备的壳体内。
本发明还涉及一种具有麦克风装置和控制单元的听力设备,其中麦克风装置包括第一麦克风和第二麦克风,第一麦克风用于从周围环境的声音信号产生第一麦克风信号,第二麦克风用于从周围环境的声音信号产生第二麦克风信号,并且其中,控制单元被设计为,根据前面描述的方法抑制麦克风装置的固有噪声。根据本发明的听力设备共享根据本发明的方法的优点。针对该方法和其扩展方案说明的优点可以类似地转用至听力设备。控制单元在此尤其被设计为用于接收第一和第二麦克风信号,并且用于实施该方法的相应的信号处理步骤。
附图说明
随后根据附图详细阐述本发明的实施例。在此分别示意性地:
图1以框图示出了听力设备,其具有两个麦克风和用于抑制麦克风的固有噪声的维纳滤波器,并且
图2以图表示出了用于根据图1的维纳滤波器的、依赖于相关系数的控制函数。
彼此相应的部分和参量在所有附图中始终具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以框图示出了听力设备1,其具有麦克风装置2。麦克风装置2在此包括第一麦克风4和第二麦克风6。第一麦克风4被设计为,从听力设备1的周围环境的声音信号8产生第一麦克风信号x1。相应地,第二麦克风6被设计为,从听力设备1的周围环境的声音信号8产生第二麦克风信号x2。第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2被输送至控制单元10,控制单元具有未详细示出的以一个或多个信号处理器、RAM模块等形式的计算和存储器件,并且在计算和存储器件中,两个麦克风信号x1、x2在考虑到听力设备1的用户的待补偿的听力障碍的情况下被处理。
由控制单元10从第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2通过所提到的信号处理产生输出信号12,输出信号通过听力设备1的输出转换器(当前通过扬声器14提供)转换为输出声音信号16。将输出声音信号16输送至听力设备1的佩戴者的听觉器官。在此尤其地,作为输出转换器也可以使用骨传导听筒或任意其他的电声转换器,其被设计为用于从输出信号12产生声音信号。
在控制单元10中,从第一麦克风信号x1分支出第一副信号路径18,并且从第二麦克风信号x2分支出第二副信号路径20。第一和第二副信号路径18、20被输送至固有噪声抑制装置22,固有噪声抑制装置在控制单元10中例如可以作为相应的软件模块或也通过相应的固定出现的电路(例如作为ASIC)实现。在固有噪声抑制装置22中,根据第一麦克风信号x1(如其在第一副信号路径18中存在的那样)并且根据第二麦克风信号x2(如其在第二副信号路径20中存在的那样)形成相关系数24。
例如,相关系数24可以是两个麦克风信号的互相关函数,该互相关函数关于所述函数的时间变量被最大化,并且必要时以适当的方式被标准化。两个麦克风信号x1、x2的交叉功率谱同样可以被用作相关系数24,交叉功率谱必要时能够适当地被标准化。
第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2此外在控制单元10中通过定向麦克风32被处理为临时的输出信号11。从临时的输出信号11分支出另外的副信号路径13,并且其被输送至固有噪声抑制装置22,固有噪声抑制装置此外具有维纳滤波器26。例如在US 2018/0139546A1中示出这样的维纳滤波器。现在,在固有噪声抑制装置22中,从副信号路径13中的临时的输出信号11的信号份额,频带式地确定有用信号电平28和噪声功率30。在此已经可以在定向麦克风32之前借助滤波器组(未详细示出)划分为各个频带。根据有用信号电平28和噪声功率30,在维纳滤波器26中借助滤波函数f(其变量是两个提到的参量)确定放大因子w,根据放大因子,通过相应乘以临时的输出信号11来抑制临时的输出信号11中的第一麦克风4和/或第二麦克风6的固有噪声。
在此,依据控制函数s实现将放大因子w用于抑制所提到的固有噪声,两个麦克风信号x1、x2的相关系数24作为变量进入该控制函数。因此,从维纳滤波器26的放大因子w和控制函数形成放大因子w’。控制函数s在此优选的是,对于第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2之间的高相关性,仅将放大因子w略微应用于或完全不应用于临时的输出信号11,因为在这种情况下假定,在临时的输出信号11中并且因此也在所提到的麦克风信号x1、x2中的本身很大的噪声份额来自于声音信号8中的干扰噪声。因此,麦克风装置2(两个麦克风4、6中的至少一个)的固有噪声(如果完全存在的话)通过声音信号8的相应的信号份额来标记。在这样的情况下,控制函数s具有0或近似0的值。然而,如果根据相关系数24确定,在第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2之间不存在明显的相关性,则假定,两个麦克风信号x1、x2中的明显的并且相互不相关的信号份额来自于麦克风装置2的固有噪声。相应地设置控制函数s的值,使得将放大因子w(几乎)完全应用于从两个麦克风信号x1、x2产生的、临时的输出信号,并且因此使得放大因子w的相应的贡献(几乎)完全进入实际应用的放大因子w’。控制函数s的值因此是1或近似1。在此,通过将放大因子w应用于相应的频带中的临时的输出信号11形成输出信号12,输出信号此外还可以在通过扬声器14转换为输出声音信号16之前经受另外的未详细示出的信号处理步骤。
图2示意性示出了控制函数s与相关系数24的依赖关系的走向。标准化的相关系数24在此作为函数s的变量具有0至1之间的值,其中0表示完全不相关的麦克风信号,并且1表示完全相关的麦克风信号x1、x2。在纵坐标上绘制的控制函数s在他那一侧呈现0至1之间的值,其中在值为1的情况下,根据按照图1的维纳滤波器26,在那里产生的放大因子w完全被应用于两个麦克风信号x1、x2,并且对于控制函数s的值为0来说,完全停止这样的应用。对于相关系数24的最大为下边界值GU的值来说,控制函数s在此具有值1。下边界值GU因此是通过相关系数24测量的相关性的值,低于该值,两个麦克风信号x1和x2被假定为充分不相关的,用以安全地确定固有噪声。对于相关系数24高于上边界值GO的值来说,控制函数s具有值0,从而由此完全停止通过在根据图1的维纳滤波器26中确定的放大因子w对固有噪声的抑制。在下边界值GU和上边界值GO之间,连续内插控制函数s,其在图2所示的示例中是线性的,然而也可以具有其他的走向,只要该走向保持反序(控制函数s的走向在此尤其也可以逐级地从1下降到0)。在此要注意的是,相关系数24仅由于相应的标准化被局限于0至1之间的值;其他的定义范围是可想到的。
在此,控制函数s附加地还可以具有信号电平和/或噪声电平的当前未详细示出的依赖关系,该依赖关系的形式类似于根据图2所示的与相关系数24的依赖关系的走向,即尤其针对低的信号电平和/或噪声电平设置放大因子w的完全的应用,并且针对高的信号电平和/或噪声电平(高于预设的上边界值)设置固有噪声抑制的完全的停止。
现在,针对确定的相关系数24的值的相应的控制函数s的值,例如通过以下形式的凸组合,被应用于由维纳滤波器确定的放大因子w,
w’=w·s+(1–s),
并且这样确定的放大因子w’被应用于根据第一麦克风信号x1和第二麦克风信号x2形成的定向信号(临时的输出信号11)。用于补偿听力设备1的佩戴者的听力障碍的特定于听力设备的信号处理装置32优选在固有噪声抑制装置22之后进行,以便通过随后的放大不会附加地一起放大麦克风装置2的可能的固有噪声,并且因此尽可能最小化麦克风装置2的可能的固有噪声到输出信号12的输入。
虽然本发明在细节上通过优选的实施例详细说明和描述,但本发明并不局限于该实施例。本领域技术人员可以从中推导出其他的变型方案,而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
1 听力设备
2 麦克风装置
4 第一麦克风
6 第二麦克风
8 声音信号
10 控制单元
11 临时的输出信号
12 输出信号
13 (另外的)副信号路径
14 扬声器
16 输出声音信号
18 第一副信号路径
20 第二副信号路径
22 固有噪声抑制装置
24 相关系数
26 维纳滤波器
28 有用信号电平
30 噪声功率
32 定向麦克风
f 滤波函数
GU 下边界值
GO 上边界值
s 控制函数
x1 第一麦克风信号
x2 第二麦克风信号
w 放大因子
w’ 放大因子
Claims (5)
1.一种用于抑制麦克风装置(2)的固有噪声的方法,所述麦克风装置包括第一麦克风(4)和第二麦克风(6),
其中,通过第一麦克风(4)从周围环境的声音信号(8)产生第一麦克风信号(x1),
其中,通过第二麦克风(6)从周围环境的声音信号(8)产生第二麦克风信号(x2),
其中,确定第一麦克风信号(x1)与第二麦克风信号(x2)之间的相关系数(24),
其中,依据所述相关系数(24)抑制第一麦克风信号(x1)中或第二麦克风信号(x2)中的第一麦克风(4)和/或第二麦克风(6)的固有噪声,
其中,当所述相关系数(24)低于预设的下边界值(GU)时,应用固有噪声的抑制,
其中,以相关系数(24)的渐进依赖关系来调节固有噪声的抑制的程度,其中所述渐进依赖关系意味着,越强地应用固有噪声的抑制,则相关系数的值越小,
其中,针对第一麦克风信号(x1)和/或针对第二麦克风信号(x2)确定有用信号电平(28)和/或频谱功率密度和/或噪声电平和/或噪声功率参量(30),
其中,附加地依据所确定的有用信号电平(28)或频谱功率密度或噪声电平或噪声功率参量(30)来控制对麦克风装置(2)的固有噪声的抑制,
其中,借助维纳滤波器(26)抑制麦克风装置(2)的固有噪声,
其中,将一方面有用信号电平(28)和/或频谱功率密度以及另一方面噪声电平和/或噪声功率参量(30)用作维纳滤波器(26)的输入参量,并且
其中,依据相关系数(24)将所述维纳滤波器(26)应用于第一麦克风信号(x1)和/或第二麦克风信号(x2)。
2.根据权利要求1所述的方法,
其中,针对多个频带确定用于相应的频带的相关系数(24),并且
其中,依据针对频带确定的相关系数(24)抑制有关的频带中的第一麦克风信号(x1)的信号份额中或有关的频带中的第二麦克风信号(x2)的信号份额中的第一麦克风(4)和/或第二麦克风(6)的固有噪声。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,将协方差和/或相干性和/或互相关性用作相关系数(24)。
4.根据权利要求1或2所述的方法,所述方法用于抑制听力设备(1)的两个麦克风(4、6)的固有噪声。
5.一种具有麦克风装置(2)和控制单元(10)的听力设备(1),
其中,所述麦克风装置(2)包括第一麦克风(4)和第二麦克风(6),所述第一麦克风用于从周围环境的声音信号(8)产生第一麦克风信号(x1),所述第二麦克风用于从周围环境的声音信号(8)产生第二麦克风信号(x2),并且
其中,所述控制单元(10)被设计为,按照根据前述权利要求中任一项所述的方法抑制麦克风装置(2)的固有噪声。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020202206.2 | 2020-02-20 | ||
DE102020202206.2A DE102020202206A1 (de) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | Verfahren zur Unterdrückung eines Eigenrauschens einer Mikrofonanordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113286227A CN113286227A (zh) | 2021-08-20 |
CN113286227B true CN113286227B (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=77175886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110193516.2A Active CN113286227B (zh) | 2020-02-20 | 2021-02-20 | 用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11540042B2 (zh) |
CN (1) | CN113286227B (zh) |
DE (1) | DE102020202206A1 (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004008804A1 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Electronic devices, methods of operating the same, and computer program products for detecting noise in a signal based on a combination of spatial correlation and time correlation |
DE102004010863B3 (de) * | 2004-03-05 | 2005-10-20 | Siemens Audiologische Technik | Hörgerät mit mehreren Mikrofonen |
EP2196988A1 (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-16 | Harman/Becker Automotive Systems GmbH | Determination of the coherence of audio signals |
CN102254563A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 上海聪维声学技术有限公司 | 用于双麦克风数字助听器的风噪声抑制方法 |
CN102404671A (zh) * | 2010-09-07 | 2012-04-04 | 索尼公司 | 噪音去除装置与噪音去除方法 |
CN103117064A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-05-22 | 斯凯普公司 | 处理信号 |
DE102011086728A1 (de) * | 2011-11-21 | 2013-05-23 | Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. | Hörvorrichtung mit einer Einrichtung zum Verringern eines Mikrofonrauschens und Verfahren zum Verringern eines Mikrofonrauschens |
WO2013160735A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Sony Mobile Communications Ab | Noise suppression based on correlation of sound in a microphone array |
CN110121889A (zh) * | 2016-09-16 | 2019-08-13 | 高途乐公司 | 基于不相关噪声检测来从多个麦克风生成音频信号 |
CN110267160A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 潍坊歌尔电子有限公司 | 声音信号处理方法、装置及设备 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8949120B1 (en) * | 2006-05-25 | 2015-02-03 | Audience, Inc. | Adaptive noise cancelation |
JP5214824B2 (ja) * | 2009-07-15 | 2013-06-19 | ヴェーデクス・アクティーセルスカプ | 補聴器システムにおける適応的風切音抑制のための方法および処理ユニットならびに補聴器システム |
US8538035B2 (en) * | 2010-04-29 | 2013-09-17 | Audience, Inc. | Multi-microphone robust noise suppression |
CN104602163B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-12-01 | 歌尔股份有限公司 | 主动降噪耳机及应用于该耳机的降噪控制方法和系统 |
-
2020
- 2020-02-20 DE DE102020202206.2A patent/DE102020202206A1/de active Pending
-
2021
- 2021-02-20 CN CN202110193516.2A patent/CN113286227B/zh active Active
- 2021-02-22 US US17/181,098 patent/US11540042B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004008804A1 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Electronic devices, methods of operating the same, and computer program products for detecting noise in a signal based on a combination of spatial correlation and time correlation |
DE102004010863B3 (de) * | 2004-03-05 | 2005-10-20 | Siemens Audiologische Technik | Hörgerät mit mehreren Mikrofonen |
EP2196988A1 (en) * | 2008-12-12 | 2010-06-16 | Harman/Becker Automotive Systems GmbH | Determination of the coherence of audio signals |
CN102254563A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 上海聪维声学技术有限公司 | 用于双麦克风数字助听器的风噪声抑制方法 |
CN102404671A (zh) * | 2010-09-07 | 2012-04-04 | 索尼公司 | 噪音去除装置与噪音去除方法 |
CN103117064A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-05-22 | 斯凯普公司 | 处理信号 |
DE102011086728A1 (de) * | 2011-11-21 | 2013-05-23 | Siemens Medical Instruments Pte. Ltd. | Hörvorrichtung mit einer Einrichtung zum Verringern eines Mikrofonrauschens und Verfahren zum Verringern eines Mikrofonrauschens |
WO2013160735A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Sony Mobile Communications Ab | Noise suppression based on correlation of sound in a microphone array |
CN110121889A (zh) * | 2016-09-16 | 2019-08-13 | 高途乐公司 | 基于不相关噪声检测来从多个麦克风生成音频信号 |
CN110267160A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 潍坊歌尔电子有限公司 | 声音信号处理方法、装置及设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102020202206A1 (de) | 2021-08-26 |
CN113286227A (zh) | 2021-08-20 |
US20210266657A1 (en) | 2021-08-26 |
US11540042B2 (en) | 2022-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107484080B (zh) | 音频处理装置及用于估计声音信号的信噪比的方法 | |
Cornelis et al. | Performance analysis of multichannel Wiener filter-based noise reduction in hearing aids under second order statistics estimation errors | |
EP3509325A2 (en) | A hearing aid comprising a beam former filtering unit comprising a smoothing unit | |
CN110035367B (zh) | 反馈检测器及包括反馈检测器的听力装置 | |
EP1742509B1 (en) | A system and method for eliminating feedback and noise in a hearing device | |
US7876918B2 (en) | Method and device for processing an acoustic signal | |
US11218814B2 (en) | Method of operating a hearing aid system and a hearing aid system | |
AU2005232314B2 (en) | Feedback compensation in a sound processing device | |
US9532149B2 (en) | Method of signal processing in a hearing aid system and a hearing aid system | |
US10117029B2 (en) | Method of operating a hearing aid system and a hearing aid system | |
CN105491495B (zh) | 基于确定性序列的反馈估计 | |
Marquardt et al. | Interaural coherence preservation for binaural noise reduction using partial noise estimation and spectral postfiltering | |
CN113825076B (zh) | 用于包括听力装置的听力系统的与方向相关抑制噪声的方法 | |
JP2016515342A (ja) | ノイズ低減法、およびシステム | |
US7574012B2 (en) | Hearing aid with noise suppression, and operating method therefor | |
WO2019086432A1 (en) | Method of operating a hearing aid system and a hearing aid system | |
Marquardt et al. | Optimal binaural LCMV beamformers for combined noise reduction and binaural cue preservation | |
WO2022106196A1 (en) | Method of suppressing acoustic feedback in a binaural hearing aid system | |
CN113286227B (zh) | 用于抑制麦克风装置的固有噪声的方法 | |
EP1519626A2 (en) | Method and device for processing an acoustic signal | |
CN107113517B (zh) | 操作助听器系统的方法和助听器系统 | |
US20240147169A1 (en) | A hearing aid system and a method of operating a hearing aid system | |
US20240284127A1 (en) | Hearing aid including wind noise reduction | |
US20240251209A1 (en) | Method for operating a hearing instrument and hearing instrument | |
US20220240026A1 (en) | Hearing device comprising a noise reduction system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |