DE102013006163A1

DE102013006163A1 - Störgeräuschbeseitigungsverfahren

Info

Publication number: DE102013006163A1
Application number: DE102013006163A
Authority: DE
Inventors: Lei Chen; Yu-Chieh Lai; Chun-Ren Hu; Hann-Shi TONG
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-11-14
Also published as: TWI543149B; CN105741847A; CN103426433B; US9280984B2; US20160140977A1; CN103426433A; TW201346889A; US20130304463A1; US9711164B2

Abstract

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein Störgeräuschbeseitigungsverfahren für eine elektronische Vorrichtung vor. Das Verfahren weist Folgendes auf: Empfangen eines Audiosignals; Anwenden eines schnellen Fourier-Transformationsvorgangs auf das Audiosignal, um ein Klangspektrum zu erzeugen; Erfassen eines ersten Spektrums zugehörig zu einem Störgeräusch und eines zweiten Spektrums zugehörig zu einem menschlichen Stimmensignal aus dem Klangspektrum; Schätzen einer Mittelfrequenz gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum; und Anwenden eines Hochpassfiltervorgangs auf das Klangspektrum gemäß der Mittelfrequenz.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Störgeräuschbeseitigungsverfahren und insbesondere auf ein Störgeräuschbeseitigungsverfahren für eine tragbare Vorrichtung.
Beschreibung der verwandten Technik
Tragbare Vorrichtungen, wie beispielsweise Smartphones, Tabletcomputer oder PDAs (PDAs = Personal Digital Assistants) sind Notwendigkeiten im Geschäftsleben oder für die persönliche Verwendung geworden. Mehr und mehr Benutzer verwenden eine tragbare Vorrichtung, um ein Video aufzunehmen oder eine Sprachnachricht aufzuzeichnen. Die allgemeine, tragbare Vorrichtung unterstützt die Störgeräuschbeseitigung für die Stimme, die von dem Mikrofon der tragbaren Vorrichtung empfangen wird, nicht, und Windstörgeräusche können die Qualität der aufgezeichneten Stimme verschlechtern, und zwar unabhängig davon, ob sich der Benutzer drinnen oder draußen befindet. Wenn sich ein Benutzer draußen befindet, wird das Mikrofon leicht durch das Windstörgeräusch beeinträchtigt. Wenn sich der Benutzer drinnen befindet, wird das Mikrofon leicht durch das reflektierte Stimmensignal beeinträchtigt. Die Störgeräuschunterdrückungsverfahren für das Windstörgeräusch und das reflektierte Stimmensignal sind unterschiedlich und sind nicht in einfacher Weise in der tragbaren Vorrichtung zu integrieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein Störgeräuschbeseitigungsverfahren für eine elektronische Vorrichtung vor. Das Verfahren weist Folgendes auf: Empfangen eines Audiosignals; Anwenden eines schnellen Fourier-Transformationsbetriebs auf dem Audiosignal, um ein Klangspektrum zu erzeugen; Erfassen eines ersten Spektrums zugehörig zu einem Störgeräusch und eines zweiten Spektrums zugehörig zu einem menschlichen Stimmensignal aus dem Klangspektrum; Schätzen einer Mittelfrequenz gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum; und Anwenden eines Hochpassfilterbetriebs auf das zweite Klangspektrum gemäß der Mittelfrequenz.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein Störgeräuschbeseitigungsverfahren für eine elektronische Vorrichtung vor. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Empfangen eines Audiosignals; Anwenden eines schnellen Fourier-Transformationsbetriebs auf dem Audiosignal, um ein Klangspektrum zu erzeugen; Bestimmen, ob sich die elektronische Vorrichtung draußen befindet, und zwar gemäß dem Klangspektrum; und Ausführen der folgenden Schritte, wenn sich die elektronische Vorrichtung draußen befindet: Erfassen eines ersten Spektrums zugehörig zu einem Störgeräusch und eines zweiten Spektrums zugehörig zu einem menschlichen Stimmensignal aus dem Klangspektrum; Schätzen einer Mittelfrequenz gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum; und Anwenden eines Hochpassfilterbetriebs auf das Klangspektrum gemäß der Mittelfrequenz.
Eine detaillierte Beschreibung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann vollständiger durch Lesen der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und der Beispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verstanden werden, wobei Folgendes gilt:
1 ist ein schematisches Schaubild eines Störgeräuschunterdrückungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens der Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung in 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 ist ein schematisches Schaubild einer tragbaren Vorrichtung mit einer Störgeräuschunterdrückungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 ist ein schematisches Schaubild einer tragbaren Vorrichtung mit einer Störgeräuschunterdrückungsfunktion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß der Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß der Erfindung.
7 ist ein Flussdiagramm für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß der Erfindung.
8 ist ein schematisches Schaubild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer tragbaren Vorrichtung mit einer Störgeräuschunterdrückungsfunktion gemäß der Erfindung.
9 ist ein schematisches Schaubild eines Ausführungsbeispiels einer Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
10 ist ein schematisches Schaubild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
11 ist ein Flussdiagramm eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung ist der als am besten angesehene Ausführungsmodus der Erfindung. Diese Beschreibung erfolgt zum Zweck der Darstellung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und sollte nicht in einem begrenzenden Sinne. aufgefasst werden. Der Umfang der Erfindung wird am besten durch Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt.
1 ist ein schematisches Schaubild eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel der 1 ist mit einer Outdoor-Situation bzw. einer Situation draußen dargestellt. Wenn das Mikrofon 11 ein Audiosignal SS eines Benutzers empfängt, kann das Mikrofon ebenfalls ein Windstörgeräuschsignal SN empfangen, wobei das Signal, das durch das Mikrofon empfangen wird, als (SS + SN) ausgedrückt werden kann. Dann führt die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung 12 einen Störgeräuschunterdrückungsvorgang auf dem Signal (SS·SN) aus, um das Störgeräusch zu beseitigen oder zu unterdrücken und dann wird ein Audiosignal SS' erzeugt. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Audiosignal SS' immer noch Störgeräusche enthalten und unterscheidet sich von dem Audiosignal SS. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung durch Hardware oder durch einen Prozessor oder eine Steuervorrichtung implementiert werden, der bzw. die ein Programm ausführt.
2 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens der Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung in 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt S21 empfängt ein Mikrofon ein erstes Audiosignal, das ein Stimmensignal eines Benutzers und ein Windstörgeräusch enthält. In Schritt S22 wendet eine schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung einen schnellen Fourier-Transformations- bzw. FFT-Vorgang (FFT = Fast Fourier Transform) auf dem ersten Audiosignal aus, um ein erstes Spektrum zu erzeugen. Allgemein gesagt, reicht die Frequenz des Windstörgeräuschs von 0 bis 100 Hz, und die Frequenz des menschlichen Stimmensignals reicht von 300 Hz bis 4 KHz. In diesem Ausführungsbeispiel werden ein erster Frequenzbereich zugehörig zu dem Windstörgeräusch und ein zweiter Frequenzbereich zugehörig zu dem Stimmensignal eingestellt, um ein Geräuschspektrum zugehörig zu dem ersten Frequenzbereich und einem menschlichen Stimmenbereich zugehörig zu dem zweiten Frequenzbereich zu erfassen. In Schritt S23 kann die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung bestimmen, ob sich ein Benutzer draußen befindet. Der Schritt kann durch Benutzereinstellungen implementiert werden oder die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung kann dies gemäß den Spektren bestimmen, die in Schritt S22 erfasst werden. Beispielsweise, wenn der Benutzer eine tragbare Vorrichtung verwendet, um eine Videoaufzeichnungsprogramm oder ein Sprachaufzeichnungsprogramm auszuführen, springt ein Betriebsmenü auf und wird auf der Anzeige der tragbaren Vorrichtung für den Benutzer angezeigt, um den Ort des Benutzers einzugeben, und zwar drinnen oder draußen, und ob der Störgeräuschbeseitigung- oder Störgeräuschunterdrückungsbetrieb ausgeführt werden sollte. Wenn sich der Benutzer draußen befindet, wird der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsbetrieb ausgeführt werden. Wenn sich der Benutzer nicht draußen befindet, wird der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsbetrieb nicht ausgeführt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung bestimmen, ob sich ein Benutzer draußen befindet, und zwar gemäß der Energie des Geräusch- bzw. Störgeräuschspektrums. Wenn die Energie größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, dass sich der Benutzer draußen befindet und der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsbetrieb wird ausgeführt werden. Wenn die Energie geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsbetrieb nicht ausgeführt werden.
In Schritt S24 schätzt die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung eine Mittelfrequenz fc gemäß einer ersten Energie des Störgeräuschspektrums und eine zweite Energie eines menschlichen Stimmenspektrums. Dann wird eine Mittelfrequenz eines Frequenzdomänen-Hochpassfilters gemäß einer geschätzten Mittelfrequenz angepasst. Das erste Spektrum wird dann durch den Frequenzdomänen-Hochpassfilter gefiltert, um das Windstörgeräusch auf einer niedrigen Frequenz herauszufiltern und ein zweites Spektrum wird daher erzeugt. Dann verarbeitet in Schritt S25 die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung das zweite Spektrum, um das menschliche Stimmenspektrum zu verstärken und das Störgeräuschspektrum gemäß dem menschlichen Stimmenspektrum und dem Störgeräuschspektrum zu unterdrücken, und ein drittes Spektrum wird demgemäß erzeugt. Ein inverser, schneller Fourier-Transformations- bzw. IFFT-Vorgang (IFFT = Inverse Fast Fourier Transform) wird dann auf das dritte Spektrum angewendet, um ein gefiltertes Audiosignal zu erzeugen. Das gefilterte Audiosignal wird dann gespeichert oder durch einen Lautsprecher abgespielt.
In 2 wird die geschätzte Mittelfrequenz fc, die gemäß der ersten Energie des Störgeräuschspektrums und der zweiten Energie des menschlichen Stimmenspektrums erzeugt wird, für einen Hochpassfiltervorgang verwendet, der auf das erste Spektrum angewendet wird, aber die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Eine Mittelfrequenz eines Zeitdomänen-Hochpassfilters, der dann das erste Audiosignal filtert, das durch das Mikrofon empfangen wird, kann auf die Mittelfrequenz fc angepasst werden, und dann filtert der Zeitdomänen-Hochpassfilter das Windstörgeräusch bei niedriger Frequenz aus dem ersten Audiosignal heraus. Ein FFT-Betrieb wird dann auf das gefilterte, erste Audiosignal angewendet, um ein viertes Spektrum zu erzeugen. Die Störgeräusch unterdrückungsvorrichtung wiederholt die Verarbeitung des vierten Spektrums, um das menschliche Stimmenspektrum zu verstärken und um das Störgeräuschspektrum gemäß dem menschlichen Stimmenspektrum und dem Störgeräuschspektrum zu unterdrücken, und ein fünftes Spektrum wird demgemäß erzeugt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden ein neues Störgeräuschspektrum und ein neues menschliches Stimmenspektrum gemäß dem vierten Spektrum erzeugt, und die Störgeräuschunterdrückungsvorrichtung verarbeitet das vierte Spektrum gemäß dem neuen Störgeräuschspektrum und dem neuen menschlichen Stimmenspektrum, um das menschliche Stimmenspektrum zu verbessern. Am Ende wird ein IFFT-Vorgang auf das vierte Spektrum angewendet, um ein gefiltertes Audiosignal zu erzeugen.
3 ist ein schematisches Schaubild einer tragbaren Vorrichtung mit einer Störgeräuschunterdrückungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Mikrofon 31 der tragbaren Vorrichtung empfängt ein Stimmensignal und ein Windstörgeräusch, um ein erstes Audiosignal zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Mikrofon durch ein einzelnes Mikrofon oder eine Mikrofonanordnung gebildet werden. Die schnelle Fourier-Transformations- bzw. FFT-Vorrichtung 32 wendet einen FFT-Vorgang (FFT = Fast Fourier Transform) auf das erste Audiosignal an, um ein erstes Spektrum zu erzeugen und das erste Spektrum wird an einen Prozessor 33, einen Hochpassfilter bzw. HPF (HPF = High Pass Filter) 34 und eine IFFT-Vorrichtung 35 übertragen. Allgemein gesagt, reicht die Frequenz des Windstörgeräuschs von 0 bis 100 Hz und die Frequenz der menschlichen Stimmensignale reicht von 300 Hz bis 4 KHz. Wenn der Prozessor 33 das erste Spektrum empfängt, erfasst der Prozessor 33 zuerst ein Störgeräuschspektrum zugehörig zu einem ersten Frequenzbereich zugehörig zu dem Windstörgeräusch und bestimmt, ob die Energie des Störgeräuschspektrums größer als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn ja, überträgt der Prozessor 33 ein Freigabesignal an den HPF 34, um eine Hochpassfiltervorgang auf das erste Spektrum anzuwenden. Der Prozessor 33 überträgt ebenfalls ein Auswahlsignal auf die IFFT-Vorrichtung 35 und die IFFT-Vorrichtung 35 wendet einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang auf die Ausgabe des HPF 34 an, die das erste Spektrum, das durch die FFT-Vorrichtung 32 ausgegeben wird. Mit anderen Worten kann ein Mehrfachkoppler bzw. Multiplexer angewendet und mit der Eingabe der IFFT-Vorrichtung 35 gekoppelt werden, und der Multiplexer richtet das Ausgabesignal des HPF 34 oder die erste Spektrum, das durch die FFT-Vorrichtung 32 ausgegeben wird, an die IFFT-Vorrichtung 35 gemäß einem Auswahlsignal, das durch den Prozessor 33 ausgegeben wird.
Wenn die Energie des Störgeräuschspektrums nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, überträgt der Prozessor 33 das Freigabesignal nicht an den HPF 34 und überträgt das Auswahlsignal an die IFFT-Vorrichtung 35 und die IFFT-Vorrichtung 35 wendet einen IFFT-Vorgang auf das erste Spektrum an, das durch die FFT-Vorrichtung 32 ausgegeben wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel, wenn die Energie des Störgeräuschspektrums nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, und der Prozessor ein Steuersignal empfängt, das anzeigt, dass der Benutzer einen Störgeräuschbeseitigungsvorgang oder Störgeräuschunterdrückungsvorgang anwenden möchte, sendet der Prozessor 33 das Freigabesignal an den HPF 34, um einen Hochpassfiltervorgang auf das erste Spektrum anzuwenden. Der Prozessor 33 sendet ebenfalls ein Auswahlsignal an die IFFT-Vorrichtung 35 und die IFFT-Vorrichtung 35 wendet einen IFFT-Vorgang auf die Ausgabe des HPF 34 an, nicht das erste Spektrum, das durch die FFT-Vorrichtung 32 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann der Prozessor 33 den Schritt des Bestimmens, ob die Energie des Störgeräuschspektrums größer als ein vorbestimmter Wert ist, durchlaufen oder ignorieren.
Nachdem der Prozessor 33 das erste Spektrum empfängt, erfasst der Prozessor 33 zuerst ein Störgeräuschspektrum zugehörig zu einem ersten Frequenzbereich und ein menschliches Stimmenspektrum zugehörig zu einem zweiten Frequenzbereich. Der Prozessor 33 schätzt eine Mittelfrequenz fc gemäß einer ersten Energie des Störgeräuschspektrums und eine zweite Energie eines menschlichen Stimmenspektrums. Wenn die Mittelfrequenz der HPF-Vorrichtung 34 auf die Mittelfrequenz fc angepasst wird, wendet die HPF-Vorrichtung 34 einen Hochpassfiltervorgang auf das erste Spektrum an, um das Niederfrequenz-Windstörgeräusch herauszufiltern, und ein zweites Spektrum wird dann erzeugt. Das zweite Spektrum wird an die IFFT-Vorrichtung 35 übertragen und die IFFT-Vorrichtung 35 führt einen IFFT-Vorgang aus, um das zweite Spektrum in ein zweites Audiosignal zu transformieren. In diesem Ausführungsbeispiel reicht der erste Frequenzbereich von 0 bis 100 Hz, und der zweite Frequenzbereich reicht von 300 Hz bis 4 KHz, ist aber nicht hierauf beschränkt.
Der Prozessor 33 kann unterschiedliche Frequenzbereiche gemäß der Art des Störgeräuschs einstellen und der Prozessor 33 bestimmt zunächst die Art des Störgeräuschs gemäß dem ersten Spektrum und wenn die Art des Störgeräuschs bestimmt ist, bestimmt der Prozessor 33 die Mittelfrequenz der HPF-Vorrichtung 34 demgemäß. Mit anderen Worten beseitigt die Erfindung nicht nur das Windstörgeräusch oder unterdrückt dieses, sondern ebenfalls Störgeräusche auf irgendeinem Frequenzbereich.
4 ist ein schematisches Schaubild einer tragbaren Vorrichtung mit einer Störgeräuschunterdrückungsfunktion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Mikrofon 41 der tragbaren Vorrichtung empfängt ein Stimmensignal und ein Windstörgeräusch, um ein erstes Audiosignal zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Mikrofon 41 durch ein einzelnes Mikrofon oder eine Mikrofonanordnung gebildet werden. Die erste schnelle Fourier-Transformations- bzw. FFT-Vorrichtung 42 wendet einen FFT-Vorgang auf das erste Audiosignal an, um ein erstes Spektrum zu erzeugen und das erste Spektrum wird auf einen Prozessor 43 und einen Hochpassfilter (HPF) 44 übertragen. Allgemein gesagt, reicht die Frequenz des Windstörgeräuschs von 0 bis 100 Hz, und die Frequenz der menschlichen Stimmensignale reicht von 300 Hz bis 4 KHz. Wenn der Prozessor 43 das erste Spektrum empfängt, erfasst der Prozessor 43 zunächst ein Störspektrum N zugehörig zu einem ersten Frequenzbereich, der dem Windstörgeräusch entspricht und bestimmt, ob die Energie des Störspektrums PN größer als ein vorbestimmter Wert PTH ist. Wenn ja, überträgt der Prozessor 43 ein Freigabesignal EN1 an den HPF 44, um einen Hochpassfiltervorgang auf das erste Spektrum anzuwenden. Der Prozessor 43 überträgt ebenfalls ein erstes Freigabesignal EN1 auf den HPF 45, um einen HPF-Vorgang auszuführen. In dem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 43 ebenfalls ein zweites Freigabesignal (EN2) an die HPF-Vorrichtung 46 übertragen und die HPF-Vorrichtung 46 führt einen HPF-Vorgang auf dem ersten Audiosignal aus, um ein erstes gefiltertes Audiosignal zu erzeugen.
In diesem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 43 entweder nur den Frequenzdomänen-HPF 44 oder den Zeitdomänen-HPF 46 auswählen, um den Filtervorgang auszuführen, oder sowohl den Frequenzdomänen-HPF 44 als auch den Zeitdomänen-HPF 46, um den Filtervorgang auszuführen. Wenn sowohl der Frequenzdomänen-HPF 44 als auch der Zeitdomänen-HPF 46 simultan arbeiten, überträgt der Prozessor 43 ein Auswahlsignal SEL an die Erweiterungs- bzw. Verstärkungsvorrichtung 48 und die Verstärkungsvorrichtung 48 verarbeitet das Ausgabesignal von dem Frequenzdomänen-HPF 44 oder einer zweiten FFT-Vorrichtung 47 gemäß dem Auswahlsignal SEL. Mit anderen Worten kann ein Multiplexer für das Leiten des Ausgabesignals von dem Frequenzdomänen-HPF 44 oder dem Ausgabesignal von der zweiten FFT-Vorrichtung 47 zu der Verstärkungsvorrichtung 48 gemäß dem Auswahlsignal SEL angewendet werden. Die Verstärkungsvorrichtung 48 kann durch Hardware oder Software implementiert werden, um das menschliche Stimmensignal des empfangenen Signals zu verstärken und das Windstörgeräusch des empfangenen Signals zu unterdrücken.
Wenn ein Prozessor das erste Spektrum empfängt, erfasst der Prozessor 43 ein Störgeräuschspektrum N zugehörig zu einem ersten Frequenzbereich zugehörig zu dem Störgeräusch und ein menschliches Stimmenspektrum zugehörig zu dem zweiten Frequenzbereich zugehörig zu dem menschlichen Stimmensignal. Der Prozessor 43 berechnet ein Verhältnis (PN/PS) gemäß einer ersten Energie des Störgeräuschspektrums und der zweiten Energie des menschlichen Stimmenspektrums, um eine Mittelfrequenz fc zu schätzen. Die Steuervorrichtung 43 passt dann die Mittelfrequenz von sowohl dem Frequenzdomänen-HPF 44 als auch dem Zeitdomänen-HPF 46 an, so dass sie fc sind. Wenn die Mittelfrequenz des Frequenzdomänen-HPF 44 eingestellt ist, wird das erste Spektrum durch den Frequenzdomänen-HPF 44 gefiltert, das Windstörgeräusch wird bei niedriger Frequenz aus dem ersten Spektrum herausgefiltert, und das zweite Spektrum wird demgemäß erzeugt. Wenn die Mittelfrequenz des Zeitdomänen-HPF 46 eingestellt ist, wird das erste Audiosignal durch den Zeitdomänen-HPF 46 gefiltert, das Windstörgeräusch wird bei der niedrigen Frequenz aus dem ersten Spektrum herausgefiltert, und ein zweites Audiosignal wird demgemäß erzeugt. Das zweite Audiosignal wird an die zweite FFT-Vorrichtung 47 übertragen, um ein drittes Spektrum zu erzeugen.
Der Prozessor 43 überträgt das Störgeräuschspektrum N und das menschliche Stimmenspektrum S an die Verstärkungsvorrichtung 48. Die Verstärkungsvorrichtung 48 empfängt das zweite Spektrum oder das dritte Spektrum gemäß einem Auswahlsignal SEL, und verstärkt die menschliche Stimme des empfangenen Spektrums und unterdrückt das Störgeräusch des empfangenen Spektrums. Beispielsweise kann das zweite Spektrum als (S2 + N2) repräsentiert werden. Die Verstärkungsvorrichtung 48 berechnet ein durchschnittliches Spektrum des zweiten Spektrums und das menschliche Stimmenspektrum, wobei das durchschnittliche Spektrum als ((S + S2)/2 + N2/2) repräsentiert werden kann. Dann subtrahiert die Verstärkungsvorrichtung 48 das Störgeräuschspektrum N von dem durchschnittlichen Spektrum, um das folgende Ergebnis zu erzeugen: ((S + S2)/2 + (N2 – N)/2). Auf diese Weise wird ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis zwischen dem menschlichen Stimmenspektrum (S + S2)/2 und dem Störgeräuschspektrum (N2 – N)/2 größer und die Qualität des ausgegebenen Audiosignals wird demgemäß besser. Die Verstärkungsvorrichtung 48 gibt ein viertes Spektrum an die IFFT-Vorrichtung 45 aus und ein IFFT-Vorgang wird auf das vierte Spektrum angewendet, um ein drittes Audiosignal zu erzeugen. Der Prozessor 43 kann unterschiedliche Frequenzbereiche gemäß der Art des Störgeräuschs einstellen und der Prozessor 43 bestimmt zunächst die Art des Störgeräuschs gemäß dem ersten Spektrum und dann, wenn die Art des Störgeräuschs bestimmt ist, bestimmt der Prozessor 43 die Mittelfrequenz des Frequenzdomänen-HPF 44 und des Zeitdomänen-HPF 46 demgemäß. Mit anderen Worten beseitigt oder unterdrückt die Erfindung nicht nur das Windstörgeräusch, sondern auch das Störgeräusch bei irgendeinem Frequenzbereich.
Obwohl die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 3 nicht die Verstärkungsvorrichtung 48 erwähnt, kann die Verstärkungsvorrichtung 48 ebenfalls auf das Ausführungsbeispiel in 3 für eine bessere Signalqualität angewendet werden.
Die Erzeugung der Mittelfrequenz und wie der Prozessor 43 die Störgeräusche detektiert, wird im Folgenden beschrieben. Das Signal, das durch das Mikrofon 41 empfangen wird, wird zunächst durch einen Analog-zu-Digital-Wandler mit einer Abtastrate von 48 KHz abgetastet, um ein digitales Signal zu erzeugen. Das digitale Signal wird an eine 256-Punkt-FFT-Vorrichtung übertragen, um ein entsprechendes Spektrum zu erzeugen. Die Energie eines ersten Bandes des Spektrums und die Energie eines zweiten Bandes des Spektrums werden verwendet, um zu bestimmen, ob das Störgeräusch existiert. Die Frequenz des Windstörgeräusches kann durch die folgende Gleichung erfasst werden: 2/256·48 KHz = 375 Hz.
Der Prozessor 43 bestimmt die Mittelfrequenz fc gemäß einem Signal-zu-Störgeräusch/Rausch- bzw. SNR-Verhältnis (SNR = Signal to Noise) des Störgeräuschs und des menschlichen Stimmensignals. Das SNR-Verhältnis wird durch die folgende Gleichung bestimmt: SNR = die Energie von Band 3 bis Band 24/die Energie von Band 1 bis Band 2 = die Energie von 375 Hz bis 4 KHz/die Energie von 0 bis 375 Hz
In der vorliegenden Anwendung wird die Frequenz der Mittelfrequenz fc durch die SNR-Bereiche von 100 Hz bis 1000 Hz geschätzt.
5 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Störgeräuschunterdrückungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel in 5 ist mit einer Indoor-Situation bzw. einer Situation drinnen dargestellt. Das Störgeräusch drinnen wird gewöhnlich durch das Echosignal erzeugt. Auf diese Weise wird ein Audiosignal, das zu einem vorherigen Zeitpunkt empfangen wurde, angewendet, um das Störgeräusch eines Audiosignals zu unterdrücken, das zu einem nächsten Zeitpunkt empfangen wird. In Schritt S51 empfängt ein Mikrofon ein erstes Audiosignal, das ein Stimmensignal eines Benutzers und ein Echo enthält. In Schritt S52 wendet eine schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung einen schnellen Fourier-Transformations- bzw. FFT-Vorgang auf das erste Audiosignal an, um ein erstes Spektrum zu erzeugen. In Schritt S53 bestimmt ein Prozessor oder eine Steuervorrichtung, ob das Echostörgeräusch gemäß der Energie des ersten Spektrums existiert. Wenn das Echostörgeräusch nicht existiert, wird der Schritt S55 ausgeführt. Wenn das Echostörgeräusch existiert, wird der Schritt S54 ausgeführt. In Schritt S54 wird ein Echospektrum gemäß dem Spektrum geschätzt, das gemäß einem vorherigen Audiosignal erzeugt wurde. Dann wird ein Störgeräuschunterdrückungsvorgang auf das erste Spektrum gemäß dem Echostörgeräuschspektrum angewendet, um ein zweites Spektrum zu erzeugen. Das zweite Spektrum wird in ein drittes Audiosignal durch einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang in Schritt S55 transformiert.
6 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel in 6 ist mit einer Situation drinnen dargestellt. In Schritt S61 empfängt ein Mikrofon ein erstes Audiosignal x(t), das ein Stimmensignal eines Benutzers enthält sowie ein Echo. In Schritt S62 wendet eine schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung einen schnellen Fourier-Transformations- bzw. FFT-Vorgang auf das erste Audiosignal x(t) an, um ein erstes Spektrum x(k) zu erzeugen. In Schritt S63 bestimmt ein Prozessor oder eine Steuervorrichtung, ob das Echostörgeräusch gemäß der Energie des ersten Spektrums existiert. Wenn das Echostörgeräusch nicht existiert, wird der Schritt S65 ausgeführt. Wenn das Echostörgeräusch existiert, wird der Schritt S64 ausgeführt. In Schritt S64 wird das erste Spektrum x(k) mit einer Verstärkungsfunktion multipliziert, um das Echostörgeräusch zu unterdrücken. Die Verstärkungsfunktion g(k) kann erzeugt oder durch einen Benutzer oder einen Prozessor einer tragbaren Vorrichtung eingestellt werden. Das Spektrum Y(k), das in Schritt S64 erzeugt wird, ist wie folgt gezeigt: Y(k) = g(k)·x(k)
Der Verstärkungswert der Verstärkungsfunktion (g(k) reicht von 0,1 bis 1. Beispielsweise wenn die schnelle Fourier-Transformation, die in Schritt S62 ausgeführt wird, eine schnelle Fourier-Transformation mit 256-Punkten ist, weist die Verstärkungsfunktion g(k) 256 Verstärkungswerte auf, um die Energie jedes Punkts des ersten Spektrums anzupassen. Darüber hinaus wird in Schritt S64 ein Echospektrum n(k) ebenfalls gemäß dem ersten Audiosignal oder dem ersten Spektrum geschätzt. Das Echostörgeräuschspektrum n(k) wird durch die folgende Gleichung repräsentiert: n(k) = (1 – g(k))·u(k), wobei u(k) das ursprünglich geschätzte Störgeräusch ist.
Dann wird ein zweites Spektrum durch Subtrahieren von n(k) von Y(k) erzeugt. In Schritt S65 wird das zweite Spektrum in ein drittes Audiosignal x''(t) durch einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang transformiert.
7 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens für ein Mikrofon gemäß der Erfindung. In Schritt S701 werden ein erstes Audiosignal, das ein Stimmensignal eines Benutzers enthält und ein Störgeräusch durch ein Mikrofon empfangen. In Schritt S702 wendet eine FFT-Vorrichtung einen FFT-Vorgang auf das erste Audiosignal an, um ein erstes Spektrum zu erzeugen. In Schritt S703 bestimmt ein Prozessor oder eine Steuervorrichtung, ob sich ein Benutzer draußen befindet.
Allgemein gesagt, reicht die Frequenz des Windstörgeräuschs von 0 bis 100 Hz und die Frequenz der menschlichen Stimmensignale reicht von 300 Hz bis 4 KHz. In diesem Ausführungsbeispiel stellt ein Benutzer oder Entwickler einen ersten Frequenzbereich zugehörig zu dem Windstörgeräusch und einen zweiten Frequenzbereich zugehörig zu dem Stimmensignal ein und erfasst ein Störgeräuschspektrum zugehörig zu dem ersten Frequenzbereich und ein menschliches Stimmenspektrum zugehörig zu dem zweiten Frequenzbereich durch ein Anwendungsprogramm. Dann kann eine erste Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob sich ein Benutzer draußen befindet, und zwar gemäß der Energie des Störgeräuschspektrums. Wenn bestimmt wird, dass sich der Benutzer nicht draußen befindet, wird der Schritt S704 ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass sich der Benutzer draußen befindet, wird Schritt S706 ausgeführt.
In Schritt S706 wird die Energie des Störgeräuschspektrums Nr mit einem ersten vorbestimmten Wert Nth1 verglichen. Wenn die Energie des Störgeräuschspektrums Nr größer als der erste vorbestimmte Wert Nth1 ist, wird der Schritt S711 ausgeführt, um das Störgeräusch zu beseitigen. Wenn die Energie des Störgeräuschspektrums Nr kleiner als der erste vorbestimmte Wert Nth1 ist, wird der Schritt 707 ausgeführt. In Schritt S707 wird bestimmt, ob die Störgeräuschunterdrückungsfunktion erzwungen Maßen gemäß den Benutzereinstellungen ausgeführt wird. Beispielsweise wenn der Benutzer eine tragbare Vorrichtung verwendet, um ein Videoaufzeichnungsprogramm oder ein Sprachaufzeichnungsprogramm auszuführen, springt ein Betriebsmenü auf und wird auf der Anzeige der tragbaren Vorrichtung für den Benutzer angezeigt, um zu bestimmen, ob der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsvorgang ausgeführt werden soll. Wenn die Antwort des Schritts S707 ja ist, wobei der Störgeräuschbeseitigungsvorgang oder -unterdrückungsvorgang ausgeführt werden soll, wird der Schritt S711 dann ausgeführt. Wenn die Antwort des Schritts S707 nein ist, wobei der Störgeräuschbeseitigungsvorgang oder -unterdrückungsvorgang nicht ausgeführt werden muss, wird dann Schritt S715 ausgeführt. In Schritt S715 wird ein IFFT-Vorgang auf das erste Spektrum angewendet, um ein zweites Audiosignal zu erzeugen.
In Schritt S711 wird ein Signal-zu-Rausch- bzw. SNR-Verhältnis (SNR = Signal to Noise Ratio) gemäß der Energie des Störgeräuschspektrums und der Energie des menschlichen Stimmenspektrums geschätzt. In Schritt S712 wird eine Mittelfrequenz fc gemäß dem SNR-Verhältnis geschätzt. Eine Mittelfrequenz eines Frequenzdomänen-Hochpassfilters wird gemäß der Mittelfrequenz fc geschätzt, das erste Spektrum wird durch den Frequenzdomänen-Hochpassfilter gefiltert, um das Windstörgeräusch bei niedriger Frequenz in Schritt S713 herauszufiltern, und ein zweites Spektrum wird daher erzeugt. In Schritt S714 wird ein Störgeräuschunterdrückungsvorgang wiederum auf das zweite Spektrum gemäß dem Störgeräuschspektrum und dem menschlichen Stimmenspektrum angewendet, um die menschliche Stimme des zweiten Spektrums zu verstärken und das Windstörgeräusch des zweiten Spektrums zu unterdrücken. Ein drittes Spektrum wird demgemäß erzeugt. In Schritt S714 wird das dritte Spektrum durch den IFFT-Vorgang verarbeitet, um ein gefiltertes Audiosignal zu erzeugen.
In Schritt S704 kann eine zweite Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob sich der Benutzer drinnen befindet, und zwar gemäß dem ersten Spektrum. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob das Echostörgeräusch gemäß den zwei aufeinanderfolgenden Spektren existiert. Wenn das Ergebnis des Schritts S704 nein ist, wird der Schritt S705 ausgeführt. Wenn das Ergebnis des Schritts S704 ja ist, wird der Schritt S708 ausgeführt. In Schritt S708 wird ein Indoor-Störgeräusch bzw. ein Störgeräusch drinnen, wie beispielsweise ein Echo gemäß dem ersten Spektrum geschätzt, und die Energie des Störgeräuschs Nr von drinnen wird mit einem zweiten vorbestimmten Wert Nth2 verglichen. Wenn die Energie des Indoor-Störgeräuschs Nr größer als der zweite vorbestimmte Wert Nth2 ist, wird der Schritt S716 ausgeführt, um das Störgeräusch zu unterdrücken. Für den Betrieb bzw. Vorgang des Schritts S716 kann Bezug auf die Beschreibung der 6 genommen werden. Wenn die Energie des Indoor-Störgeräuschs Nr kleiner als der zweite, vorbestimmte wert Nth2 ist, wird der Schritt S709 ausgeführt. In Schritt S709 wird bestimmt, ob die Störgeräuschunterdrückungsfunktion erzwungener Maßen gemäß den Benutzereinstellungen ausgeführt wird. Beispielsweise wenn der Benutzer eine tragbare Vorrichtung verwendet, um ein Videoaufzeichnungsprogramm oder ein Sprachaufzeichnungsprogramm auszuführen, springt ein Betriebsmenü auf und wird auf der Anzeige der tragbaren Vorrichtung für den Benutzer angezeigt, um zu bestimmen, ob der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsvorgang ausgeführt werden soll. Wenn die Antwort des Schritts S709 ja ist, wird Schritt S716 ausgeführt. Wenn die Antwort von Schritt S709 nein ist, dann wird Schritt S715 ausgeführt. In Schritt S715 wird das erste Spektrum durch den IFFT-Vorgang verarbeitet, um ein zweites Audiosignal zu erzeugen.
8 ist ein schematisches Schaubild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer tragbaren Vorrichtung mit einer Störgeräuschunterdrückungsfunktion gemäß der Erfindung. Das Mikrofon 81 der tragbaren Vorrichtung empfängt ein Stimmensignal und ein Windstörgeräusch, um ein erstes Audiosignal zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Mikrofon 81 aus einem einzelnen Mikrofon bestehen oder einer Mikrofonanordnung. Die FFT-Vorrichtung 82 (FFT = Fast Fourier Transform) wendet einen FFT-Vorgang auf das erste Audiosignal an, um ein erstes Spektrum zu erzeugen und das erste Spektrum wird zu einem Prozessor 83, einem Hochpassfilter (HPF) 84 und einer IFFT-Vorrichtung 85 (IFFT = Inverse Fast Fourier Transform) übertragen. Allgemein gesagt, reicht die Frequenz des Windstörgeräuschs von 0 bis 100 Hz, und die Frequenz der menschlichen Stimmensignale reicht von 300 Hz bis 4 KHz. Wenn der Prozessor 83 das erste Spektrum empfängt, erfasst der Prozessor 83 zuerst ein Störgeräuschspektrum zugehörig zu einem ersten Frequenzbereich zugehörig zu dem Windstörgeräusch und bestimmt, ob die Energie des Störgeräuschspektrums größer als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn ja, überträgt der Prozessor 83 ein Aktivierungssignal an den HPF 84, um einen Hochpassfiltervorgang auf das erste Spektrum anzuwenden. Der Prozessor 83 überträgt ebenfalls ein Auswahlsignal auf die IFFT-Vorrichtung 85 und die IFFT-Vorrichtung 85 wendet einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang auf das Ausgabesignal des HPF 84 an, nicht das erste Spektrum, das durch die FFT-Vorrichtung 82 ausgegeben wird, oder ein drittes Spektrum, das durch die Verstärkungsvorrichtung 86 ausgegeben wird. Mit anderen Worten kann ein Multiplexer angewendet werden und mit der Eingabe der IFFT-Vorrichtung 85 gekoppelt werden. Der Multiplexer leitet das Ausgabesignal des HPF 84, das erste Spektrum, das durch die FFT-Vorrichtung 82 ausgegeben wird, oder das dritte Spektrum, das durch die Verstärkungsvorrichtung 86 ausgegeben wird, an die IFFT-Vorrichtung 85 zur weiteren Verarbeitung gemäß einem. Auswahlsignal, das durch den Prozessor 83 ausgegeben wird.
Wenn die Energie des Störgeräuschspektrums nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, überträgt der Prozessor 83 das Freigabe- bzw. Aktivierungssignal nicht an den HPF 84 und sendet das Auswahlsignal an die IFFT-Vorrichtung 85. Die IFFT-Vorrichtung 85 wendet einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang auf das erste Spektrum an, das durch die FFT-Vorrichtung 82 ausgegeben wird, und zwar gemäß dem Auswahlsignal. In einem weiteren Ausführungsbeispiel, wenn die Energie des Störgeräuschspektrums nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Prozessor 83 ein Steuersignal empfängt, das anzeigt, dass der Benutzer einen Störgeräuschbeseitigungsvorgang oder einen Störgeräuschunterdrückungsvorgang auf das Audiosignal anwenden möchte, das durch das Mikrofon 81 empfangen wird, überträgt der Prozessor 83 direkt das Aktivierungssignal an den HPF 84, um einen Hochpassfiltervorgang auf das erste Spektrum anzuwenden. Der Prozessor 83 überträgt ebenfalls ein Auswahlsignal auf die IFFT-Vorrichtung 85 und die IFFT-Vorrichtung 85 wendet einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang auf das Ausgabesignal des HPF 84 an, nicht das erste Spektrum, das durch die FFT-Vorrichtung 82 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann der Prozessor 83 den Schritt des Bestimmens, ob die Energie des Störgeräuschspektrums größer als ein vorbestimmter Wert ist, durchlaufen oder ignorieren.
Nachdem der Prozessor 83 das erste Spektrum empfängt und bestimmt, dass sich die tragbare Vorrichtung drinnen befindet, wird das erste Spektrum an die Verstärkungsvorrichtung 86 übertragen. Gleichzeitig überträgt der Prozessor 83 das Auswahlsignal SEL an die IFFT-Vorrichtung 85, um das Ausgabesignal der Verstärkungsvorrichtung 86 zu verarbeiten. Die Verstärkungsvorrichtung 86 schätzt ein Störgeräuschspektrum gemäß einem zuvor empfangenen Audiosignal, und führt einen Störgeräuschunterdrückungsvorgang auf dem ersten Spektrum gemäß dem Störgeräuschspektrum aus, um ein drittes Spektrum zu erzeugen. Das dritte Spektrum wird dann an die IFFT-Vorrichtung 85 übertragen, um ein drittes Audiosignal durch Anwenden eines IFFt-Vorgangs auf dem dritten Spektrum zu erzeugen.
9 ist ein schematisches Schaubild eines Ausführungsbeispiels einer Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung ist in eine elektronische Vorrichtung mit einem Stimmenaufnahmemittel eingebettet. Die Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung weist eine Spektrenerfassungsvorrichtung 91, eine erste Bestimmungsvorrichtung 92, eine zweite Bestimmungsvorrichtung 95, eine SNR-Schätzeinrichtung 93, einen Mittelfrequenzgenerator 94 und einen Schärfenprozessor 96 auf. Die Spektrenerfassungsvorrichtung 91 empfängt ein Audiospektrum, das durch ein Audiosignal transformiert wird und erfasst ein Störgeräuschspektrum zugehörig zu einem ersten Frequenzbereich zugehörig zu einem Störgeräusch und ein menschliches Stimmenspektrum zugehörig zu dem zweiten Frequenzbereich zugehörig zu einem menschlichen Stimmensignal. Die erste Bestimmungsvorrichtung 92 empfängt das erste Spektrum und bestimmt, ob sich die elektronische Vorrichtung draußen befindet. Wenn bestimmt wird, dass sich die elektronische Vorrichtung draußen befindet, wird ein Aktivierungssignal EN an den Hochpassfilter übertragen. Wenn bestimmt wird, dass sich die elektronische Vorrichtung nicht draußen befindet, wird das erste Spektrum an eine zweite Bestimmungsvorrichtung 95 übertragen, um zu bestimmen, ob das erste Spektrum durch einen Stimmenschärfungsprozess verarbeitet werden muss. Wenn die zweite Bestimmungsvorrichtung 95 bestimmt, dass das erste Spektrum nicht durch einen Stimmenschärfungsprozess verarbeitet werden muss, wird das erste Spektrum an eine IFFT-Vorrichtung übertragen, um ein erstes Audiosignal auszugeben. Wenn die zweite Bestimmungsvorrichtung 95 bestimmt, dass das erste Spektrum durch einen Stimmenschärfungsprozess verarbeitet werden muss, wird das erste Spektrum an den Schärfenprozessor 96 zur weiteren Verarbeitung übertragen. Für das Betriebsverfahren und den detaillierten Betrieb des Schärfenprozessors kann Bezug auf die Beschreibung der 6 genommen werden.
Die SNR-Schätzeinrichtung 93 schätzt ein SNR-Verhältnis gemäß der Energie des ersten Spektrums und der Energie des zweiten Spektrums. Das SNR-Verhältnis wird auf einen Mittelfrequenzgenerator 94 übertragen, um eine Mittelfrequenz fc zu schätzen. Der Hochpassfilter passt seine Mittelfrequenz gemäß der Mittelfrequenz fc an und wendet einen Hochpassfiltervorgang auf das Audiospektrum an.
Dann wird die Ausgabe des Hochpassfilters auf eine IFFT-Vorrichtung übertragen, um ein zweites Audiosignal auszugeben.
10 ist ein schematisches Schaubild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Störgeräuschbeseitigungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Das erste Mikrofon 101 empfängt ein erstes Audiosignal S1 und das zweite Mikrofon 102 empfängt ein zweites Audiosignal S2. Die Addiereinheit 106 fügt das erste Audiosignal S1 dem zweiten Audiosignal S2 zu, um ein menschliches Stimmensignal S_S zu erzeugen. Die Subtrahiereinheit 107 subtrahiert das erste Audiosignal S1 von dem zweiten Audiosignal S2, um ein Störgeräuschsignal S_N zu erzeugen. Die SNR-Schätzeinrichtung 103 schätzt ein SNR-Verhältnis gemäß der Energie des menschlichen Stimmensignals S_S und der Energie des Störgeräuschsignals S_N. Das SNR-Verhältnis wird an einen Mittelfrequenzgenerator 104 übertragen, um eine Mittelfrequenz fc zu schätzen. Der Hochpassfilter 105 passt seine Mittelfrequenz gemäß der Mittelfrequenz fc an und führt einen Hochpassfiltervorgang auf dem menschlichen Stimmensignal S_S aus, um ein gefiltertes, menschliches Stimmensignal S_S' zu erzeugen.
11 ist ein Flussdiagramm eines Störgeräuschbeseitigungsverfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt S1101 werden ein erstes Audiosignal, das ein Stimmensignal eines Benutzers enthält und ein Störgeräusch durch ein Mikrofon empfangen. In Schritt S1102 wendet eine FFT-Vorrichtung einen FFT-Vorgang auf das erste Audiosignal an, um ein erstes Spektrum zu erzeugen. In Schritt S1103 bestimmt ein Prozessor oder eine Steuervorrichtung, ob sich ein Benutzer draußen oder drinnen befindet.
Allgemein gesagt, reicht die Frequenz des Windstörgeräuschs von 0 bis 100 Hz und die Frequenz der menschlichen Stimmensignale reicht von 300 Hz bis 4 KHz. In diesem Ausführungsbeispiel stellt der Benutzer oder Entwickler einen ersten Frequenzbereich zugehörig zu dem Windstörgeräusch und einen zweiten Frequenzbereich zugehörig zu dem Stimmensignal ein und erfasst ein Störgeräuschspektrum zugehörig zu dem ersten Frequenzbereich und ein menschliches Stimmenspektrum zugehörig zu dem zweiten Frequenzbereich durch ein Anwendungsprogramm. Dann kann die erste Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob sich ein Benutzer draußen befindet, und zwar gemäß der Energie des Störgeräuschspektrums.
In diesem Ausführungsbeispiel kann eine zweite Bestimmungsvorrichtung gemäß dem ersten Spektrum bestimmen, ob sich der Benutzer drinnen befindet. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob das Echostörgeräusch gemäß zwei aufeinanderfolgenden Spektren erzeugt wird. Wenn bestimmt wird, dass sich der Benutzer drinnen befindet, wird der Schritt S1104 ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass sich der Benutzer draußen befindet, wird der Schritt S1106 ausgeführt.
Im Schritt S1106 wird die Energie des Störgeräuschspektrums Nr mit einem ersten vorbestimmten Wert Nth1 verglichen. Wenn die Energie des Störgeräuschspektrums Nr größer als der erste vorbestimmte Wert Nth1 ist, wird der Schritt S1111 ausgeführt, um das Störgeräusch zu beseitigen. Wenn die Energie des Störgeräuschspektrums Nr kleiner als der erste vorbestimmte Wert Nth1 ist, wird der Schritt S1107 ausgeführt. In Schritt S1107 wird bestimmt, ob die Störgeräuschunterdrückungsfunktion erzwungener Maßen gemäß den Benutzereinstellungen ausgeführt wird. Beispielsweise wenn der Benutzer eine tragbare Vorrichtung verwendet, um ein Videoaufzeichnungsprogramm oder ein Sprachaufzeichnungsprogramm auszuführen, springt ein Betriebsmenü auf und wird auf der Anzeige der tragbaren Vorrichtung für den Benutzer angezeigt, um zu bestimmen, ob der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsvorgang ausgeführt werden sollte. Wenn die Antwort des Schritts S1107 ist, den Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsvorgang auszuführen, dann wird Schritt S1111 ausgeführt. Wenn die Antwort des Schritts S1107 ist, den Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsvorgang nicht auszuführen, dann wird Schritt S1115 ausgeführt. In Schritt S1115 wird ein IFFT-Vorgang auf das erste Spektrum angewendet, um ein zweites Audiosignal zu erzeugen.
In Schritt S1111 wird ein Signal-zu-Rausch- bzw. SNR-Verhältnis gemäß der Energie des Störgeräuschspektrums und der Energie des menschlichen Stimmenspektrums bestimmt. In Schritt S1112 wird eine Mittelfrequenz fc gemäß dem SNR-Verhältnis geschätzt. Eine Mittelfrequenz eines Frequenzdomänen-Hochpassfilters wird gemäß der Mittelfrequenz fc angepasst, und das erste Spektrum wird durch den Frequenzdomänen-Hochpassfilter gefiltert, um das Windstörgeräusch auf niedriger Frequenz herauszufiltern, und ein zweites Spektrum wird daher erzeugt. In Schritt S1114 wird eine Störgeräuschunterdrückung auf das zweite Spektrum gemäß dem Störgeräuschspektrum und dem menschlichen Stimmenspektrum angewendet, um die menschliche Stimme zu verstärken und das Windstörgeräusch zu unterdrücken. Ein drittes Spektrum wird demgemäß erzeugt. In Schritt S1114 wird das dritte Spektrum durch den IFFT-Vorgang verarbeitet, um ein gefiltertes Audiosignal zu erzeugen.
In Schritt S1104 kann eine zweite Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob sich der Benutzer gemäß dem ersten Spektrum drinnen befindet. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Bestimmungsvorrichtung bestimmen, ob das Echostörgeräusch gemäß den zwei aufeinanderfolgenden Spektren existiert. Wenn das Ergebnis des Schritts S1104 nein ist, wird der Schritt S1105 ausgeführt. Wenn das Ergebnis des Schritts S1104 ja ist, wird der Schritt S1108 ausgeführt. In Schritt S1108 wird ein Indoor-Störgeräusch bzw. Störgeräusch drinnen, wie beispielsweise ein Echo gemäß dem ersten Spektrum geschätzt, und die Energie des Indoor-Störgeräuschs Nr wird mit einem zweiten vorbestimmten Wert Nth2 verglichen. Wenn die Energie des Indoor-Störgeräuschs Nr größer als der zweite vorbestimmte Wert Nth2 ist, wird der Schritt S1116 ausgeführt, um das Störgeräusch zu unterdrücken. Für den Vorgang des Schritts S1116 kann Bezug auf die Beschreibung der 6 genommen werden. Wenn die Energie des Indoor-Störgeräuschs Nr kleiner als der zweite vorbestimmte Wert Nth2 ist, wird der Schritt S1109 ausgeführt.
In Schritt S1109 wird bestimmt, ob die Störgeräuschunterdrückungsfunktion erzwungener Maßen gemäß den Benutzereinstellungen ausgeführt wird. Beispielsweise wenn der Benutzer eine tragbare Vorrichtung verwendet, um ein Videoaufzeichnungsprogramm oder ein Sprachaufzeichnungsprogramm auszuführen, springt ein Betriebsmenü auf und wird auf der Anzeige der tragbaren Vorrichtung angezeigt, damit der Benutzer bestimmen kann, ob der Störgeräuschbeseitigungs- oder -unterdrückungsvorgang ausgeführt werden sollte. Wenn die Antwort des Schritts S1109 ja ist, dann wird der Schritt S1116 ausgeführt. Wenn die Antwort des Schritts S1109 nein ist, dann wird der Schritt S1115 ausgeführt. In Schritt S1115 wird das erste Spektrum durch den IFFT-Vorgang verarbeitet, um ein zweites Audiosignal zu erzeugen.
Während die Erfindung beispielhaft und im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegenteil soll diese verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abdecken (wie diese dem Fachmann des Gebiets offensichtlich sind). Daher sollte dem Umfang der beigefügten Ansprüche die breiteste Interpretation gewährt werden, so dass sie sämtliche dieser Modifikationen und ähnliche Anordnungen umfasst.

Claims

Störgeräuschbeseitigungsverfahren für eine elektronische Vorrichtung, das Folgendes aufweist: Empfangen eines Audiosignals; Anwenden eines schnellen Fourier-Transformationsvorgangs auf das Audiosignal, um ein Klangspektrum zu erzeugen; Erfassen eines ersten Spektrums zugehörig zu einem Störgeräusch und eines zweiten Spektrums zugehörig zu einem menschlichen Stimmensignal von dem Klangspektrum; Schätzen einer Mittelfrequenz gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum; und Anwenden eines Hochpassfiltervorgangs auf das Klangspektrum gemäß der Mittelfrequenz.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Schätzens einer Mittelfrequenz gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum ferner Folgendes aufweist: Schätzen einer ersten Energie des ersten Spektrums; Schätzen einer zweiten Energie des zweiten Spektrums; Schätzen eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses gemäß der ersten Energie und der zweiten Energie; und Schätzen der Mittelfrequenz gemäß dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner Folgendes aufweist: Erzeugen eines zweiten Klangspektrums nach dem Anwenden des Hochpassfiltervorgangs auf das Klangspektrum; Anwenden eines inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgangs auf das zweite Klangspektrum, um ein zweites Audiosignal zu erzeugen; und/oder Verarbeiten des zweiten Klangspektrums gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum, um ein zweites Störgeräusch des zweiten Klangspektrums zu reduzieren, wobei nach dem Anwenden des Hochpassfiltervorgangs auf das Klangspektrum, ein zweites Klangspektrum erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das erste Spektrum gemäß einem ersten Signal mit einer Frequenz, die von 0 bis 300 Hz reicht, aus dem Audiosignal erzeugt wird, und das zweite Spektrum gemäß einem zweiten Signal mit einer Frequenz, die von 300 Hz bis 4000 Hz reicht, aus dem Audiosignal erzeugt wird; und/oder wobei die Mittelfrequenz von 100 Hz bis 1000 Hz reicht.
Elektronische Vorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Mikrofon, das konfiguriert ist, um ein Audiosignal zu empfangen; einen Prozessor, der mit dem Mikrofon verbunden ist, und konfiguriert ist, um: einen schnellen Fourier-Transformationsvorgang auf das Audiosignal anzuwenden, um ein Klangspektrum zu erzeugen; und zu bestimmen, ob sich die elektronische Vorrichtung gemäß dem Klangspektrum draußen befindet; ein erstes Spektrum zugehörig zu einem Störgeräusch und ein zweites Spektrum zugehörig zu einem menschlichen Stimmensignal aus dem Klangspektrum zu erfassen, wenn bestimmt wird, dass sich die elektronische Vorrichtung draußen befindet; eine Mittelfrequenz gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum zu schätzen; und einen Hochpassfiltervorgang auf das Klangspektrum gemäß der Mittelfrequenz anzuwenden.
Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um: eine erste Energie des ersten Spektrums zu schätzen; eine zweite Energie des zweiten Spektrums zu schätzen; ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis gemäß der ersten Energie und der zweiten Energie zu schätzen; und die Mittelfrequenz gemäß dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu schätzen.
Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um: ein zweites Klangspektrum nach dem Anwenden des Hochpassfiltervorgangs auf das Klangspektrum zu erzeugen; und einen inversen, schnellen Fourier-Transformationsvorgang auf das zweite Klangspektrum anzuwenden, um ein zweites Audiosignal zu erzeugen.
Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, 6 oder 7, wobei nach dem Anwenden des Hochpassfiltervorgangs auf das Klangspektrum ein zweites Klangspektrum erzeugt wird, und/oder der Prozessor ferner konfiguriert ist, um das zweite Klangspektrum gemäß dem ersten Spektrum und dem zweiten Spektrum zu verarbeiten, um ein zweites Störgeräusch des zweiten Klangspektrums zu verringern.
Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, 6, 7 oder 8, wobei das erste Spektrum gemäß einem ersten Signal mit einer Frequenz, die von 0 bis 300 Hz reicht, aus dem Audiosignal erzeugt wird, und das zweite Spektrum gemäß einem zweiten Signal mit einer Frequenz, die von 3000 Hz bis 4000 Hz reicht, aus dem Audiosignal erzeugt wird; und/oder wobei die Mittelfrequenz von 100 Hz bis 1000 Hz reicht.
Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, 6, 7, 8 oder 9, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um: ein Echospektrum gemäß dem Klangspektrum zu schätzen, wenn bestimmt wird, dass sich die elektronische Vorrichtung nicht draußen befindet; zu bestimmen, ob eine Energie des Echospektrums größer als ein vorbestimmter Wert ist, wenn die Energie des Echospektrums größer als der vorbestimmte Wert ist, Anwenden eines Störgeräuschunterdrückungsvorgangs auf das Klangspektrum gemäß dem Echospektrum, um ein drittes Klangspektrum zu erfassen.