Claims (66)
1. Способ подавления шума в потоке аудиосигналов, содержащем нежелательный сигнал, называемый шумовым сигналом, при этом способ содержит этапы, на которых:1. A method for suppressing noise in an audio signal stream containing an unwanted signal called a noise signal, the method comprising the steps of:
получают оцифрованный шумовой сигнал из окружающей среды, в которой присутствует поток аудиосигналов, причем оцифрованный шумовой сигнал включает в себя множество выборок данных;receiving a digitized noise signal from an environment in which an audio stream is present, the digitized noise signal including a plurality of data samples;
принимают, схемой цифрового процессора, оцифрованный шумовой сигнал;receiving, by a digital processor circuit, a digitized noise signal;
для каждой выборки данных из множества выборок данных добавляют, схемой цифрового процессора, одну или более единиц информации к каждой выборке данных для формирования набора данных, причем величина для каждой из указанной одной или более единиц информации равна нулю;for each data sample of the plurality of data samples, adding, by the digital processor circuitry, one or more pieces of information to each data sample to form a data set, wherein the value for each of said one or more pieces of information is zero;
вычисляют, схемой цифрового процессора, представление в частотной области набора данных в частотной области;calculating, by the digital processor circuitry, a frequency domain representation of the frequency domain data set;
выполняют сдвиг представления набора данных в частотной области по времени с использованием схемы цифрового процессора, тем самым создавая представление набора данных со сдвигом в частотной области;shifting a representation of the data set in the frequency domain with respect to time using the digital processor circuit, thereby creating a representation of the data set with a shift in the frequency domain;
преобразуют сдвинутое представление набора данных из частотной области во временную область для формирования части противошумого сигнала; иconverting a shifted representation of the data set from the frequency domain to the time domain to form an anti-noise signal part; And
выводят противошумовой сигнал в поток аудиосигналов для уменьшения шума за счет деструктивных помех.outputting an anti-noise signal to the audio signal stream to reduce noise due to destructive interference.
2. Способ по п. 1, в котором количество указанной одной или более единиц информации, добавляемых к выборке данных, зависит от требуемого частотного разрешения для противошумого сигнала.2. The method of claim 1, wherein the amount of said one or more pieces of information added to the data sample depends on the desired frequency resolution for the anti-noise signal.
3. Способ по п. 1, в котором на этапах сдвига представления набора данных в частотной области и преобразования сдвинутого представления в частотной области дополнительно вычисляют преобразование Фурье для импульса с величиной, равной единице, выполняют сдвиг импульсной характеристики в частотной области, вычисляют обратное преобразование Фурье для сдвинутой импульсной характеристики и умножают величину выборки данных на величину сдвинутой импульсной характеристики во временной области.3. The method of claim 1, wherein the steps of shifting the dataset representation in the frequency domain and transforming the shifted representation in the frequency domain further calculate a Fourier transform for a pulse with a value equal to one, perform a shift in the impulse response in the frequency domain, calculate an inverse Fourier transform for the shifted impulse response and multiplying the data sample value by the shifted impulse response value in the time domain.
4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором добавляют нули к импульсу перед вычислением преобразования Фурье.4. The method of claim 3, further comprising adding zeros to the pulse before calculating the Fourier transform.
5. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют сдвиг импульсной характеристики на время, которое учитывает как время распространения, связанное с шумовым сигналом, так и время распространения в системе, связанное с пропускной способностью схемы цифрового процессора и любого связанного с ней оборудования.5. The method of claim 3, further comprising shifting the impulse response by a time that takes into account both the propagation time associated with the noise signal and the propagation time in the system associated with the bandwidth of the digital processor circuit and any associated her equipment.
6. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором вычисляют и сохраняют импульсную характеристику перед получением оцифрованного шумового сигнала.6. The method of claim 3, further comprising calculating and storing the impulse response before obtaining the digitized noise signal.
7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых вычисляют представление в частотной области с использованием способа быстрого преобразования Фурье; и преобразуют сдвинутое представление набора данных из частотной области во временную область с использованием способа обратного быстрого преобразования Фурье.7. The method according to p. 1, further comprising stages, which calculate the representation in the frequency domain using the fast Fourier transform method; and converting the shifted representation of the dataset from the frequency domain to the time domain using an inverse fast Fourier transform method.
8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют сдвиг представления в частотной области на время, которое зависит от выбранной частоты в представлении в частотной области и учитывает как время распространения, связанное с шумовым сигналом, так и время распространения в системе, связанное с пропускной способностью схемы цифрового процессора и любого связанного с ней оборудования.8. The method of claim 1, further comprising shifting the frequency domain representation by a time that depends on a selected frequency in the frequency domain representation and takes into account both the propagation time associated with the noise signal and the propagation time in the system. , related to the bandwidth of the digital processor circuit and any associated equipment.
9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют сдвиг представления в частотной области на величину, соответствующую времени фазового сдвига, вычисленному как половина обратного значения выбранной частоты.9. The method of claim 8, further comprising shifting the representation in the frequency domain by an amount corresponding to the phase shift time calculated as half the reciprocal of the selected frequency.
10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором масштабируют по амплитуде представление в частотной области перед преобразованием сдвинутого представления набора данных из частотной области во временную область.10. The method of claim 1, further comprising scaling the amplitude representation in the frequency domain before converting the shifted representation of the data set from the frequency domain to the time domain.
11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором индивидуально сдвигают один или более шумовых сегментов в представлении в частотной области, причем представление в частотной области включает в себя множество шумовых сегментов, и каждый шумовой сегмент из множества шумовых сегментов коррелирует со своей полосой частот.11. The method of claim 1, further comprising shifting one or more noise segments individually in a frequency domain representation, wherein the frequency domain representation includes a plurality of noise segments, and each noise segment of the plurality of noise segments correlates with its own frequency band.
12. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых преобразуют противошумой сигнал в аналоговый сигнал и выводят противошумой сигнал в поток аудиосигналов путем смешивания его с исходным шумом в потоке аудиосигналов.12. The method of claim 1, further comprising converting the anti-noise signal to an analog signal and outputting the anti-noise signal to the audio signal stream by mixing it with the original noise in the audio signal stream.
13. Способ по п. 12, дополнительно содержащий этап, на котором смешивают противошумовой сигнал с исходным шумом в потоке аудиосигналов с использованием динамика с усилителем или другого преобразователя, расположенного в потоке сигналов.13. The method of claim 12, further comprising mixing the anti-noise signal with source noise in the audio signal stream using an amplified speaker or other transducer located in the signal stream.
14. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором захватывают шумовой сигнал в потоке аудиосигналов с использованием по меньшей мере одного микрофона, подключенного к аналого-цифровому преобразователю, для получения оцифрованного шумового сигнала.14. The method of claim 1, further comprising capturing a noise signal in the audio signal stream using at least one microphone connected to an A/D converter to obtain a digitized noise signal.
15. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:15. The method according to claim 1, further comprising the steps of:
получают сигнал обратной связи путем дискретизации потока аудиосигналов после вывода противошумого сигнала в поток сигналов; receiving a feedback signal by sampling the audio signal stream after the anti-noise signal is output to the signal stream;
обрабатывают сигнал обратной связи с использованием схемы цифрового процессора для регулировки амплитуды или фазы противошумового сигнала для улучшения подавления шумового сигнала.processing the feedback signal using a digital processor circuit to adjust the amplitude or phase of the anti-noise signal to improve the suppression of the noise signal.
16. Способ подавления шума в потоке аудиосигналов, содержащем нежелательный сигнал, называемый шумовым сигналом, при этом способ содержит этапы, на которых:16. A method for suppressing noise in an audio signal stream containing an unwanted signal called a noise signal, the method comprising the steps of:
получают оцифрованный шумовой сигнал из окружающей среды, в которой присутствует поток аудиосигналов, причем оцифрованный шумовой сигнал включает в себя множество выборок данных;receiving a digitized noise signal from an environment in which an audio stream is present, the digitized noise signal including a plurality of data samples;
принимают, схемой цифрового процессора, оцифрованный шумовой сигнал;receiving, by a digital processor circuit, a digitized noise signal;
для каждой выборки данных из множества выборок данных добавляют, схемой цифрового процессора, одну или более единиц информации к каждой выборке данных для формирования набора данных, причем величина для каждой из указанной одной или более единиц информации равна нулю;for each data sample of the plurality of data samples, adding, by the digital processor circuitry, one or more pieces of information to each data sample to form a data set, wherein the value for each of said one or more pieces of information is zero;
вычисляют, схемой цифрового процессора, представление в частотной области набора данных в частотной области, причем представление в частотной области включает в себя множество шумовых сегментов, и каждый шумовой сегмент из множества шумовых сегментов коррелирует со своей полосой частот;calculating, by the digital processor circuit, a frequency domain representation of the frequency domain data set, the frequency domain representation including a plurality of noise segments, and each noise segment of the plurality of noise segments being correlated with its frequency band;
индивидуально сдвигают один или более шумовых сегментов во времени с использованием схемы цифрового процессора;individually shifting one or more noise segments in time using a digital processor circuit;
объединяют указанное множество шумовых сегментов для формирования составного противошумового сигнала; combining said plurality of noise segments to form a composite anti-noise signal;
выводят составной противошумовой сигнал в поток аудиосигналов для уменьшения шума за счет деструктивных помех.outputting the composite anti-noise signal to the audio signal stream to reduce noise due to destructive interference.
17. Способ по п. 16, в котором количество указанной одной или более единиц информации, добавляемых к выборке данных, зависит от требуемого частотного разрешения для противошумого сигнала.17. The method of claim 16, wherein the amount of said one or more pieces of information added to the data sample depends on the desired frequency resolution for the anti-noise signal.
18. Способ по п. 16, в котором на этапах вычисления представления набора данных в частотной области и индивидуального сдвига одного или более шумовых сегментов дополнительно вычисляют преобразования Фурье для импульса с величиной, равной единице, выполняют сдвиг импульсной характеристики в частотной области, вычисляют обратное преобразование Фурье для сдвинутой импульсной характеристики и умножают величину выборки данных на величину сдвинутой импульсной характеристики во временной области.18. The method of claim 16, wherein, at the steps of computing the representation of the data set in the frequency domain and the individual shift of one or more noise segments, further computing Fourier transforms for the pulse with a value equal to one, shifting the impulse response in the frequency domain, calculating the inverse transform Fourier transform for the shifted impulse response and multiply the data sample value by the shifted impulse response value in the time domain.
19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этап, на котором добавляют нули к импульсу перед вычислением преобразования Фурье.19. The method of claim 18, further comprising adding zeros to the pulse before calculating the Fourier transform.
20. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют сдвиг импульсной характеристики на время, которое учитывает как время распространения, связанное с шумовым сигналом, так и время распространения в системе, связанное с пропускной способностью схемы цифрового процессора и любого связанного с ней оборудования.20. The method of claim 18, further comprising shifting the impulse response by a time that takes into account both the propagation time associated with the noise signal and the propagation time in the system associated with the bandwidth of the digital processor circuit and any associated her equipment.
21. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этап, на котором вычисляют и сохраняют импульсную характеристику перед получением оцифрованного шумового сигнала.21. The method of claim 18, further comprising calculating and storing the impulse response before obtaining the digitized noise signal.
22. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют сдвиг представления в частотной области на время, которое учитывает как время распространения, связанное с шумовым сигналом, так и время распространения в системе, связанное с пропускной способностью схемы цифрового процессора и любого связанного с ней оборудования.22. The method of claim 16, further comprising shifting the representation in the frequency domain by a time that takes into account both the propagation time associated with the noise signal and the propagation time in the system associated with the bandwidth of the digital processor circuit and any associated equipment.
23. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют сдвиг представления в частотной области на величину, соответствующую времени фазового сдвига, вычисленному как половина обратного значения выбранной частоты.23. The method of claim 16, further comprising shifting the representation in the frequency domain by an amount corresponding to the phase shift time calculated as half the reciprocal of the selected frequency.
24. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этап, на котором масштабируют по амплитуде представление в частотной области.24. The method of claim 16, further comprising scaling the amplitude representation in the frequency domain.
25. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этапы, на которых преобразуют противошумой сигнал в аналоговый сигнал и выводят противошумой сигнал в поток аудиосигналов путем смешивания его с исходным шумом в потоке аудиосигналов.25. The method of claim 16, further comprising converting the anti-noise signal to an analog signal and outputting the anti-noise signal to the audio signal stream by mixing it with the original noise in the audio signal stream.
26. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этап, на котором смешивают противошумовой сигнал с исходным шумом в потоке аудиосигналов с использованием динамика с усилителем или другого преобразователя, расположенного в потоке сигналов.26. The method of claim 16, further comprising mixing the anti-noise signal with source noise in the audio signal stream using an amplified speaker or other transducer located in the signal stream.
27. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этап, на котором захватывают шумовой сигнал в потоке аудиосигналов с использованием по меньшей мере одного микрофона, подключенного к аналого-цифровому преобразователю, для получения оцифрованного шумового сигнала.27. The method of claim 16, further comprising capturing the noise signal in the audio signal stream using at least one microphone connected to the A/D converter to obtain a digitized noise signal.
28. Способ по п. 16, дополнительно содержащий этапы, на которых:28. The method of claim 16, further comprising the steps of:
получают сигнал обратной связи путем дискретизации потока аудиосигналов после вывода противошумого сигнала в поток сигналов; receiving a feedback signal by sampling the audio signal stream after the anti-noise signal is output to the signal stream;
обрабатывают сигнал обратной связи с использованием схемы цифрового процессора для регулировки амплитуды или фазы противошумого сигнала для улучшения подавления шумового сигнала.processing the feedback signal using a digital processor circuit to adjust the amplitude or phase of the anti-noise signal to improve the suppression of the noise signal.
29. Система для подавления шума в потоке аудиосигналов, который содержит шумовой сигнал, причем система содержит:29. A system for suppressing noise in an audio signal stream that contains a noise signal, the system comprising:
микрофон, выполненный с возможностью получения шумового сигнала из окружающей среды, в которой присутствует поток аудиосигналов;a microphone configured to receive a noise signal from an environment in which there is a stream of audio signals;
аналого-цифровой преобразователь, выполненный с возможностью приема шумового сигнала из микрофона и преобразования шумового сигнала в оцифрованный шумовой сигнал;an analog-to-digital converter configured to receive the noise signal from the microphone and convert the noise signal into a digitized noise signal;
процессор цифровых сигналов, выполненный с возможностью приема оцифрованного шумового сигнала из аналого-цифрового преобразователя и, для каждой выборки данных в оцифрованном шумовом сигнале, обработки данной выборки данных посредствомa digital signal processor configured to receive the digitized noise signal from the A/D converter and, for each data sample in the digitized noise signal, process that data sample by
добавления одной или более единиц информации к данной выборке данных для формирования набора данных, причем величина для каждой из указанной одной или более единиц информации по существу равна нулю,adding one or more items of information to a given data sample to form a data set, wherein the value for each of said one or more items of information is substantially zero,
вычисления представления набора данных в частотной области,computing the frequency domain representation of the dataset,
сдвига представления набора данных в частотной области по времени, тем самым создавая сдвинутое представление набора данных в частотной области, shifting the representation of the dataset in the frequency domain over time, thereby creating a shifted representation of the dataset in the frequency domain,
преобразования сдвинутого представления набора данных из частотной области во временную область для формирования части противошумого сигнала; converting a shifted representation of the data set from the frequency domain to the time domain to form an anti-noise signal portion;
цифроаналоговый преобразователь, выполненный с возможностью приема противошумого сигнала из процессора цифровых сигналов и функционирования для преобразования противошумового сигнала в аналоговый противошумовой сигнал.a digital-to-analog converter configured to receive the anti-noise signal from the digital signal processor and operate to convert the anti-noise signal to an analog anti-noise signal.
30. Система по п. 29, дополнительно содержащая смеситель, выполненный с возможностью приема потока аудиосигналов и аналогового противошумого сигнала и объединения потока аудиосигналов с аналоговым противошумовым сигналом.30. The system of claim 29, further comprising a mixer configured to receive the audio signal stream and the analog anti-noise signal and combine the audio signal stream with the analog anti-noise signal.
31. Система по п. 29 дополнительно содержащая динамик, выполненный с возможностью приема потока аудиосигналов с аналоговым противошумовым сигналом.31. The system of claim. 29 further comprising a speaker configured to receive an audio signal stream with an analog anti-noise signal.
32. Система по п. 29, в которой процессор цифровых сигналов выполнен с возможностью вычисления представления в частотной области с использованием способа быстрого преобразования Фурье и преобразования сдвинутого представления набора данных из частотной области во временную область с использованием способа обратного быстрого преобразования Фурье.32. The system of claim 29, wherein the digital signal processor is configured to compute a frequency domain representation using a fast Fourier transform method and convert the shifted representation of the dataset from the frequency domain to the time domain using an inverse fast Fourier transform method.
33. Система по п. 29, в которой процессор цифровых сигналов выполнен с возможностью сдвига представления в частотной области на величину, соответствующую времени фазового сдвига, вычисленному как половина обратного значения выбранной частоты.33. The system of claim 29, wherein the digital signal processor is configured to shift the frequency domain representation by an amount corresponding to the phase shift time calculated as half the reciprocal of the selected frequency.
34. Система по п. 33, в которой процессор цифровых сигналов выполнен с возможностью сдвига представления в частотной области на время, которое зависит от выбранной частоты в представлении в частотной области и учитывает как время распространения, связанное с шумовым сигналом, так и время распространения в системе, связанное с пропускной способностью схемы цифрового процессора и любого связанного с ней оборудования.34. The system of claim 33, wherein the digital signal processor is configured to shift the frequency domain representation by a time that depends on a selected frequency in the frequency domain representation and takes into account both the propagation time associated with the noise signal and the propagation time in system, related to the bandwidth of the digital processor circuit and any associated equipment.
35. Система по п. 29, в которой процессор цифровых сигналов выполнен с возможностью масштабирования по амплитуде представления в частотной области перед преобразованием сдвинутого представления набора данных из частотной области во временную область.35. The system of claim 29, wherein the digital signal processor is configured to scale the amplitude of the frequency domain representation before converting the shifted representation of the dataset from the frequency domain to the time domain.
36. Система по п. 29, в которой процессор цифровых сигналов выполнен с возможностью индивидуального сдвига одного или более шумовых сегментов в представлении в частотной области, причем представление в частотной области включает в себя множество шумовых сегментов, и каждый шумовой сегмент из множества шумовых сегментов коррелирует со своей полосой частот.36. The system of claim 29, wherein the digital signal processor is configured to individually shift one or more noise segments in the frequency domain representation, wherein the frequency domain representation includes a plurality of noise segments, and each noise segment of the plurality of noise segments correlates with its own frequency band.
37. Система по п. 31, дополнительно содержащая микрофон обратной связи, расположенный рядом с динамиком и выполненный с возможностью приема потока аудиосигналов, выводимого динамиком, причем процессор цифровых сигналов взаимодействует с микрофоном обратной связи.37. The system of claim 31, further comprising a feedback microphone disposed adjacent to the speaker and configured to receive an audio stream output from the speaker, the digital signal processor communicating with the feedback microphone.
38. Система по п. 29, в которой процессор цифровых сигналов выполнен с возможностью сдвига представления набора данных в частотной области и преобразования сдвинутого представления в частотной области путем вычисления преобразования Фурье для импульса с величиной, равной единице, сдвига импульсной характеристики в частотной области, вычисления обратного преобразования Фурье сдвинутой импульсной характеристики и умножения величины выборки данных на величину сдвинутой импульсной характеристики во временной области.38. The system of claim 29, wherein the digital signal processor is configured to shift the frequency domain representation of the data set and transform the shifted frequency domain representation by computing a Fourier transform for a pulse with a value of one, shifting the impulse response in the frequency domain, calculating inverse Fourier transform of the shifted impulse response; and multiplying the data sample size by the amount of the shifted impulse response in the time domain.
39. Система по п. 38, в которой к импульсу добавляются нуле перед вычислением преобразования Фурье.39. The system of claim 38, wherein zeros are added to the momentum before calculating the Fourier transform.
40. Система по п. 39, в которой импульсная характеристика вычисляется и сохраняется перед получением оцифрованного шумового сигнала.40. The system of claim 39, wherein the impulse response is computed and stored prior to obtaining the digitized noise signal.