專利名稱：音頻處理裝置及音頻處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種音頻處理裝置，且特別有關(guān)于一種在通信系統(tǒng)中具有麥克風(fēng) 陣列的音頻處理裝置以及音頻處理方法。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，麥克風(fēng)或麥克風(fēng)陣列擷取三種成分，包含源信號、干擾以及 回音(echo)。源信號為期望信號，例如需要被傳送至遠(yuǎn)處的聲音信號?；匾襞c干擾被 視作發(fā)生在通信系統(tǒng)中的不良成分?；匾舻漠a(chǎn)生可能是由于混合網(wǎng)絡(luò)的失配(例如在網(wǎng) 絡(luò)回音狀況下)，或是由于回響環(huán)境導(dǎo)致的反射(例如聲學(xué)回音)?；匾艨娠@示自語音信 號中的始發(fā)者，其中始發(fā)者可在一段時間的延遲之后聽到他/她的語音。任何種類的回 音，都會由于延遲量的增大而增加不利的影響。同時，干擾(例如環(huán)境噪聲)也可擾亂通信系統(tǒng)的各種子系統(tǒng)(例如編譯碼器) 的固有操作。不同類型的環(huán)境噪聲的特性可能差別很大，且實際減少噪聲的機(jī)制必須能 夠處理不同特性的噪聲。為合理消除麥克風(fēng)陣列擷取的干擾與回音，后端(backend)麥克風(fēng)陣列信號處理 模塊十分重要。舉例來說，在信號處理模塊中通常采用適應(yīng)性波束成型濾波器(Adaptive Beamforming Filter,以下簡稱為ABF)通過抑制干擾信號來將源信號束波成型。適應(yīng)性回 音消除濾波器(Adaptive Echo Cancellation filter,以下簡稱為AEC)也被采用以消除不利的 回音。此外，更可在信號處理模塊之前采用自動增益控制(Automatic Gain Control，以下 簡稱為AGC)單元以將輸入信號電平調(diào)整至適當(dāng)電平。然而，由于麥克風(fēng)陣列中的AGC 單元的增益各不相同，導(dǎo)致麥克風(fēng)陣列信號處理性能降低。因此，亟需一種在通信系統(tǒng) 中具有麥克風(fēng)陣列的新的音頻處理裝置以及音頻處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，特提供以下技術(shù)方案本發(fā)明的實施方式提供一種音頻處理裝置，包含麥克風(fēng)陣列，包含多個麥克 風(fēng)單元；多個放大器模塊，每一個放大器模塊接收并放大來自一個麥克風(fēng)單元的輸入信 號以產(chǎn)生多個已放大信號；以及補(bǔ)償模塊，接收對應(yīng)于所述多個放大器模塊的多個已調(diào) 整增益，獲得所述多個已調(diào)整增益之間的增益差值，并依所述增益差值調(diào)整一個已放大 信號以獲得已補(bǔ)償信號。本發(fā)明實施例另提供一種音頻處理裝置，包含第一麥克風(fēng)單元；第一可編 程增益放大器，接收第一輸入信號并放大第一輸入信號以產(chǎn)生第一已放大信號，第一輸 入信號是擷取自第一麥克風(fēng)單元；第一自動增益控制單元，耦接于第一可編程增益放大 器，且當(dāng)?shù)谝灰逊糯笮盘柕恼穹幌薹鶗r，第一自動增益控制單元調(diào)整第一可編程增益 放大器的第一增益；第二麥克風(fēng)單元；第二可編程增益放大器，接收第二輸入信號并放 大第二輸入信號以產(chǎn)生第二已放大信號，第二輸入信號是擷取自第二麥克風(fēng)單元；第二自動增益控制單元，耦接于第二可編程增益放大器，且當(dāng)?shù)诙逊糯笮盘柕恼穹幌薹?時，第二自動增益控制單元調(diào)整第二可編程增益放大器的第二增益；以及補(bǔ)償模塊，耦 接于第一自動增益控制單元與第二自動增益控制單元，自第一自動增益控制單元接收第 一已調(diào)整增益，自第二自動增益控制單元接收第二已調(diào)整增益，獲得第一已調(diào)整增益與 第二已調(diào)整增益之間的增益差值，并依增益差值抑制第一輸入信號、第二輸入信號或多 個已放大信號中的一個，以獲得第一已補(bǔ)償信號或第二已補(bǔ)償信號。

本發(fā)明實施例又提供一種音頻處理方法，包含獲得第一已調(diào)整增益與第二已 調(diào)整增益之間的增益差值，第一已調(diào)整增益是通過第一自動增益控制單元產(chǎn)生，第二已 調(diào)整增益是通過第二自動增益控制單元產(chǎn)生，其中第一自動增益控制單元是用以調(diào)整第 一可編程增益放大器的第一輸入信號的增益，且第二自動增益控制單元是用以調(diào)整第二 可編程增益放大器的第二輸入信號的增益，第一輸入信號是擷取自第一麥克風(fēng)，第二輸 入信號是擷取自第二麥克風(fēng)；當(dāng)?shù)谝灰颜{(diào)整增益大于第二已調(diào)整增益時，依增益差值抑 制最初由第一麥克風(fēng)產(chǎn)生的第一信號；當(dāng)?shù)谝灰颜{(diào)整增益大于第二已調(diào)整增益時，依增 益差值抑制最初由第二麥克風(fēng)產(chǎn)生的第二信號。以上所述的音頻處理裝置以及音頻處理方法能夠通過增益差值獲得補(bǔ)償信號， 從而提升音頻處理性能。


圖1是依本發(fā)明一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。圖2是依本發(fā)明另一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。圖3是依本發(fā)明實施例的ABF的示意圖。圖4是依本發(fā)明實施例的ABF輸出信號的極性圖的示意圖。圖5是依本發(fā)明實施例的盲源信號分離模型的示意圖。圖6是依本發(fā)明另一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。圖7是依本發(fā)明另一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。圖8是依本發(fā)明實施例的音頻處理方法的流程圖。圖9是依本發(fā)明實施例的判決器的范例的示意圖。
具體實施例方式在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬技術(shù)領(lǐng)域 的技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及 權(quán)利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū) 分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及權(quán)利要求項中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應(yīng)解 釋成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手 段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第 二裝置，或透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。圖1是依本發(fā)明實施例的音頻處理裝置的示意圖。所述音頻處理裝置位于 通信系統(tǒng)中。依本發(fā)明實施例，通信系統(tǒng)可為具有麥克風(fēng)模塊10的移動電話或藍(lán)牙 (Bluetooth)手機(jī)，麥克風(fēng)模塊10可位于音頻處理裝置100的內(nèi)部(或外部)以擷取音頻信號。麥克風(fēng)模塊10可為硬件模塊并包含線性陣列傳感器(lineararray of sensor)，例如 麥克風(fēng)陣列101，以擷取音頻信號。麥克風(fēng)陣列101可包含多個麥克風(fēng)單元(例如，麥克 風(fēng)單元111與112)以自不同方向擷取音頻信號。麥克風(fēng)模塊10可進(jìn)一步包含多個放大 器模塊102A與102B以增強(qiáng)輸入音頻信號。放大器模塊102A與102B自麥克風(fēng)陣列101 接收輸入信號并分別在各自的音頻處理路徑中放大輸入信號。依本發(fā)明實施例，放大器模塊102A與102B可包含多個可編程增益放大器 (Programmable Gain Amplifier，以下簡稱為PGA)(例如，PGA 121與122)以及其對應(yīng)的 AGC單元(例如，圖中標(biāo)示為AGC的AGC單元123與124)。PGA121與122為電子放 大器，例如運算放大器，對應(yīng)的AGC單元123與124可分別輸出外部信號(模擬信號或 數(shù)字信號)以控制上述放大器的增益。AGC單元123與124為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的控 制電路。通常來說，PGA 121與122的放大可被保持于預(yù)定電平且AGC單元123與124 不運作。在偵測限幅(clipping)之后，已偵測的AGC單元123與124以分貝(以下簡稱 為dB)定義特定電平來調(diào)整PGA 121與122的對應(yīng)增益。具體地，PGA 121與122自 麥克風(fēng)單元111與112分別接收輸入信號Sml與Sm2并放大上述輸入信號以產(chǎn)生已放大信 號Sampl與Samp2。已放大信號Sampl與Samp2更可被AGC單元123與124偵測。若偵測到 限幅，AGC單元123與124適應(yīng)性地調(diào)整PGA 121與122的增益以產(chǎn)生已調(diào)整增益(例 如，圖1所示的Gaml與Gam2)。依本發(fā)明上述實施例，當(dāng)偵測到對應(yīng)的已放大信號Sampl 或Samp2的振幅被限 幅時，AGC單元123或124可被啟動并將PGA 121與122的增益調(diào)整 至特定電平Gainl或仏 2。請注意，限幅意味著已放大信號Sampl及/或Samp2的信號電平 (即，振幅)超過由AGC單元123與124定義的適當(dāng)信號電平。依本發(fā)明上述實施例，音頻處理裝置100可進(jìn)一步包含模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20與信號 處理模塊30。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20可包含多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to DigitalConverter,以下 簡稱為ADC)(例如，ADC 40與50)。ADC 40與50可將已放大信號Sampl與Samp2轉(zhuǎn)換 至數(shù)字域以作進(jìn)一步信號處理。信號處理模塊30可包含補(bǔ)償模塊103、麥克風(fēng)陣列信號 處理模塊104以及反向補(bǔ)償模塊105。請注意，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20也可位于信號處理模塊 30的內(nèi)部，其并非本發(fā)明的限制。舉例來說，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20可位于補(bǔ)償模塊103與 麥克風(fēng)陣列信號處理模塊104之間。因此，補(bǔ)償模塊103也可在模擬域中補(bǔ)償已放大信 號，其并非本發(fā)明的限制。由于已放大信號可以數(shù)字格式或模擬格式得到補(bǔ)償，在其它 圖式中，為簡潔起見，不另贅述ADC的詳情。依本發(fā)明上述實施例，補(bǔ)償模塊103可接收輸入信號或已放大信號(數(shù)字格式或 模擬格式)，并依增益差值調(diào)整(或補(bǔ)償)輸入信號或已放大信號的增益以獲得多個已補(bǔ) 償信號(舉例來說，已補(bǔ)償信號民-與民·》，上述增益差值是先前通過AGC單元123與 124調(diào)整的增益的差值。麥克風(fēng)陣列信號處理模塊104可處理已補(bǔ)償信號以獲得目標(biāo)信 號St。通常來說，自有噪聲的信道擷取的音頻信號可包含源信號與干擾中的至少一個， 其中，源信號為期望信號(例如人的聲音)，而干擾是指所有的環(huán)境或背景噪聲。依本發(fā) 明實施例，麥克風(fēng)陣列信號處理模塊104可消除干擾成分并輸出近似于期望源信號成分 的目標(biāo)信號。舉例來說，麥克風(fēng)陣列信號處理模塊104可包含ABF與AEC以濾除不利 的干擾與回音。最后，反向補(bǔ)償模塊105可依增益差值反向地調(diào)整該目標(biāo)信號St的增益 以產(chǎn)生輸出信號S。。
圖2是依本發(fā)明另一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。依本發(fā)明上述實施 例，補(bǔ)償模塊103可包含多個補(bǔ)償單元(例如，補(bǔ)償單元311與312)及控制單元313。補(bǔ) 償單元311與312都自對應(yīng)的PGA接續(xù)地接收已放大信號(數(shù)字格式或模擬格式)。在 實施例中，為響應(yīng)先前通過AGC單元123與124調(diào)整的增益的差值，通過控制信號(例 如，控制信號Srtril與Srtri2) —次或在特定時間內(nèi)調(diào)整一個補(bǔ)償單元的增益。補(bǔ)償單元311 與312可通過PGA或類似放大器實現(xiàn)。控制單元313可偵測通過AGC單元123與124 調(diào)整的增益的差值，并依增益差值產(chǎn)生控制信號Srtril與S。tri2。請注意，調(diào)整已放大信號 的增益的原因在于，在不同音頻處理路徑中的AGC單元的獨立啟動可降低麥克風(fēng)陣列信 號處理的整體性能。下文中將進(jìn)一步闡述性能降低的范例。依本發(fā)明 實施例，可利用ABF實現(xiàn)麥克風(fēng)陣列信號處理模塊104。圖3是依 本發(fā)明實施例的ABF 300的示意圖。依本發(fā)明上述實施例，ABF 300可為位于麥克風(fēng) 陣列信號處理模塊104中的一個麥克風(fēng)陣列信號處理裝置。ABF 300可包含波束成型器 301、阻塞矩陣(blocking matrix) 3O2、語音活動偵測器(VoiceActivity Detector，以下簡稱 為VAD)303以及適應(yīng)性濾波器304。波束成型301可自不同的音頻處理路徑接收輸入信號 X1與X2并處理輸入信號以產(chǎn)生已處理信號SBF。依本發(fā)明實施例，波束成型器301可為 具有振幅延遲補(bǔ)償單元201與加法器202的延遲相加(delay-and-sum)波束成型器。振幅 延遲補(bǔ)償單元201補(bǔ)償通過不同麥克風(fēng)單元擷取的輸入信號的振幅差值與時間延遲，以 同步輸入信號的期望源信號成分。補(bǔ)償量可依麥克風(fēng)陣列的屬性通過預(yù)先校準(zhǔn)來獲得。 加法器202相干地加總輸入信號的期望源信號成分并非相干地加總干擾成分。因此，理 論上可增強(qiáng)期望源信號的強(qiáng)度。阻塞矩陣302可接收已同步信號X’工與乂’ 2并自輸入 信號中消除期望源信號成分以產(chǎn)生另一個已處理信號SBM。依本發(fā)明上述實施例，阻塞矩 陣302可通過減法操作消除期望源信號。假設(shè)輸入信號Xl與X2表示如下X1 (n) = S1 (η) ^h11 (η) +S2 (η) *h21 (η)，X2 (η) = S1 (η) ^h12 (η) +S2 (η) ^h22 (η)，其中S1 (η)代表期望源信號而S2Cn)代表干擾信號，以及hy(n)代表信號、(11)對 第j個麥克風(fēng)單元的信道脈沖響應(yīng)，丨=1或2以及〗=1或2。因此，自阻塞矩陣302 輸出的已處理信號Sbm可依下式得到Sbm (n) = X' ^n)-X' 2(η)基于振幅延遲補(bǔ)償單元201中的適當(dāng)補(bǔ)償，脈沖響應(yīng)hn(n)理論上等于h12(n)。 因此，已處理信號Sbm可依下式得到Sbm (η) — S2 (η) * (h21 (η) ~h22 (η))通過適應(yīng)性地對已處理信號Sbm濾波，適應(yīng)性濾波器304產(chǎn)生近似于干擾的已濾 波信號Sf。通過自已處理信號Sbf中減去已濾波信號Sf，可得到近似于期望源信號的目標(biāo) 信號St。此外，可進(jìn)一步引入VAD 303以偵測期望源信號的存在，以及控制適應(yīng)性濾波 器304的適應(yīng)步長(adaptation step)以提升適應(yīng)性能。然而，在不同音頻處理路徑中獨立啟動的AGC單元可能無意地?fù)p壞輸入信號 Sml與Sm2 (如圖1或圖2所示)之間的預(yù)定振幅差值關(guān)系，這一關(guān)系為振幅延遲補(bǔ)償單元 201所參考的重要補(bǔ)償系數(shù)。一旦預(yù)定關(guān)系被損壞，波束成型器301也許不能相干地將期望源 信號相加，且阻塞矩陣302也許不能消除期望源信號。對于VAD 303來說情況更 糟，其可能錯誤地偵測期望源信號的存在。圖4是依本發(fā)明實施例的ABF輸出信號的極 性圖(polar pattern)的示意圖。如圖4所示，AGC效應(yīng)嚴(yán)重降低輸出信號的波束成型性 能，其導(dǎo)致期望源信號的錯誤消除。依本發(fā)明另一個實施例，可利用盲源信號分離模型(blind source separationmodel)來實現(xiàn)麥克風(fēng)陣列信號處理模塊104。圖5是依本發(fā)明實施例的盲源信 號分離模型的示意圖。依本發(fā)明上述實施例，利用盲源信號分離也可實現(xiàn)麥克風(fēng)陣列信 號處理模塊104(如圖1或圖2所示)，以自已混合輸入信號集中分離期望源信號。通過 最小化輸出信號yl與y2間的相關(guān)，盲源信號分離機(jī)制可將信號集分離成其它信號集。 為決定對應(yīng)于第j個麥克風(fēng)單元與信號S1Cn)的最佳濾波系數(shù)\^(11)，需進(jìn)行多次迭代。 然而，當(dāng)AGC單元被獨立啟動時，由于劇烈的增益波動，所述算法的輸出很難收斂。因 此，為減輕AGC效應(yīng)并保持良好的信號質(zhì)量，亟需一種如上所述的適當(dāng)補(bǔ)償機(jī)制。請再次參考圖2，依本發(fā)明上述實施例，補(bǔ)償模塊103可偵測通過AGC單元123 與124調(diào)整的增益的差值并依增益差值抑制已放大信號Sampl或Samp2,或抑制輸入信號Sml 或Sm2。舉例來說，當(dāng)AGC單元123產(chǎn)生的已調(diào)整增益Gainl(例如，6dB)大于AGC單元 124產(chǎn)生的已調(diào)整增益Gam2(例如，OdB)時，補(bǔ)償模塊103可以某一電平(例如，_6dB)補(bǔ) 償已放大信號Sampl以保持輸入信號Sml與Sm2的預(yù)設(shè)關(guān)系。在另一個范例中，當(dāng)AGC單 元124產(chǎn)生的已調(diào)整增益Gam2(例如，6dB)大于AGC單元123產(chǎn)生的已調(diào)整增益Gaml (例 如，OdB)時，補(bǔ)償模塊103可以某一電平(例如，_6dB)補(bǔ)償已放大信號Samp2以保持輸 入信號Sml與Sm2的預(yù)設(shè)關(guān)系。圖6是依本發(fā)明另一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。依本發(fā)明上述實施 例，補(bǔ)償模塊603可包含補(bǔ)償單元611與612及控制單元613。補(bǔ)償單元611依控制信號 Sctrll接收并補(bǔ)償已放大信號Sampl或輸入信號Sml (數(shù)字格式或模擬格式)。補(bǔ)償單元612 依控制信號Srtri2接收并補(bǔ)償已放大信號Samp2或輸入信號Sm2 (數(shù)字格式或模擬格式)。補(bǔ) 償單元611與612可通過PGA或類似放大器實現(xiàn)?？刂茊卧?13可偵測通過AGC單元 123與124調(diào)整的增益Gaml與Gam2之間的差值，依增益差值產(chǎn)生控制信號Setril或Setri2并 將控制信號Srtril或Srtri2發(fā)送至補(bǔ)償單元611或612。依本發(fā)明上述實施例，控制單元613可通過減法單元631自Gam2的數(shù)值減去Gaml 的數(shù)值以獲得增益差值(Gam2-Gaml)。判決器632決定已獲得的增益差值是否為正值。當(dāng) 已獲得的增益差值為非正值時，控制單元613將增益差值傳遞至補(bǔ)償單元611，以依增益 差值抑制已放大信號Sampl或輸入信號Sml。另一方面，當(dāng)已獲得的增益差值為正值時， 已獲得的增益差值通過乘法器633乘以(-1)進(jìn)行反轉(zhuǎn)并被傳遞至補(bǔ)償單元612，以依增益 差值抑制已放大信號Samp2或輸入信號Sm2。舉例來說，當(dāng)已獲得的增益差值為_6dB時， 補(bǔ)償單元611可用6dB抑制已放大信號Sampl或輸入信號Sml。另一方面，當(dāng)已獲得的增 益差值為+6dB時，補(bǔ)償單元612可用6dB抑制已放大信號Samp2或輸入信號Sm2。依本發(fā)明上述實施例，當(dāng)一個麥克風(fēng)單元作為主麥克風(fēng)以自期望方向擷取源信 號時，當(dāng)對應(yīng)于主麥克風(fēng)的已放大信號已被補(bǔ)償模塊抑制時，可依AGC調(diào)整的增益差值 反向地調(diào)整目標(biāo)信號的增益。如圖6所示，當(dāng)麥克風(fēng)單元111作為音頻處理裝置的主麥克 風(fēng)時，控制信號Srtril更可被送至反向補(bǔ)償模塊605。當(dāng)對應(yīng)于主麥克風(fēng)的已放大信號Sampl已被補(bǔ)償模塊603抑制時，可進(jìn)一步依增益差值放大目標(biāo)信號St的增益。舉例來說，控 制信號Setril可通過乘法器651乘以(-1)進(jìn)行反轉(zhuǎn)并被傳遞至補(bǔ)償單元652，以依先前已 補(bǔ)償?shù)脑鲆娌钪捣糯竽繕?biāo)信號St以獲得輸出信號S。。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，上述補(bǔ)償模塊與反向補(bǔ)償模塊也可利用相似但不同的 邏輯電路或固件/軟件模塊或其組合來實現(xiàn)，以執(zhí)行大致相同的功能并達(dá)到大致相同的 結(jié)果，上述邏輯電路或固件/軟件模塊是由微控制器單元(Microcontroller Unit，以下簡稱 為MCU)或數(shù)字信號處理器(Digital SignalProcessor,以下簡稱為DSP)執(zhí)行。雖然本發(fā) 明是以特定實施例來說明，但其并非本發(fā)明的限制。圖7是依本發(fā)明另一個實施例的音頻處理裝置的示意圖。依本發(fā)明上述實施 例，補(bǔ)償模塊703可包含控制單元713。控制單元713偵測通過AGC單元123與124調(diào) 整的增益Gaml與Gam2之間的差值，并依增益差值產(chǎn)生控制信號Srtril或Srtri2并將控制信號 Sdril或Srtri2發(fā)送至AGC單元123與124。在本發(fā)明上述實施例中，增益補(bǔ)償可通過AGC 單元123與124執(zhí)行。舉例來說，AGC單元123與124可自控制單元713分別接收控制 信號Srtril與Srtri2，并依控制信號Srtril與Srtri2調(diào)整PGA 121與122的增益?？刂茊卧?13 可通過減法單元731自Gam2的數(shù)值減去Gainl的數(shù)值以獲得增益差值(Gam2-Gainl)。判決器 732決定已獲得的增益差值是否為正值。當(dāng)已獲得的增益差值為非正值時，控制單元713 將增益差值傳遞至AGC單元123以依增益差值相應(yīng)地抑制已放大信號Sampl。另一方面， 當(dāng)已獲得的增益差值為正值時，已獲得的增益差值經(jīng)由乘法器733乘以(-1)進(jìn)行反轉(zhuǎn)并 被傳遞至AGC單元124以依增益差值相應(yīng)地抑制已放大信號Samp2。應(yīng)可理解，AGC單 元123或124并不僅參考已放大信號Sampl或Samp2的限幅程度來調(diào)整PGA 121或122的增 益，其也參考來自控制單元713的控制信號Srtril或S。tri2。舉例來說，當(dāng)已獲得的增益差值 為-6dB時，AGC單元123可用6dB進(jìn)一步抑制已放大信號Sampl。另一方面，當(dāng)已獲得 的增益差值為+6dB時，AGC單元124可用6dB進(jìn)一步抑制已放大信號Samp2。請注意， 在上述實施例中，利用控制單元713控制的補(bǔ)償，多個PGA可產(chǎn)生多個已放大信號。如上文所述，當(dāng)一個麥克風(fēng)單元作為主麥克風(fēng)以自期望方向擷取源信號時，當(dāng) 對應(yīng)于主麥克風(fēng)的已放大信號已被補(bǔ)償模塊抑制時，可依AGC調(diào)整的增益差值反向地調(diào) 整目標(biāo)信號的增益。如圖7所示，當(dāng)麥克風(fēng)單元111作為音頻處理裝置的主麥克風(fēng)時， 控制信號Setril更可被送至反向補(bǔ)償模塊705。當(dāng)對應(yīng)于主麥克風(fēng)的已放大信號Sampl已被 補(bǔ)償模塊703抑制時，可進(jìn)一步依增益差值放大目標(biāo)信號St的增益。舉例來說，控制信 號Setril可經(jīng)由乘法器751乘以(-1)進(jìn)行反轉(zhuǎn)并被傳遞至補(bǔ)償單元752以依早先已補(bǔ)償?shù)?增益差值放大目標(biāo)信號St以獲得輸出信號S。。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，上述補(bǔ)償模塊與反向補(bǔ)償模塊可通過相似但不同的邏 輯電路或固件/軟件模塊或其組合來實現(xiàn)，以執(zhí)行大致相同的功能并達(dá)到大致相同的結(jié) 果，上述邏輯電路或固件/軟件模塊是由MCU或DSP執(zhí)行。雖然本發(fā)明是以特定實施 例來說明，但其并非本發(fā)明的限制。圖8是依本發(fā)明實施例的音頻處理方法800的流程圖。當(dāng)執(zhí)行程序代碼或指令 時，控制單元313 (如圖3所示)、613 (如圖6所示)或713 (如圖7所示)執(zhí)行音頻處理 方法800。麥克風(fēng)陣列可包含一個主麥克風(fēng)與一個輔麥克風(fēng)(例如圖2、圖6或圖7的麥 克風(fēng)單元111與112)以自不同方向擷取音頻信號，其中主麥克風(fēng)位于移動電話的前面板(front panel)的下側(cè)(lower side)以擷取清晰的人聲語音信號，而輔麥克風(fēng)位于移動電話 的后面板(back panel)的上側(cè)(upperside)以擷取環(huán)境噪聲。兩個AGC單元(例如圖2、
圖6或圖7的AGC單元123與124)是用于調(diào)整對應(yīng)于主麥克風(fēng)與輔麥克風(fēng)的PGA的增 益，且當(dāng)PGA放大的信號出現(xiàn)限幅時，每一個AGC單元調(diào)整對應(yīng)PGA的增益。在接收 由對應(yīng)于麥克風(fēng)陣列的AGC單元調(diào)整的增益之后，獲得兩者之間的增益差值(Diffeam = |Gainl-Gain2|)(步驟S801)。決定對應(yīng)于主麥克風(fēng)的AGC單元的已調(diào)整增益是否大于對 應(yīng)于輔麥克風(fēng)的AGC單元的已調(diào)整增益(步驟S802)。若是，依增益差值Diffeam抑制原 本由主麥克風(fēng)產(chǎn)生的信號(步驟S803)。在實施例中，可通過隨后耦接于對應(yīng)PGA的補(bǔ) 償單元(例如圖2的311或圖6的611)來抑制信號。在另一個實施例中，可通過對應(yīng)于 主麥克風(fēng)的AGC單元(例如圖7的123)來抑制信號。否則，依增益差值Diffeain抑制原 本由輔麥克風(fēng)產(chǎn)生的信號(步驟S804)。應(yīng)可理解，若增益差值為0，也可不調(diào)整通過對 應(yīng)于主麥克風(fēng)的PGA放大的信號。在實施例中，可通過隨后耦接于對應(yīng)PGA的補(bǔ)償單 元(例如圖2的312或圖6的612)來抑制信號。在另一個實施例中，可通過對應(yīng)于輔麥 克風(fēng)的AGC單元(例如圖7的124)來抑制信號。

圖9是依本發(fā)明實施例的判決器632或732的范例的示意圖。比較器911將自 減法器631或731接收的增益差值(Gam2-Gaml)與閾值(圖中標(biāo)示為TH) 0比較以產(chǎn)生控制 信號Srtri來控制復(fù)用器(以下簡稱為MUX) 913。當(dāng)增益差值大于0時，控制信號S-控 制MUX 913將增益差值傳遞至乘法器633或733，否則，傳遞至補(bǔ)償單元611或乘法器 751。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修 飾，都應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種音頻處理裝置，包含 麥克風(fēng)陣列，包含多個麥克風(fēng)單元；多個放大器模塊，每一個放大器模塊接收并放大來自一個麥克風(fēng)單元的輸入信號以 產(chǎn)生多個已放大信號；以及補(bǔ)償模塊，接收對應(yīng)于該多個放大器模塊的多個已調(diào)整增益，獲得該多個已調(diào)整增 益之間的增益差值，并依該增益差值調(diào)整一個已放大信號以獲得已補(bǔ)償信號。
2.如權(quán)利要求1所述的音頻處理裝置，其特征在于，該補(bǔ)償模塊依該增益差值抑制對 應(yīng)于該多個麥克風(fēng)單元中的一個的已放大信號。
3.如權(quán)利要求1所述的音頻處理裝置，其特征在于，該多個放大器模塊包含多個可編程增益放大器，每一個可編程增益放大器自對應(yīng)的一個麥克風(fēng)單元接收該 輸入信號，并放大該輸入信號；以及多個自動增益控制單元，每一個自動增益控制單元耦接于對應(yīng)的一個可編程增益放 大器，且當(dāng)該對應(yīng)的已放大信號的振幅被限幅時，每一個自動增益控制單元調(diào)整對應(yīng)的 一個可編程增益放大器的增益以獲得該已調(diào)整增益。
4.如權(quán)利要求3所述的音頻處理裝置，其特征在于，該補(bǔ)償模塊包含多個補(bǔ)償單元，每一個補(bǔ)償單元自對應(yīng)的一個可編程增益放大器接收該已放大信 號，并依該增益差值調(diào)整該已放大信號；以及控制單元，偵測該多個已調(diào)整增益之間的該增益差值并將該增益差值傳遞至該多個 補(bǔ)償單元中的一個，以調(diào)整已通過一個可編程增益放大器放大的該已放大信號。
5.如權(quán)利要求3所述的音頻處理裝置，其特征在于，該補(bǔ)償模塊包含控制單元，偵測該增益差值并將該增益差值傳遞至對應(yīng)的一個自動增益控制單元， 以依該增益差值進(jìn)一步調(diào)整該對應(yīng)的一個可編程增益放大器的該增益。
6.如權(quán)利要求1所述的音頻處理裝置，更包含麥克風(fēng)陣列信號處理模塊，該麥克風(fēng)陣 列信號處理模塊處理該已補(bǔ)償信號以獲得目標(biāo)信號。
7.如權(quán)利要求6所述的音頻處理裝置，更包含反向補(bǔ)償模塊，該反向補(bǔ)償模塊依該增 益差值反向地調(diào)整該目標(biāo)信號以產(chǎn)生輸出信號。
8.—種音頻處理裝置，包含 第一麥克風(fēng)單元；第一可編程增益放大器，接收第一輸入信號并放大該第一輸入信號以產(chǎn)生第一已放 大信號，該第一輸入信號是擷取自該第一麥克風(fēng)單元；第一自動增益控制單元，耦接于該第一可編程增益放大器，且當(dāng)該第一已放大信號 的振幅被限幅時，該第一自動增益控制單元調(diào)整該第一可編程增益放大器的第一增益； 第二麥克風(fēng)單元；第二可編程增益放大器，接收第二輸入信號并放大該第二輸入信號以產(chǎn)生第二已放 大信號，該第二輸入信號是擷取自該第二麥克風(fēng)單元；第二自動增益控制單元，耦接于該第二可編程增益放大器，且當(dāng)該第二已放大信號 的振幅被限幅時，該第二自動增益控制單元調(diào)整該第二可編程增益放大器的第二增益； 以及補(bǔ)償模塊，耦接于該第一自動增益控制單元與該第二自動增益控制單元，自該第一自動增益控制單元接收該第一已調(diào)整增益，自該第二自動增益控制單元接收該第二已調(diào) 整增益，獲得該第一已調(diào)整增益與該第二已調(diào)整增益之間的增益差值，并依該增益差值 抑制該第一輸入信號、該第二輸入信號或多個已放大信號中的一個，以獲得第一已補(bǔ)償 信號或第二已補(bǔ)償信號。
9.如權(quán)利要求8所述的音頻處理裝置，其特征在于，當(dāng)該第一已調(diào)整增益大于該第二 已調(diào)整增益時，該補(bǔ)償模塊依該增益差值抑制該第一輸入信號或該第一已放大信號。
10.如權(quán)利要求8所述的音頻處理裝置，其特征在于，當(dāng)該第二已調(diào)整增益大于該第 一已調(diào)整增益時，該補(bǔ)償模塊依該增益差值抑制該第二輸入信號或該第二已放大信號。
11.如權(quán)利要求8所述的音頻處理裝置，其特征在于，該第一麥克風(fēng)單元作為主麥克 風(fēng)且該第二麥克風(fēng)單元作為輔麥克風(fēng)，以自不同方向擷取信號。
12.如權(quán)利要求8所述的音頻處理裝置，其特征在于，該補(bǔ)償模塊包含第一補(bǔ)償單元，耦接于該第一可編程增益放大器并依第一控制信號調(diào)整該第一已放 大信號；第二補(bǔ)償單元，耦接于該第二可編程增益放大器并依第二控制信號調(diào)整該第二已放 大信號；以及控制單元，偵測該增益差值并將該增益差值作為該第一控制信號傳遞至該第一補(bǔ)償 單元或作為該第二控制信號傳遞至該第二補(bǔ)償單元。
13.如權(quán)利要求12所述的音頻處理裝置，其特征在于，該控制單元將該第二已調(diào)整增 益的數(shù)值減去該第一已調(diào)整增益的數(shù)值以獲得該增益差值，并產(chǎn)生該第一控制信號，以 使該增益差值為非正值時，該控制單元指示該第一補(bǔ)償單元抑制該第一輸入信號或該第 一已放大信號。
14.如權(quán)利要求12所述的音頻處理裝置，其特征在于，該控制單元將該第二已調(diào)整增 益的數(shù)值減去該第一已調(diào)整增益的數(shù)值以獲得該增益差值，并產(chǎn)生該第二控制信號，以 使該增益差值為正值時，該控制單元指示該第二補(bǔ)償單元抑制該第二輸入信號或該第二 已放大信號。
15.如權(quán)利要求8所述的音頻處理裝置，其特征在于，該補(bǔ)償模塊包含控制單元，偵測該增益差值并將該增益差值傳遞至該第一自動增益控制單元以依該 增益差值進(jìn)一步調(diào)整該第一可編程增益放大器的該第一增益，或傳遞至該第二自動增益 控制單元以依該增益差值進(jìn)一步調(diào)整該第二可編程增益放大器的該第二增益。
16.如權(quán)利要求15所述的音頻處理裝置，其特征在于，該控制單元將該第二已調(diào)整增 益的數(shù)值減去該第一已調(diào)整增益的數(shù)值以獲得該增益差值，并產(chǎn)生對應(yīng)于該增益差值的 第一控制信號，以使該增益差值為非正值時，該控制單元指示該第一自動增益控制單元 以依該增益差值進(jìn)一步抑制該第一增益。
17.如權(quán)利要求15所述的音頻處理裝置，其特征在于，該控制單元將該第二已調(diào)整增 益的數(shù)值減去該第一已調(diào)整增益的數(shù)值以獲得該增益差值，并產(chǎn)生對應(yīng)于該增益差值的 第二控制信號，以使該增益差值為正值時，該控制單元指示該第二自動增益控制單元以 依該增益差值進(jìn)一步抑制該第二增益。
18.如權(quán)利要求8所述的音頻處理裝置，更包含麥克風(fēng)陣列信號處理模塊，耦接于該補(bǔ)償模塊并處理該第一已補(bǔ)償信號與該第二已補(bǔ)償信號以獲得目標(biāo)信號；以及反向補(bǔ)償模塊，依該增益差值放大該目標(biāo)信號以產(chǎn)生輸出信號。
19.一種音頻處理方法，包含獲得第一已調(diào)整增益與第二已調(diào)整增益之間的增益差值，該第一已調(diào)整增益是通過 第一自動增益控制單元產(chǎn)生，該第二已調(diào)整增益是通過第二自動增益控制單元產(chǎn)生，其 中該第一自動增益控制單元是用以調(diào)整第一可編程增益放大器的第一輸入信號的增益， 且該第二自動增益控制單元是用以調(diào)整第二可編程增益放大器的第二輸入信號的增益， 該第一輸入信號是擷取自第一麥克風(fēng)，該第二輸入信號是擷取自第二麥克風(fēng)；當(dāng)該第一已調(diào)整增益大于該第二已調(diào)整增益時，依該增益差值抑制最初由該第一麥 克風(fēng)產(chǎn)生的第一信號；當(dāng)該第一已調(diào)整增益大于該第二已調(diào)整增益時，依該增益差值抑制最初由該第二麥 克風(fēng)產(chǎn)生的第二信號。
20.如權(quán)利要求19所述的音頻處理方法，其特征在于，第一補(bǔ)償單元隨后耦接于該第 一可編程增益放大器，第二補(bǔ)償單元隨后耦接于該第二可編程增益放大器，該抑制該第 一信號的步驟包含通過該第一補(bǔ)償單元依該增益差值抑制自該第一可編程增益放大器輸 出的該第一信號，以及該抑制該第二信號的步驟包含通過該第二補(bǔ)償單元依該增益差值 抑制自該第二可編程增益放大器輸出的該第二信號。
21.如權(quán)利要求19所述的音頻處理方法，其特征在于，該抑制該第一信號的步驟包含 通過該第一自動增益控制單元依該增益差值抑制該第一信號，以及該抑制該第二信號的 步驟包含通過該第二自動增益控制單元依該增益差值抑制該第二信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種音頻處理裝置及音頻處理方法。所述音頻處理裝置包含麥克風(fēng)陣列、多個放大器模塊以及補(bǔ)償模塊。麥克風(fēng)陣列包含多個麥克風(fēng)單元。每一個放大器模塊接收并放大來自一個麥克風(fēng)單元的輸入信號以產(chǎn)生多個已放大信號。補(bǔ)償模塊接收對應(yīng)于所述多個放大器模塊的多個已調(diào)整增益，獲得所述多個已調(diào)整增益之間的增益差值，并依增益差值調(diào)整已放大信號以獲得已補(bǔ)償信號。上述音頻處理裝置及音頻處理方法能夠提升音頻處理性能。
文檔編號G10L21/02GK102024456SQ20101019454
公開日2011年4月20日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者粘溪文, 鄭堯文 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司