專利名稱：抑制噪音系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制噪音的系統(tǒng)與方法，尤其涉及一種應(yīng)用于移動通信裝置的抑制噪音的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
移動通信裝置對現(xiàn)代人來說愈來愈重要，不管是在火車、捷運、車站或是鬧區(qū)，人們常常必須不停的與其它人保持聯(lián)系，此時移動通信產(chǎn)品的音頻質(zhì)量就顯得很重要。尤其在現(xiàn)今社會中，噪音充斥在每個地方，無所不在地影響著人們?nèi)粘５纳?，干擾人們的語音溝通。由于環(huán)境背景噪音時常會和語音混在一起，同時進入麥克風(fēng)中，導(dǎo)致遠程的受話者聽不清楚，故環(huán)境背景雜音嚴(yán)重影響收音質(zhì)量。既然環(huán)境背景雜音嚴(yán)重影響移動電話收音質(zhì)量，在公共場所使用移動通信隨處可見。從目前移動通信產(chǎn)品(M0T0、GOOgle phoneUphone 等移動電話)趨勢看來，移動電話中加入降噪功能且均使用兩全向麥克風(fēng)已蔚為趨勢。請參閱圖IA所示，為顯示美國專利號U. S. Patent No. 7，577，262所揭露的一種具備噪音消除與指向功能的小型麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)。此具備噪音消除與指向功能的小型麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)是利用兩個指向性麥克風(fēng)，一個為主麥克風(fēng)，而另一個為參考麥克風(fēng)，將主麥克風(fēng)的信號輸入一適應(yīng)性(adaptive)濾波器后，減去參考麥克風(fēng)的信號，以便取得較精確的參考噪音之后，再通過后端的降噪濾波器將主麥克風(fēng)中的噪音作消除。而圖IB為顯示美國專利號U. S. Patent No. 7，577，262所揭露的一種抑制語音噪音技術(shù)。此抑制語音噪音技術(shù)利用雙麥克風(fēng)，一主要麥克風(fēng)，一為參考麥克風(fēng)，將兩麥克風(fēng)的信號利用快速傅利葉轉(zhuǎn)換(fast Fourier transform,FFT)換至頻域后做降噪，最后再利用快速傅利葉反轉(zhuǎn)換Qnverse fast Fourier transform, IFFT)將聲音轉(zhuǎn)換回時域輸出。此外，圖IC為顯示美國專利號U. S. Patent No. 7，706, 549所揭露一種廣域小陣列麥克風(fēng)聲束形成裝置。此廣域小陣列麥克風(fēng)聲束形成裝置利用兩個全向麥克風(fēng)為輸入，經(jīng)過校正后，利用指向單元產(chǎn)生指向麥克風(fēng)的效果。然后，指向單元產(chǎn)生的信號再與第一麥克風(fēng)的信號一起輸入至后端的降噪模塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種抑制噪音系統(tǒng)與方法，其分別設(shè)置至少兩個全向麥克風(fēng)于該移動通信裝置的兩面(例如正面與背面或兩側(cè)面)的上端與下端，或移動通信裝置的兩面(例如正面與背面或兩側(cè)面)的上端或下端與中間部分，并結(jié)合時域處理的維納濾波器、具有最小均方差誤差法的濾波器與多頻帶帶通濾波器的算法程序，達到噪音消除并提升語音質(zhì)。在一實施例，本發(fā)明提供一種抑制噪音系統(tǒng)，此系統(tǒng)包含至少二個麥克風(fēng)，分別傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號；一前處理裝置，耦接該至少二個麥克風(fēng)，用以對該第一與第二音頻信號作高頻取樣，并將取樣的該第一與第二音頻信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號；以及一抑制噪音裝置，耦接于該前處理單元，用以對該第一與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號。在一實施例，本發(fā)明提供一種抑制噪音方法，其步驟包括傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號；對該第一與第二音頻信號作高頻取樣，并將取樣的該第一音頻信號與該第音頻二信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號；以及對該第一與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號。本發(fā)明的功效在于，本發(fā)明提供的抑制噪音系統(tǒng)與方法，是通過設(shè)置至少兩個全向麥克風(fēng)于該移動通信裝置，并結(jié)合時域處理的維納濾波器、具有最小均方差誤差法的濾波器與多頻帶帶通濾波器的算法程序，達到噪音消除并提升語音質(zhì)。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1A、圖1B、圖IC為顯示現(xiàn)有的抑制噪音系統(tǒng)；圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的適用于一移動通信上的一抑制噪音裝置2 ；圖3的詳細區(qū)塊圖為顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一抑制噪音裝置2 ；圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的抑制噪音方法；以及圖5為顯示應(yīng)用本發(fā)明的抑制噪音裝置與方法的應(yīng)用案例。元件其中，附圖標(biāo)記2抑制噪音系統(tǒng)20，21麥克風(fēng)22前處理裝置23抑制噪音裝置24后處理裝置30高頻取樣單元31降頻單元32雙頻帶濾波器33放大單元34雙通道濾波器35單通道濾波單元36多頻帶帶通濾波器37放大單元s401 s403 步驟
具體實施例方式為能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進一步的認(rèn)知與了解，下文特將本發(fā)明的裝置的相關(guān)細部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計理念由原由進行說明，以可以了解本發(fā)明的特點，詳細說明陳述如下圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的適用于一移動通信上的一抑制噪音系統(tǒng)2。 此抑制噪音系統(tǒng)2包括至少二個麥克風(fēng)20，21、一前處理裝置22、一抑制噪音裝置23以及一后處理裝置對。該至少二個麥克風(fēng)20，21，由一噪音環(huán)境接收一聲音信息，并分別傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號至該前處理裝置22，其中該第一音頻信號為主要音頻信號。此外，該至少二個麥克風(fēng)20，21皆為全向麥克風(fēng)，并分別設(shè)置于該移動通信裝置的兩面(例如正面與背面或兩側(cè)面)的上端與下端，或移動通信裝置的兩面(例如正面與背面或兩側(cè)面)的上端或下端與中間部分。該至少二個麥克風(fēng)20，21內(nèi)分別設(shè)置一感測元件，且該感測元件可為微機電(microelectronic mechanical system,MEMS)元件或電極式電容(Electret Condenser Microphone, ECM)兀件。該前處理裝置22，耦接該至少二個麥克風(fēng)20，21，用以對該第一與第二音頻信號作高頻取樣，并將取樣的該第一音頻信號與該第二音頻信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號。更詳細而言，該前處理裝置22，根據(jù)大于人聲特征頻率 (Skhz)的一頻率，對該第一與第二音頻信號作高頻取樣，例如44. ΙΙΛζ，但不以此為限。接著，將取樣的該第一與第二音頻信降頻至81ΛΖ。該抑制噪音裝置23，耦接于該前處理單元 22，用以對該第一與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號。該后處理裝置M，耦接該抑制噪音裝置，用以修飾該第三音頻信號。圖3的詳細區(qū)塊圖為顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一抑制噪音裝置2。于本實施例，該前處理裝置22還包括一高頻取樣單元30，用以接收該第一與第二音頻信號，并根據(jù)一高頻電壓，對該第一與第二音頻信號作高頻取樣；一降頻單元31，耦接該高頻取樣單元 30，用以根據(jù)一低頻電壓，對取樣的該第一音頻信號與該第二音頻信號作降頻處理；一雙頻帶濾波器32，耦接該降頻單元，用以純化該第一與第二音頻信號的噪音，并分別輸出該第一調(diào)整音頻信號與該第二調(diào)整音頻信號，其中該第一調(diào)整音頻信號為純化后的該第一音頻信號疊加純化后的該第二音頻信號。其中，該高頻取樣頻率至少大于81ΛΖ，而該低頻取樣頻率為8khz，但不以此為限。其中，該前置處理裝置22還包括一放大單元33，耦接該雙頻帶濾波器，用以放大該第一與第二調(diào)整音頻信號。于本實施例，該抑制噪音裝置23還包括一雙通道濾波器34，用以接收該第一與第二調(diào)整音頻信號，并濾除該第一與第二調(diào)整音頻信號的噪音，進而輸出一第三調(diào)整音頻信號；以及一單通道濾波單元35，耦接該雙通道濾波器34，用以濾除該第三調(diào)整音頻信號的噪音，進而輸出該第三音頻信號。其中，該雙通道濾波器34可為具有時域處理的一維納(wiener)濾波器且該單通道濾波單元35可為一具有最小均方誤差法(minimum mean square error，以下簡稱MMSE)的濾波器。于本實施例，該后處理裝置M還包括一多頻帶帶通濾波器36，用以接收與修飾該第三音頻信號；以及一放大單元37，耦接該多頻帶帶通濾波器，用以放大該第三音頻信號。圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的抑制噪音方法，其步驟包括傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號(步驟S401)；對該第一與第二音頻信號作高頻取樣， 并將取樣的該第一音頻信號與該第二音頻信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號(步驟S402)；以及對該第一與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號(步驟S403)。于此實施例中，可搭配圖3的抑制噪音系統(tǒng)來詳細說明其步驟此實施例的抑制噪音方法。首先，至少二個麥克風(fēng)20，21，由一噪音環(huán)境接收一聲音信息，并分別傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號至該前處理裝置22。接下來，該前處理裝置22內(nèi)的高頻取樣單元30，用以接收該第一與第二音頻信號，并根據(jù)一高頻取樣頻率，對該第一與第二音頻信號作高頻取樣，且該高頻取樣頻率至少大于SWiz ；該前處理裝置22內(nèi)的降頻單元 31，用以根據(jù)一低頻取樣頻率，對取樣的該第一音頻信號與該第二音頻信號作降頻處理，且該低頻取樣頻率可為SWiz ；該前處理裝置22內(nèi)的雙頻帶濾波器32，用以純化該第一與第二音頻信號的噪音，并分別輸出該第一調(diào)整信號與該第二調(diào)整信號，其中該第一調(diào)整信號為純化后的該第一音頻信號疊加純化后的該第二音頻信號。其中，該第一與第二調(diào)整信號可在該第一音頻信號疊加該第二音頻信號之前或之后作一放大處理。接下來，抑制噪音裝置23內(nèi)的雙通道濾波器34，用以接收該第一與第二調(diào)整音頻信號，并濾除該第一與第二調(diào)整音頻信號的噪音，進而輸出一第三調(diào)整音頻信號以及其內(nèi)的單通道濾波單元35，用以濾除該第三調(diào)整音頻信號的噪音，進而輸出該第三音頻信號。接下來，該后處理裝置M內(nèi)的多頻帶帶通濾波器36，用以接收與修飾該第三音頻信號，且可根據(jù)實際設(shè)計與需要，對該第三音頻信號作等化(equalization)或美化處理，還可利用該后處理裝置M內(nèi)的放大單元37作放大處理。圖5為顯示應(yīng)用本發(fā)明的抑制噪音裝置與方法的應(yīng)用案例。如圖5所示，應(yīng)用本發(fā)明的(1)與O)的兩個移動通信裝置，其經(jīng)處理的音頻信號會明顯地位于二頻帶之間(例如500hz與IOOOhz)，然而，未應(yīng)用本發(fā)明處理的C3)與(4)兩個移動通信裝置將會因噪音的干擾，而分布于眾多個頻帶之間。綜上，上述實施例揭示的抑制噪音系統(tǒng)與方法，其分別設(shè)置至少兩個全向麥克風(fēng)于該移動通信裝置的兩面(例如正面與背面或兩側(cè)面)的上端與下端，或移動通信裝置的兩面(例如正面與背面或兩側(cè)面)的上端或下端與中間部分，并結(jié)合時域處理的維納濾波器、具有最小均方差誤差法的濾波器與多頻帶帶通濾波器的算法程序，達到噪音消除并提升語音質(zhì)。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種抑制噪音系統(tǒng)，適用于一移動通信裝置上，其特征在于，包括 至少二個麥克風(fēng)，分別傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號；一前處理裝置，耦接該至少二個麥克風(fēng)，用以對該第一音頻信號與第二音頻信號作高頻取樣，并將取樣的該第一音頻信號與第二音頻信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號；以及一抑制噪音裝置，耦接于該前處理單元，用以對該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該至少二個麥克風(fēng)為全向麥克風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該至少二個麥克風(fēng)分別設(shè)置于該移動裝置的正面與背面或兩側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該至少二個麥克風(fēng)分別設(shè)置于該移動裝置的上端與下端，或為上端或下端與中間部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該至少二個麥克風(fēng)內(nèi)分別設(shè)置一感測元件，且該感測元件為微機電元件或電極式電容元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該前處理裝置，還包括一高頻取樣單元，用以接收該第一音頻信號與第二音頻信號，并根據(jù)一高頻取樣頻率， 對該第一音頻信號與第二音頻信號作高頻取樣；一降頻單元，耦接該高頻取樣單元，用以根據(jù)一低頻取樣頻率，對取樣的該第一音頻信號與該第二音頻信號作降頻處理；一雙頻帶濾波器，耦接該降頻單元，用以純化該第一音頻信號與第二音頻信號的噪音， 并分別輸出該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號，其中該第一調(diào)整信號為純化后的該第一音頻信號疊加純化后的該第二音頻信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，還包括一放大單元，耦接該雙頻帶濾波器，用以放大該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該高頻的取樣頻率大于81ΛΖ。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該低頻取樣頻率為81ΛΖ。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該抑制噪音裝置還包括一雙通道濾波器，用以接收該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號，并濾除該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號的噪音，進而輸出一第三調(diào)整信號；以及一單通道濾波單元，耦接該雙通道濾波器，用以濾除該第三調(diào)整信號的噪音，進而輸出該第三音頻信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該雙通道濾波器為一維納濾波器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該單通道濾波單元為一具有最小均方誤差法的濾波器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，還包括 一后處理裝置，耦接該抑制噪音裝置，用以修飾該第三音頻信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的抑制噪音系統(tǒng)，其特征在于，該后處理裝置包括一多頻帶帶通濾波器，用以接收與修飾該第三音頻信號；以及一放大單元，耦接該多頻帶帶通濾波器，用以放大該第三音頻信號。
15.一種抑制噪音方法，適用于一移動通信裝置上，其特征在于，包括 傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號；對該第一音頻信號與第二音頻信號作高頻取樣，并將取樣的該第一音頻信號與該第音頻二信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號；以及對該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括 根據(jù)一高頻電壓，對該第一音頻信號與第二音頻信號作高頻取樣。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的抑制噪音方法，其特征在于，該高頻取樣頻率至少于81ΛΖ。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括根據(jù)一低頻取樣頻率，對取樣的該第一音頻信號與該第二音頻信號作降頻處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的抑制噪音方法，其特征在于，該低頻取樣頻率為81ΛΖ。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括純化該第一音頻信號與第二音頻信號的噪音，并分別輸出該第一調(diào)整信號與該第二調(diào)整信號，其中該第一調(diào)整信號為純化后的該第一音頻信號疊加純化后的該第二音頻信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括 放大該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括通過一雙通道濾波器濾除該第一調(diào)整信號與第二調(diào)整信號的噪音，進而輸出一第三調(diào)整信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的抑制噪音方法，其特征在于，該雙通道濾波器為一維納濾波器。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括通過一單通道濾波單元濾除該濾除該第三調(diào)整信號的噪音，進而輸出該第三音頻信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的抑制噪音方法，其特征在于，該單通道濾波單元為一具有最小均方誤差法的濾波器。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括 通過一多頻帶帶通濾波器接收與修飾該第三音頻信號。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的抑制噪音方法，其特征在于，還包括 放大該第三音頻信號。
全文摘要
本發(fā)明公開一種抑制噪音系統(tǒng)與方法，抑制噪音系統(tǒng)，適用于一移動通信裝置上，包括至少二個麥克風(fēng)，分別傳送具有噪音的一第一音頻信號與一第二音頻信號；一前處理裝置，耦接該至少二個麥克風(fēng)，用以對該第一與第二音頻信號作高頻取樣，并將取樣的該第一與第二音頻信號作降頻處理，進而產(chǎn)生一第一調(diào)整信號與一第二調(diào)整信號；以及一抑制噪音裝置，耦接于該前處理單元，用以對該第一與第二調(diào)整信號的噪音作二次濾除，并輸出一第三音頻信號。本發(fā)明提供的抑制噪音系統(tǒng)與方法，是通過設(shè)置至少兩個全向麥克風(fēng)于該移動通信裝置，并結(jié)合時域處理的維納濾波器、具有最小均方差誤差法的濾波器與多頻帶帶通濾波器的算法程序，達到噪音消除并提升語音質(zhì)。
文檔編號H04R3/00GK102469387SQ20101055015
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者呂旻樵, 游志源, 潘時瑜, 黃俊斌 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院