專利名稱：聲音再現(xiàn)設備和聲音再現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聲音再現(xiàn)設備和聲音再現(xiàn)方法，更具體而言，涉及通過降 低周圍噪聲的水平來允許無噪聲音頻信號到達另一方并允許用戶隨意收聽 聲音的聲音再現(xiàn)設備和聲音再現(xiàn)方法。
背景技術：
存在用于通過無線連接或有線連接來交換音頻信號的聲音再現(xiàn)設備。 這類聲音再現(xiàn)設備具有音頻信號發(fā)送/接收功能，以便用戶能夠與遠處的另 一方交換音頻信號。
為了保證無噪聲音頻信號到達另一方，在聲音再現(xiàn)設備中安裝有降噪 器，降噪器在拾取聲音后降低聲音中所含噪聲，因此音頻信號通過該手段
被發(fā)送到另一方。這類技術例如在日本早期公開專利公布No.H2-231899
中公開。

發(fā)明內容
現(xiàn)有技術中用于音頻交換的聲音再現(xiàn)設備存在這樣的待解決問題由 于降噪系統(tǒng)只安裝在音頻輸入側，因此很難聽到從另一方——即在噪聲環(huán) 境下說話的通信方——發(fā)送的聲音。此外，由于聽不懂另一方的講話，與 在噪聲環(huán)境下說話的通信方進行的交談往往聲音變大，這可能造成公共影 響。
因此，通過解決上述問題而完成的本發(fā)明提供了一種新的改進的聲音 再現(xiàn)設備和新的改進的聲音再現(xiàn)方法，這種設備和方法通過在音頻輸入側 安裝降噪器并通過降低音頻輸出側的噪聲水平來實現(xiàn)降低了噪聲的聲音的 發(fā)送/接收。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種聲音再現(xiàn)設備，該聲音再現(xiàn)設備包括收發(fā)信號的通信單元；基于通信單元接收的信號來輸出聲音的至少一 個聲音輸出單元；拾取聲音并生成音頻數(shù)據(jù)的聲音拾取單元；存儲通信單 元接收的信號中包含的任何回聲信號并通過使用存儲的回聲信號來生成偽
(dummy)回聲信號的回聲消除器單元；以及降噪單元，若聲音拾取單元 拾取的聲音包含源自噪聲源的噪聲，則降噪單元使用音頻數(shù)據(jù)來生成用來 消除噪聲的消除信號，并輸出通過將消除信號和來自回聲消除器單元的輸 出信號合成而生成的合成信號。
上述結構包括收發(fā)信號的通信單元；基于通信單元接收的信號來輸 出聲音的聲音輸出單元；拾取聲音并生成音頻數(shù)據(jù)的聲音拾取單元；存儲 通信單元接收的信號中包含的任何回聲信號并通過使用存儲的回聲信號來 生成偽回聲信號的回聲消除器單元；以及降噪單元，若聲音拾取單元拾取 的聲音包含源自噪聲源的噪聲，則降噪單元使用音頻數(shù)據(jù)來生成用來消除 噪聲的消除信號，并輸出通過將消除信號和來自回聲消除器單元的輸出信 號合成而生成的合成信號。換言之，包含安裝在音頻輸入側的降噪器的聲 音再現(xiàn)設備還降低音頻輸出側的噪聲，從而能夠發(fā)送和接收降低了噪聲的 聲音。
聲音再現(xiàn)設備還可包含檢測會話起始的會話檢測單元。會話檢測單元 可在檢測到會話起始后將特定信號輸出到降噪單元，相應地，降噪單元可 響應于來自會話檢測單元的特定輸入信號通過限制頻帶來生成消除信號。 包含在該結構中的會話檢測單元在檢測到會話起始后將特定信號輸出到降 噪單元，并且降噪單元響應于來自會話檢測單元的特定輸入信號通過限制 頻帶來生成消除信號。由于當在檢測到會話起始后生成消除信號時可以確 保聲音頻帶不會通過限制頻帶而被消除，因此可以保證與通信方的輕松交 談，而不會降低具有周圍噪聲的另一方的語音的聲音水平。
聲音再現(xiàn)設備還可包括第一均衡器，第一均衡器接受來自通信單元的 輸出，在特定頻帶上執(zhí)行均衡處理，并將均衡處理所產生的數(shù)據(jù)輸出到回 聲消除器單元。可包含在聲音再現(xiàn)設備中的第一均衡器在特定頻帶上執(zhí)行 均衡處理，并將均衡處理所產生的數(shù)據(jù)輸出到回聲消除器單元。因此，即 使噪聲通過降噪單元被消除，也可維持應該被聲音再現(xiàn)設備的用戶聽到的聲音的波形。
聲音再現(xiàn)設備還可包括第二均衡器，第二均衡器接受來自回聲消除器 單元的輸出，截斷低頻頻帶，并將通過截斷低頻頻帶獲得的信號輸出到通 信單元。該聲音再現(xiàn)設備中的第二均衡器在將信號輸出到通信單元之前截 斷低頻頻帶。由于低頻部分被截斷，因此低頻部分中的噪聲不會被傳遞到 通信方。
聲音再現(xiàn)設備還可包括封裝聲音輸出單元的外殼(housing)，這種情 況下，聲音拾取單元可安裝在該外殼內部。在該結構中，聲音拾取單元安 裝在封裝聲音輸出單元的外殼內部。結果，從噪聲源輸出的噪聲和從聲音 輸出單元輸出的噪聲在聲音拾取單元處被拾取，從而使得降噪單元能夠生 成用來消除到達外殼內部的噪聲的消除信號。
聲音再現(xiàn)設備還可包含封裝聲音輸出單元的外殼，并且聲音拾取單元 可安裝在該外殼外部。在該結構中，聲音拾取單元安裝在封裝聲音輸出單 元的外殼外部。因為聲音拾取單元拾取來自噪聲源的噪聲，所以降噪單元 能夠生成用來消除到達外殼內部的噪聲的消除信號。
聲音再現(xiàn)設備還可包括骨傳導(bone-conducted)聲音拾取單元，該單 元拾取通過骨骼傳導來傳導的骨傳導聲音。這種情況下，包含在聲音再現(xiàn) 設備中的骨傳導聲音拾取單元拾取通過骨骼傳導來傳導的骨傳導聲音。這 類聲音再現(xiàn)設備能夠將通過骨骼來傳導的聲帶振動轉化成音頻信號。
聲音再現(xiàn)設備可包括單個聲音輸出單元。這類聲音再現(xiàn)設備的用戶能 夠用一只耳朵收聽通信方的語音。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種聲音再現(xiàn)方法，該聲音再現(xiàn)方 法包括收發(fā)信號的通信步驟；聲音輸出步驟，其中基于通信步驟中收到 的接收信號來輸出聲音；偽回聲信號生成步驟，其中存儲通信步驟中收到 的信號中包含的任何回聲信號，并且基于存儲的回聲信號生成用于通過衰 減回聲信號來阻止回聲信號返回發(fā)送方的偽回聲信號；拾取聲音并生成音
頻數(shù)據(jù)的聲音拾取步驟；以及消除信號生成步驟，其中通過使用音頻數(shù)據(jù) 來生成用于消除任何源自噪聲源并包含在聲音拾取步驟中拾取的聲音中的 噪聲的消除信號。上述聲音再現(xiàn)方法包括收發(fā)信號的通信步驟；聲音輸出步驟，其中 基于通信步驟中收到的接收信號來輸出聲音；偽回聲信號生成步驟，其中 存儲通信步驟中收到的信號中包含的任何回聲信號，并且基于存儲的回聲 信號生成用于通過衰減回聲信號來阻止回聲信號返回發(fā)送方的偽回聲信 號；拾取聲音并生成音頻數(shù)據(jù)的聲音拾取步驟；以及消除信號生成步驟， 其中通過使用音頻數(shù)據(jù)來生成用于消除任何源自噪聲源并包含在聲音拾取 步驟中拾取的聲音中的噪聲的消除信號。通過該方法，輸入音頻中包含的 噪聲被降低，并且源自噪聲源的、在其他情況下將到達收聽聲音的耳朵的 噪聲被降低，從而實現(xiàn)了噪聲被降低的聲音的發(fā)送/接收。
根據(jù)上述本發(fā)明的實施例，提供了一種新的改進的聲音再現(xiàn)設備和新 的改進的聲音再現(xiàn)方法，這種設備和方法通過在音頻輸入側安裝降噪器并 通過降低音頻輸出側的噪聲來實現(xiàn)降低了噪聲的聲音的發(fā)送/接收。


圖1示意性地圖示了本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備10; 圖2示出本發(fā)明第一實施例中的聲音再現(xiàn)設備IO所采用的結構； 圖3示出本發(fā)明第一實施例中的噪聲消除系統(tǒng)112所采用的結構；
圖4示意性地圖示了怎樣通過噪聲消除系統(tǒng)降低噪聲； 圖5表示通過使用本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備10來執(zhí) 行的聲音再現(xiàn)的流程圖6表示通過使用本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備10來執(zhí)
行的聲音再現(xiàn)的流程圖7A和7B示意性地圖示了在本發(fā)明第一實施例中執(zhí)行的均衡處理；
以及
圖8示出本發(fā)明第二實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備20所采用的結構。
具體實施例方式
下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。注意，在本說明書及附圖中，實質具有相同功能和結構的結構元件用相同的標號來表示， 并且省略對這些結構元件的重復說明。第一實施例首先，描述本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備和聲音再現(xiàn)方法。圖l表示本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備IO的示意圖。圖1 所示的聲音再現(xiàn)設備IO佩戴在用戶1的頭上。參考圖1,下面是本發(fā)明第 一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備10的概述。聲音再現(xiàn)設備10用于再現(xiàn)音樂或通過天線102來與通信方無線地交 換音頻數(shù)據(jù)。從通信方發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)在天線102處被接收，然后在聲音 再現(xiàn)設備10內部經(jīng)歷數(shù)據(jù)處理，并通過安裝在外殼116內的揚聲器輸出 為聲音。另一方面，用戶1的語音被安裝在外殼116內的麥克風拾取，拾取的 聲音在聲音再現(xiàn)設備10內部經(jīng)歷數(shù)據(jù)處理以生成音頻數(shù)據(jù)，并且音頻數(shù) 據(jù)從天線102被無線地發(fā)送到通信方。如上所述，用戶能夠通過天線102和安裝在外殼116內的麥克風來與 通信方進行交談。但是，聲音再現(xiàn)設備10經(jīng)常在存在源自噪聲源的噪聲 的環(huán)境中使用。這類噪聲環(huán)境例如可以是熱鬧的街道或擁擠的店鋪。當在 噪聲環(huán)境中通過聲音再現(xiàn)設備進行交談時，必須克服下述挑戰(zhàn)。即，通信 方的講話由于噪聲的原因無法輕易被理解，并且蓋過用戶1的語音的噪聲 使得通信方難以理解用戶1的講話。因此，下面將詳細描述的本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備和 聲音再現(xiàn)方法通過降低混合在用戶語音中的噪聲以及包含在源自通信方的 聲音中的噪聲來允許與通信方的交談順利進行。很顯然，當圖1的聲音再現(xiàn)設備IO佩戴在用戶1的頭上時，聲音再現(xiàn) 設備10可呈現(xiàn)非圖1所示的結構。接下來，參考圖2描述上面概述的本發(fā)明第一實施例中的聲音再現(xiàn)設 備10的結構。圖2示出本發(fā)明第一實施例中的聲音再現(xiàn)設備10所采用的結構。參考圖2，下面是本發(fā)明第一實施例中的聲音再現(xiàn)設備IO的結構說明。如圖2所示，本發(fā)明第一實施例中的聲音再現(xiàn)設備IO包括天線102、 無線通信單元104、會話檢測單元106、均衡器(EQ) 108a和108b、回聲 消除器IIO、噪聲消除系統(tǒng)112、第一放大器114、外殼116和第二放大器 122。揚聲器118和麥克風120安裝在外殼116處。無線電波通過天線102來發(fā)送/接收。當無線電波通過天線102被發(fā)送 或者已發(fā)送的無線電波在天線102處被接收時，無線電波收發(fā)被執(zhí)行。與 通信方的語音對話可通過這類無線電波收發(fā)來進行。在天線102處接收的 無線電波被輸入到無線通信單元104。無線通信單元104通過解調在天線102處接收的無線電波來生成通信 方講話的音頻數(shù)據(jù)，還通過調制聲音再現(xiàn)設備10的用戶1講話的音頻數(shù) 據(jù)來生成將通過天線102發(fā)送的無線電波。注意，雖然音頻數(shù)據(jù)在實施例 中被無線地發(fā)送/接收，但是本發(fā)明不限于該示例，音頻數(shù)據(jù)還可通過有線 連接來交換。另外，無線通信單元104執(zhí)行的無線電波解碼處理的類型是相應于聲 音再現(xiàn)設備10通信所遵守的通信協(xié)議而確定的，而不限于任何特定類型 的解碼處理。換言之，它是可被任意確定的設計上的問題。會話檢測單元106檢測將通過聲音再現(xiàn)設備10進行的談話的起始。 當來自通信方的無線電波在沒有談話在進行時在天線102處被接收并且收 到的無線電波在無線通信單元104處被解調時，會話檢測單元106檢測會 話起始并輸出特定信號。在該實施例中，檢測到會話起始的會話檢測單元 106將信號發(fā)送到噪聲消除系統(tǒng)112以將會話起始通知給噪聲消除系統(tǒng) 112。會話檢測單元106僅需要能夠輸出與特定輸入信號相對應的信號， 并且可以由例如響應于以預定電平輸入的信號而輸出特定信號的電路構 成。稍后將詳細描述會話檢測單元106的操作。表示根據(jù)本發(fā)明的第一均衡器示例的均衡器108a改變已在天線102處 接收并在無線通信單元104處調制的音頻數(shù)據(jù)在特定頻率范圍上的頻率特 性，并將變更后的音頻數(shù)據(jù)輸入到回聲消除器110。由于特定頻率范圍上 的頻率特性通過均衡器108a被改變，因此即使通過噪聲消除系統(tǒng)112移除了噪聲，到達用戶1的耳朵的聲音波形也必須相對完好無損。同樣，表示根據(jù)本發(fā)明的第二均衡器示例的均衡器108b改變從回聲消除器IIO輸出的用戶1講話的音頻數(shù)據(jù)在特定頻率范圍上的頻率特性， 并將變更后的音頻數(shù)據(jù)輸入到無線通信單元104。稍后詳細描述通過均衡 器108a和108b改變的頻率特性?；芈曄鱅IO存儲在無線通信單元104處接收的音頻信號中包含的 任何回聲信號，并生成用于通過衰減回聲信號來阻止回聲信號返回發(fā)送方 的偽回聲信號，所述回聲信號的衰減是通過減去存儲的回聲信號來進行 的?，F(xiàn)在簡要說明回聲消除器110的工作原理。雖然未示出，但是自適應 濾波器被安裝在回聲消除器110內，回聲消除器IIO通過使用該自適應濾 波器對從通信方接收的信號執(zhí)行巻積操作。通過巻積操作，回聲消除器 IIO生成用來阻止回聲信號朝著另一方發(fā)送的偽回聲信號。在本實施例中，若從均衡器108a輸入的音頻信號中包含回聲信號，則 首先存儲該回聲信號，然后從從第二放大器122輸入的音頻信號中減去存 儲的回聲信號。因為回聲信號在回聲消除器110中被消除，所以收到的音 頻信號的一部分一一即在其他情況下將被引入被發(fā)送的發(fā)送音頻信號中的 回聲信號分量——可被移除，從而不損害音頻質量。噪聲消除系統(tǒng)112表示根據(jù)本發(fā)明的降噪單元的示例。若在麥克風 120拾取的聲音中包含源自噪聲源的任何噪聲，則噪聲消除系統(tǒng)112生成 用來消除噪聲的消除信號，并將這樣生成的消除信號與來自麥克風120的 輸出信號合成以便降低從揚聲器118輸出的聲音中的噪聲。來自噪聲消除 系統(tǒng)112的輸出信號被輸入到第一放大器114。稍后詳細描述噪聲消除系 統(tǒng)112生成的消除信號。第一放大器114接受來自噪聲消除系統(tǒng)112的輸出信號，用給定的放 大因子將其放大并輸出放大的信號。信號在第一放大器114處被放大的程 度是可以相應于揚聲器118的特性而自由設置的設計上的問題，且本發(fā)明 不限于任何特定的放大因子。然后，已在第一放大器114處放大的信號被 輸入到揚聲器118。基于從第一放大器114輸入的信號，揚聲器118引起內建振動膜(未示出)的振動從而輸出聲音。麥克風120表示根據(jù)本發(fā)明的聲音拾取單元的示例。麥克風120拾取通過揚聲器118輸出的聲音和通過用戶1的嘴制造的聲音，將其拾取的聲音轉化成音頻數(shù)據(jù)，并將轉化產生的音頻數(shù)據(jù)輸入給第二放大器122。第二放大器122接受在麥克風120處拾取的聲音的音頻數(shù)據(jù)，以給定 的放大因子放大該音頻數(shù)據(jù)，并輸出放大的信號。音頻數(shù)據(jù)在第二放大器 122處被放大的程度是設計上的問題，且不限于任何特定的放大因子。然 后，已在第二放大器122處放大的信號被輸入到回聲消除器IIO和噪聲消 除系統(tǒng)112?，F(xiàn)在說明已參考圖2描述了其結構的本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的聲音 再現(xiàn)設備IO中的噪聲消除系統(tǒng)112的結構。圖3示出本發(fā)明第一實施例中的噪聲消除系統(tǒng)112所采用的結構。參 考圖3，下面是本發(fā)明第一實施例中的噪聲消除系統(tǒng)112的結構說明。如圖3所示，本發(fā)明第一實施例中實現(xiàn)的噪聲消除系統(tǒng)112包括第-濾波器124、第二濾波器126和開關128。第一濾波器124和第二濾波器126各自通過反轉已在麥克風120處拾 取并在第二放大器122處放大的音頻數(shù)據(jù)的相位來生成并輸出用于音頻數(shù) 據(jù)噪聲消除的消除信號。第一濾波器124和第二濾波器126彼此的區(qū)別在 于第一濾波器124生成用于整個頻帶的消除信號，而第二濾波器126生成 用于不包括人類語音的頻率范圍在內的頻率范圍的消除信號。圖4示意性地說明了怎樣通過噪聲消除系統(tǒng)降低噪聲。圖4的左上部 示意性地指示源自噪聲源的噪聲的頻率特性。當這類噪聲從噪聲源引入 時，如圖4的左下部所示，具有的相位關于該噪聲的相位作了反轉的信號 被生成用來消除噪聲。然后，通過將圖4左上部的波形與圖4左下部的波 形相結合，得到諸如圖4右部所示的平坦波形，從而可以消除噪聲。開關128用于從第一濾波器124切換到第二濾波器126，反之亦然。 開關128處的轉換響應于來自圖2所示會話檢測單元104的輸出信號而出 現(xiàn)。在正常環(huán)境下，開關128連接到第一濾波器124以消除噪聲。當噪聲 在麥克風120處被拾取并且包含噪聲的音頻數(shù)據(jù)被輸入到第一濾波器124時，第一濾波器124生成并輸出呈現(xiàn)反轉的相位的信號以用于消除噪聲。會話檢測單元106在檢測到會話起始后向開關128發(fā)出信號。響應于 從會話檢測單元106接收的信號，開關128將其連接從第一濾波器124切 換到第二濾波器126。若在麥克風120處拾取的噪聲和包含該噪聲的音頻 數(shù)據(jù)在該狀態(tài)下被輸入到第二濾波器126，則第二濾波器126生成并輸出 消除信號，以用于消除非語音頻率范圍的頻率范圍內的噪聲。因為用來輸出消除信號的最優(yōu)濾波器在聲音再現(xiàn)設備10之間的談話 開始時通過濾波器轉換而被選擇，因此語音頻帶不會被消除，從而會話可 輕松進行，而且另一方講話的聲音水平不會隨著噪聲水平一起變低。現(xiàn)在描述已參考圖3說明了其噪聲消除系統(tǒng)112的結構的本發(fā)明第一 實施例中的聲音再現(xiàn)設備IO所采用的聲音再現(xiàn)方法。圖5和圖6各自表示通過使用本發(fā)明第一實施例中的聲音再現(xiàn)設備10 來執(zhí)行的聲音再現(xiàn)的流程圖。下面參考圖5和6說明通過使用本發(fā)明第一 實施例中的聲音再現(xiàn)設備IO來實施的聲音再現(xiàn)方法。圖5表示聲音再現(xiàn)設備10之間的談話開始后當來自通信方的初始音 頻數(shù)據(jù)到達主體(subject)聲音再現(xiàn)設備時執(zhí)行的操作的流程圖。隨著聲 音再現(xiàn)設備IO之間的談話開始，無線電波上攜帶的音頻數(shù)據(jù)到達天線102 (步驟S102)。在天線102處接收的無線電波在無線通信單元104處經(jīng)歷 解碼處理，并且通過解碼處理，音頻數(shù)據(jù)被提取出來(步驟S104)。如前 所述，無線通信單元104執(zhí)行的無線電波解碼處理的類型是相應于聲音再 現(xiàn)設備10通信所遵守的通信協(xié)議而確定的，而不限于任何特定類型的解 碼處理。換言之，它是可以任意確定的設計上的問題。一旦音頻數(shù)據(jù)被提取出來，會話檢測單元106就檢測會話起始(歩驟 S106)。檢測到會話起始后，會話檢測單元106將會話起始通知給噪聲消 除系統(tǒng)112 (步驟S108)。如前所述，從會話檢測單元106收到會話起始 通知后，噪聲消除系統(tǒng)112切換到第二濾波器以便生成用于不包括人類語 言頻帶在內的頻帶的消除信號。在會話檢測單元106發(fā)出會話起始通知的 同時，均衡器108a對收到的音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行均衡處理(步驟SllO)。圖7A和7B示意性地說明了在本發(fā)明第一實施例中執(zhí)行的均衡處理。圖7A示意性地說明了預均衡處理狀態(tài)中的波形，而圖7B示意性地說明了均衡處理產生的波形。標號132指示從另一個聲音再現(xiàn)設備10發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)的波形。本 實施例中噪聲在噪聲消除系統(tǒng)U2中被去除。這意味著從標號132指示的 波形中去除了噪聲的聲音到達用戶1的耳朵。但是，因為噪聲被去除，所 以甚至低達lkHz的頻率范圍內的聲音(用戶1應該能夠很容易聽到該聲 音)也可能以其降低的聲音水平到達用戶1的耳朵，如標號134表示的波 形所示。因此，在音頻數(shù)據(jù)被輸入到噪聲消除系統(tǒng)U2之前，均衡器108a執(zhí)行 均衡處理以便獲得標號136指示的波形，如圖7B所示。通過這類均衡處 理，即使當噪聲通過噪聲消除系統(tǒng)112被去除時，應該被用戶1聽到的聲 音的波形也能保持得相當完好。在對收到的音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行均衡處理之后，均衡器108a將經(jīng)歷了均衡處 理的音頻數(shù)據(jù)輸入到回聲消除器110?；芈曄鱅IO做出關于輸入的音 頻數(shù)據(jù)是否包含回聲信號的判定，并且若其包含回聲信號，則存儲回聲信 號。然后它通過基于存儲的回聲信號生成用于通過衰減回聲信號來阻止回 聲信號返回發(fā)送站的偽回聲信號(步驟S112)。若源自噪聲源的噪聲被輸入到麥克風120 (步驟S114)，則第二放大 器122對己輸入到麥克風的噪聲執(zhí)行放大處理(步驟S116)，并且放大的 噪聲被輸入到噪聲消除系統(tǒng)112。一旦偽回聲信號由回聲消除器110生成，音頻數(shù)據(jù)就被從回聲消除器 IIO輸入到噪聲消除系統(tǒng)112。然后噪聲消除系統(tǒng)112執(zhí)行噪聲消除處理 以消除通過麥克風120輸入的來自噪聲源的噪聲(步驟S118)。在噪聲消 除系統(tǒng)112執(zhí)行的噪聲消除處理中，生成了關于噪聲相位呈現(xiàn)反轉的相位 的消除信號，該消除信號被添加到已輸入的音頻數(shù)據(jù)，并且產生的和被輸 出。響應于會話檢測單元106發(fā)出的會話開始通知，噪聲消除系統(tǒng)112可 只在不包括語音頻率的頻率范圍上執(zhí)行噪聲消除處理，而不是在音頻數(shù)據(jù) 的整個頻帶上執(zhí)行噪聲消除處理。通過只在排除了語音頻帶的有限頻帶上執(zhí)行噪聲消除處理，源自噪聲源的噪聲可選擇性地被消除，而不會消除用 戶1的語音或通信方的說話聲。由于這避免了用戶聽到其語音回聲的討厭 現(xiàn)象，因此談話可順利進行。在完成噪聲消除處理后，噪聲消除系統(tǒng)112將其輸出信號提供到第一放大器114，在第一放大器114中來自噪聲消除系統(tǒng)112的輸出信號經(jīng)歷 放大處理(步驟S120)。信號在第一放大器114中被放大的程度是可以相 應于揚聲器118的特性而調整的設計上的問題，而不限于任何特定的放大 因子，如前所述。在第一放大器114中被放大的信號是揚聲器118的輸入，然后揚聲器 118輸出聲音(步驟S122)。此時從揚聲器118輸出的信號是來自通信方 的音頻數(shù)據(jù)和為了消除噪聲而生成的消除信號之和。由于通過揚聲器118 輸出的音頻信號中消除了源自噪聲源的噪聲且噪聲被降低的聲音到達用戶 l的耳朵，因此用戶能夠與通信方進行順利的交談。圖6表示當聽到源自通信方的聲音的用戶1作為響應說話并且源自用 戶1的嘴的聲音被發(fā)送到通信方時所執(zhí)行的操作的流程圖。聽到源自通信 方的聲音的用戶l通過麥克風120輸入聲音(步驟S132)。此時輸入到麥 克風120的聲音包括通過用戶1的身體傳播的聲音和直接從用戶1的嘴到 達麥克風的聲音。當聲音被輸入到麥克風120時，麥克風120基于輸入的聲音生成信 號，并將這樣生成的信號輸入到第二放大器122。第二放大器122執(zhí)行放 大處理以將從麥克風120輸入的信號放大特定程度(步驟S134)。信號在 第二放大器122中被放大的程度是設計上的問題，而不限于任何特定的放 大因子，如前所述。在第二放大器122中被放大的音頻數(shù)據(jù)信號被輸入到噪聲消除系統(tǒng) 112和回聲消除器110。接受從第二放大器122輸入的音頻數(shù)據(jù)信號的回 聲消除器110通過合成輸入音頻數(shù)據(jù)信號和如前所述在步驟S112中生成 的偽回聲信號來執(zhí)行回聲消除處理以衰減回聲信號(步驟S136)。在回聲消除器110中經(jīng)歷了回聲消除的音頻數(shù)據(jù)信號被輸入到均衡器 108b。均衡器108b對音頻數(shù)據(jù)輸入信號執(zhí)行均衡處理(步驟S138)。通過均衡器108b中執(zhí)行的均衡處理，音頻數(shù)據(jù)信號通過對其特性的修正被 轉化成通信方容易聽到的聲音。均衡處理可結合用于截斷低頻范圍部分的處理來在均衡器108b中執(zhí)行。通過經(jīng)均衡器108b截斷低于人類語音頻率 范圍的低頻范圍部分，保證了源自噪聲源的噪聲中的低頻噪聲不被發(fā)送到 通信方。在均衡器108b中經(jīng)歷了均衡處理的音頻數(shù)據(jù)信號隨后被輸入到無線 通信單元104。在無線通信單元104處，音頻數(shù)據(jù)信號經(jīng)歷編碼處理(步 驟S140)，然后編碼的音頻數(shù)據(jù)信號通過天線102被發(fā)送(步驟 S142)。接受來自第二放大器122的音頻數(shù)據(jù)信號的噪聲消除系統(tǒng)112執(zhí)行噪 聲消除處理，以生成如前所述用來消除輸入信號中包含的來自噪聲源的噪 聲的消除信號(步驟S144)。然后經(jīng)歷了噪聲消除處理的音頻數(shù)據(jù)在第一 放大器114處被放大(步驟S146)。放大的信號被輸入到揚聲器118，揚 聲器118隨后輸出聲音(步驟S148)。上面描述了通過使用本發(fā)明第一實施例的聲音再現(xiàn)設備10來實現(xiàn)的 聲音再現(xiàn)方法。如前所述，在本發(fā)明第一實施例中，麥克風120安裝在外殼116內部 且外殼116內的噪聲通過噪聲消除系統(tǒng)112被降低。由于這降低了用戶講 話的音頻數(shù)據(jù)中混合的聲音中的噪聲以及源自通信方的聲音中的噪聲，因 此與通信方的談話可以順利進行。第二實施例參考本發(fā)明第一實施例，上面描述了通過在外殼116內部安裝麥克風 120來降低噪聲的聲音再現(xiàn)設備IO和聲音再現(xiàn)方法?，F(xiàn)在，參考本發(fā)明第 二實施例描述通過在外殼外部安裝麥克風來降低噪聲的聲音再現(xiàn)設備和聲 音再現(xiàn)方法。圖8示出本發(fā)明第二實施例中的聲音再現(xiàn)設備20所采用的結構。參 考圖8，下面是本發(fā)明第二實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備20的結構說明。如圖8所示，本發(fā)明第二實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備20包括天線 102、無線通信單元104、會話檢測單元106、均衡器108b、回聲消除器110、噪聲消除系統(tǒng)112、第一放大器114、外殼216和第二放大器122。 揚聲器118和麥克風220被安裝在外殼216處。圖8的聲音再現(xiàn)設備20與圖2的聲音再現(xiàn)設備10的區(qū)別在于它不包 含均衡器108a并且麥克風220安裝在外殼216外部。因此，下面的說明集 中在這些區(qū)別上。圖8的聲音再現(xiàn)設備20與圖2所示聲音再現(xiàn)設備10的區(qū)別在于它不 包括對來自通信方的音頻數(shù)據(jù)進行均衡處理的均衡器108a。均衡器108a 的這種缺失以及麥克風120的安裝位置——即外殼216外部——彼此具有 很大關聯(lián)。也就是說，不同于第一實施例，本實施例中的麥克風220拾取 來自噪聲源的噪聲和源自用戶1的嘴的語音，而不是通過揚聲器118輸出 的源自通信方的聲音。因此，本實施例中的聲音再現(xiàn)設備20獲得的優(yōu)勢 在于通過噪聲消除系統(tǒng)112處執(zhí)行的噪聲消除處理并不生成抵消來自通信 方的聲音的噪聲信號。不同于圖2所示的聲音再現(xiàn)設備10，聲音再現(xiàn)設備20包括安裝在外 殼216外部的麥克風220。在第一實施例中，來自噪聲源的噪聲和源自通 信方的聲音都被麥克風220拾取，并且用來消除噪聲的消除信號通過將這 樣拾取的聲音輸入到噪聲消除系統(tǒng)112而生成。另一方面，在本實施例 中，只有來自噪聲源的噪聲被麥克風220拾取，而源自通信方的聲音不被 麥克風220拾取。也就是說，來自噪聲源的噪聲事先被麥克風220拾取。 噪聲消除系統(tǒng)112通過使用已拾取的噪聲來生成消除信號，并將消除信號 與從通信方發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)合成，從而允許用戶1聽到噪聲被降低的聲音上面己參考圖8說明了本發(fā)明第二實施例中實現(xiàn)的聲音再現(xiàn)設備20 的結構。如上所述，麥克風220安裝在外殼216外部并且外殼216內的噪聲通 過本發(fā)明第二實施例中的噪聲消除系統(tǒng)112被降低。由于這降低了用戶說 話聲中混合的噪聲以及來自通信方的音頻數(shù)據(jù)中的噪聲，因此與通信方的 談話可以順利進行。另外，第二實施例中采用的結構不要求均衡器對源自 通信方的聲音執(zhí)行均衡處理，結果，用戶聽到的通信方的語音聽起來更自然。本領域技術人員應該理解，取決于設計要求和其他因素可以想到各種 修改、組合、子組合及變更，只要它們落入所附權利要求及其等同物的范 圍之內。例如，雖然麥克風被安裝在上述實施例中外殼的內部或外部，但是本 發(fā)明不限于這些示例。例如，除了安裝在外殼內部或外部的麥克風之外， 還可安裝另一個用于拾取骨傳導聲音的麥克風。利用該骨傳導麥克風，通 過骨骼發(fā)送的聲帶的振動可被轉化成音頻信號。另外，雖然實施例的圖示包括單個揚聲器，但是可結合兩個揚聲器來 使用本發(fā)明。配備有單個揚聲器的聲音再現(xiàn)設備的用戶用一只耳朵收聽源 自通信方的聲音，而配備有兩個揚聲器的聲音再現(xiàn)設備的用戶用兩只耳朵 收聽源自通信方的聲音。此外，雖然實施例中的聲音再現(xiàn)設備10直接通過無線通信與通信方 交換音頻數(shù)據(jù)，但是根據(jù)本發(fā)明的聲音再現(xiàn)設備不限于該示例。例如，很 明顯，本發(fā)明也可在通過基站與通信方無線地交換音頻數(shù)據(jù)的聲音再現(xiàn)設 備中使用。本發(fā)明包含與2007年3月27日向日本專利局遞交的日本專利申請JP 2007-082651相關的主題，其全部公開內容通過引用方式結合于此。
權利要求
1.一種聲音再現(xiàn)設備，包括收發(fā)信號的通信單元；基于所述通信單元接收的信號來輸出聲音的至少一個聲音輸出單元；拾取包含噪聲的聲音并生成音頻數(shù)據(jù)的聲音拾取單元；回聲消除器單元，所述回聲消除器單元存儲所述通信單元接收的信號中包含的任何回聲信號，并基于已存儲的回聲信號生成用于通過衰減所述回聲信號來阻止所述回聲信號返回發(fā)送方的偽回聲信號；以及降噪單元，所述降噪單元基于所述聲音拾取單元拾取的聲音的所述音頻數(shù)據(jù)來生成用于消除噪聲的消除信號，并輸出通過將所述消除信號和所述偽回聲信號合成而生成的合成信號。
2. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，還包括 檢測會話起始的會話檢測單元，其中若所述會話檢測單元檢測到會話起始，則所述降噪單元基于預定頻帶 上的所述音頻數(shù)據(jù)來生成所述消除信號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，還包括第一均衡器，所述第一均衡器在預定頻帶上對在所述通信單元處接收 的信號執(zhí)行均衡處理，其中所述回聲消除器單元基于經(jīng)歷了所述均衡處理的所述接收信號來生成 偽回聲信號。
4. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，還包括第二均衡器，所述第二均衡器截斷所述偽回聲信號中的低頻頻帶，其中所述通信單元發(fā)送通過截斷所述低頻頻帶獲得的偽回聲信號。
5. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，還包括 外殼，所述外殼封裝所述聲音輸出單元，其中 所述聲音拾取單元被安裝在所述外殼內部。
6. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，還包括外殼，所述外殼封裝所述聲音輸出單元，其中 所述聲音拾取單元被安裝在所述外殼外部。
7. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，還包括骨傳導聲音拾取單元，所述骨傳導聲音拾取單元拾取通過骨骼傳導來 傳導的骨傳導聲音，其中所述通信單元發(fā)送通過合成所述骨傳導聲音和所述偽回聲信號而生成 的合成信號。
8. 根據(jù)權利要求1所述的聲音再現(xiàn)設備，配備有單個聲音輸出單元。
9. 一種聲音再現(xiàn)方法，包括 通信步驟，其中發(fā)送/接收信號；聲音輸出步驟，其中聲音輸出單元基于所述通信步驟中接收的信號來 輸出聲音；偽回聲信號生成步驟，其中存儲所述通信步驟中接收的信號中包含的 任何回聲信號，并基于已存儲的回聲信號生成用于通過衰減所述回聲信號來阻止所述回聲信號返回發(fā)送方的偽回聲信號；聲音拾取步驟，其中在聲音拾取單元處拾取包含噪聲的聲音并且生成 音頻數(shù)據(jù)；消除信號生成步驟，其中基于所述聲音拾取步驟中拾取的聲音的所述 音頻數(shù)據(jù)來生成用于消除噪聲的消除信號；以及輸出步驟，其中輸出通過合成所述消除信號和所述偽回聲信號而生成 的合成信號。
10. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，還包括會話檢測步驟，其中檢測會話起始，其中若所述會話檢測步驟中檢測到會話起始，則基于預定頻帶上的所述音 頻數(shù)據(jù)在所述消除信號生成步驟中生成所述消除信號。
11. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，還包括第一均衡步驟，其中在預定頻帶上對在所述通信步驟中接收的信號執(zhí)行均衡處理，其中基于經(jīng)歷了所述均衡處理的所述接收信號在所述偽回聲信號生成步驟中生成偽回聲信號。
12. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，還包括 第二均衡步驟，其中截斷所述偽回聲信號中的低頻頻帶，其中 在所述通信步驟中發(fā)送通過截斷所述低頻頻帶獲得的偽回聲信號。
13. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，其中 所述聲音輸出單元被封裝在外殼中；并且 所述聲音拾取單元被安裝在所述外殼內部。
14. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，其中 所述聲音輸出單元被封裝在外殼中；并且所述聲音拾取單元被安裝在所述外殼外部。
15. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，還包括骨傳導聲音拾取步驟，其中拾取通過骨骼傳導來傳導的骨傳導聲音，射在所述通信步驟中發(fā)送通過合成所述骨傳導聲音和所述偽回聲信號而 生成的合成信號。
16. 根據(jù)權利要求9所述的聲音再現(xiàn)方法，包括單個聲音輸出單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聲音再現(xiàn)設備，該聲音再現(xiàn)設備包括收發(fā)信號的通信單元；基于接收的信號來輸出聲音的至少一個聲音輸出單元；拾取聲音并生成音頻數(shù)據(jù)的聲音拾取單元；存儲通信單元接收的信號中包含的任何回聲信號并通過使用存儲的回聲信號來生成偽回聲信號的回聲消除器單元；以及降噪單元，若聲音拾取單元拾取的聲音包含源自噪聲源的噪聲，則降噪單元使用音頻數(shù)據(jù)來生成用來消除噪聲的消除信號，并輸出通過將消除信號和來自回聲消除器單元的輸出信號合成而生成的合成信號。
文檔編號H04R5/033GK101277331SQ200810088038
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權日2007年3月27日
發(fā)明者白石吾朗 申請人:索尼株式會社