用于音频信号处理的设备、系统和方法
本发明涉及用于噪声相关的音频信号处理的设备，其具有校正麦克风、参考麦克风、分类单元、主动降噪（ANC）单元和第一扬声器。校正麦克风紧邻被设置用于该设备的佩戴者的耳朵的区域地布置而且构造为：记录在该区域的声音信号并将其作为校正信号来转发。参考麦克风布置和构造为：记录来自该设备的佩戴者的周围环境中的周围环境噪声并且将其作为参考信号来转发。分类单元构造为：接收参考信号并且根据其频谱及其振幅来将其划分成至少一个第一类别和第二类别的信号成分并输出经分类的信号。ANC单元构造为：接收校正信号；基于经分类的信号来对该校正信号进行处理；并输出相对应的音频信号。第一扬声器构造为：接收音频信号并提供相对应的声音信号输出。
发明专利
CN202010201900.8
2020-03-20
CN111724760A
2020-09-29
G10K11/178(2006.01)
德尔格安全股份两合公司
A.福尔默;M.布罗德森;J.雷尔曼
德国吕贝克
中国专利代理(香港)有限公司
孙云汉%刘春元
德国;DE
1.一种用于噪声相关的音频信号处理的设备（100），所述设备具有： - 校正麦克风（110），所述校正麦克风紧邻被设置用于所述设备的佩戴者的耳朵的区域（114）地布置，而且构造为：记录在被设置用于所述耳朵的区域（114）的声音信号并且将所述声音信号作为校正信号（118）来转发； - 参考麦克风（120），所述参考麦克风布置和构造为：记录来自所述设备（100）的佩戴者的周围环境中的周围环境噪声（124）并且将所述周围环境噪声作为参考信号（128）来转发； - 分类单元（130），所述分类单元构造为：接收所述参考信号（128）并且根据所述参考信号的频谱和所述参考信号的振幅来将所述参考信号（128）划分成至少一个第一类别和第二类别的信号成分并且输出经分类的信号（134）； - 主动降噪（ANC）单元（140），所述主动降噪（ANC）单元构造为：接收所述校正信号（118），基于所述经分类的信号（134）来对所述校正信号（118）进行处理并且输出相对应的音频信号（114）； - 第一扬声器（150），所述第一扬声器构造为：接收所述音频信号（144）并且提供相对应的声音信号输出（154）， 其中所述分类单元（130）构造为：以超过两个类别的信号成分来输出所述参考信号（128），而且 其中所述类别包括如下信号和/或噪声组中的至少一个：警笛信号、车辆噪声、语音信号、泵噪声、通风噪声、火灾噪声。 2.根据权利要求1所述的设备（100），其中所述设备（100）还具有信号增强器（265），该信号增强器构造为使所述校正信号（118）、所述参考信号（128）和/或所述音频信号（144）增强。 3.根据上述权利要求中至少任一项所述的设备（100），其中所述ANC单元（140）构造为：基于所述经分类的信号（134）来确定所述音频信号（144），使得基于所述音频信号（144）的声音信号输出（154）适合于与所述周围环境噪声的如下部分进行抵消式干涉，所述部分对应于所述参考信号（128）的来自至少一个类别的信号成分。 4.根据上述权利要求中至少任一项所述的设备（100），其中所述ANC单元（140）构造为：将相对应的信号和/或噪声组分配给所述经分类的信号（134）的类别；而且基于所述经分类的信号（134）的被分配给至少一个预先限定的信号和/或噪声组的信号成分来处理所述校正信号（118），使得基于所述音频信号（144）的声音信号输出（154）适合于与所述周围环境噪声（124）的如下部分进行干涉，使得所述至少一个预先限定的信号和/或噪声组的周围环境噪声（124）能在被设置用于所述设备的佩戴者的所述耳朵的区域（144）以预先限定的振幅被感知到，所述部分对应于所述参考信号（128）的来自所述至少一个预先限定的信号和/或噪声组的信号成分。 5.根据上述权利要求中至少任一项所述的设备（300），其中所述设备（300）还具有第二扬声器（370）和附加的校正麦克风（380）， 其中所述第二扬声器（370）构造为：接收所述音频信号（144）或由所述ANC单元（340）输出的附加的音频信号（346）并且提供相对应的附加的声音信号输出（374）， 其中所述附加的校正麦克风（380）紧邻被设置用于所述设备（300）的佩戴者的另一只耳朵的区域（314）地布置，而且构造为：记录在被设置用于所述另一只耳朵的区域（314）的声音信号并且将所述声音信号作为附加的校正信号（384）来转发， 而且其中所述ANC单元（340）还构造为：接收所述附加的校正信号（384），而且基于所述经分类的信号（134）来处理校正信号（118）和附加的校正信号（384）。 6.根据上述权利要求中至少任一项所述的设备（300），其中所述设备（300）具有至少一个附加的参考麦克风（322），所述至少一个附加的参考麦克风布置和构造为：记录来自所述设备（300）的佩戴者的周围环境中的周围环境噪声（124）并且将所述周围环境噪声作为附加的参考信号（329）来转发， 而且其中所述分类单元（330）构造为：基于所述参考信号（328）和所述附加的参考信号（329）来输出所述经分类的信号（134）。 7.根据上述权利要求中至少任一项所述的设备（100），其中所述设备（100）还具有麦克风支架（425），所述麦克风支架使所述校正麦克风（110）和所述第一扬声器（150）彼此固定连接，使得校正麦克风（110）与第一扬声器（150）彼此间的相对位置不能发生变化。 8.一种用于噪声相关的音频信号处理的系统（400），所述系统具有： - 根据上述权利要求中至少任一项所述的设备（100）； - 防毒面具（610）和/或头盔（420），其中所述第一扬声器（150）布置为使得在被设置用于所述防毒面具（610）和/或所述头盔（420）的佩戴者的耳朵的区域（114）进行所述声音信号输出（154），而且其中所述校正麦克风（110）紧邻被设置用于所述耳朵的区域（114）地布置。 9.根据权利要求8所述的系统（400），其中所述参考麦克风（120）布置在所述防毒面具（610）或所述头盔（420）的背离所述防毒面具（610）和/或所述头盔（420）的佩戴者的外表面。 10.一种用于噪声相关的音频信号处理的方法（800），所述方法具有如下步骤（810、820、830、840、850）： - 记录在被设置用于所述方法的使用者的耳朵的区域（114）的声音信号并且转发相对应的校正信号（118）； - 记录所述方法的使用者的周围环境噪声（124）并且转发相对应的参考信号（128）； - 接收所述参考信号（128），根据所述参考信号的频谱和所述参考信号的振幅来将所述参考信号（128）划分成至少一个第一类别和第二类别的信号成分并且输出相对应的经分类的信号（134）； - 接收所述校正信号（118），通过所提供的ANC单元（140）基于所述经分类的信号（134）来对所述校正信号（118）进行处理并且输出相对应的音频信号（144）；而且 - 接收所述音频信号（144）并且提供相对应的声音信号输出（154）。 11.根据权利要求10所述的方法（800），所述方法还具有如下步骤： - 使所述校正信号（118）、所述参考信号（128）和/或所述音频信号（144）增强。 12.根据权利要求10或11所述的方法（800），所述方法还具有如下步骤： - 将预先限定的信号和/或噪声组分配给所述经分类的信号（134）的相对应的类别；而且通过所述ANC单元（140）基于所述经分类的信号（134）的被分配给至少一个预先限定的信号和/或噪声组的信号成分来处理所述校正信号（118），使得基于所述音频信号（144）的声音信号输出（154）适合于与所述周围环境噪声（124）的如下部分进行干涉，使得所述至少一个预先限定的信号和/或噪声组的周围环境噪声（124）能在被设置用于所述方法的使用者的所述耳朵的区域（114）以预先限定的振幅被感知到，所述部分对应于所述参考信号（128）的来自所述至少一个预先限定的信号和/或噪声组的信号成分。 13.根据权利要求10至12中至少任一项所述的方法（800），所述方法还具有如下步骤： - 记录在被设置用于所述方法的使用者的另一只耳朵的区域（314）的其它声音信号并且转发相对应的附加的校正信号（380）； - 接收所述附加的校正信号（380）并且基于所述经分类的信号（134）来处理所述校正信号（118）和所述附加的校正信号（380）； - 接收所述音频信号（144）并且在被设置用于所述方法的使用者的另一只耳朵的区域（314）提供附加的声音信号输出（374）。 14.根据权利要求10至13中至少任一项所述的方法（800），所述方法还具有如下步骤： - 记录所述方法的使用者的其它周围环境噪声（124）并且转发相对应的附加的参考信号（329）； - 基于所述参考信号（128）和所述附加的参考信号（329）来输出所述经分类的信号（134）。