專利名稱：噪聲抑制裝置和噪聲抑制方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及用于對接收到的聲音信號中包括的語音分量之外的噪聲成分進行抑制的噪聲抑制裝置和噪聲抑制方法。
背景技術：
存在諸如有源噪聲控制器和回聲抵消器的噪聲抑制裝置(例如，參見日本特開平 No. 8-123444和10-207473)。當出現噪聲時，這種噪聲抑制裝置能通過生成抵消語音之外 的噪聲的聲音，來抑制噪聲。通常，在有源噪聲控制器中，在給定位置設置了誤差麥克風和輸出用于抵消噪聲 的抵消聲音的揚聲器。有源噪聲控制器基于從噪聲源輸出的聲音信號和由誤差麥克風獲得 的聲音信號，獲得噪聲源和誤差麥克風之間的聲音(噪聲)的各個傳輸特性。然后，有源噪 聲控制器基于獲得的傳輸特性來生成使誤差麥克風獲得的聲音(噪聲)最小化的抵消聲 音。有源噪聲控制器從揚聲器輸出這種抵消聲音，以通過使用來自揚聲器的抵消聲音來抑 制在誤差麥克風的相應位置處接收到的噪聲。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置對所接收聲 音中包括的噪聲成分進行抑制，該噪聲抑制裝置包括多個聲音輸入單元7，所述多個聲音 輸入單元從給定的聲音源輸入聲音并且將所述聲音轉換成時間軸上的聲音信號；傳輸特 性獲得單元，所述傳輸特性獲得單元在以幀為單位對所述聲音信號進行劃分之后對所述聲 音信號執行頻率變換，并且針對各個給定頻帶計算從所述聲音源發送的聲音各自的傳輸特 性；存儲單元3，所述存儲單元存儲針對所述頻帶計算出的聲音的傳輸特性；頻度獲得單 元，所述頻度獲得單元針對所述頻帶獲得用于對所述存儲單元3中存儲的所述傳輸特性進 行更新的頻度；更新單元，所述更新單元針對各個頻帶，基于所述傳輸特性，每隔與獲得的 所述頻度對應的給定數量個幀，更新所述存儲單元(3)中存儲的所述傳輸特性；生成單元， 所述生成單元基于更新后的傳輸特性來生成用于抑制所述噪聲成分的抑制信息；以及抑制 單元，所述抑制單元基于所述生成單元生成的所述抑制信息來抑制所述噪聲成分。本文討論的目的和優點將通過在權利要求書中特別指出的要素和組合來實現和 獲得。應當理解的是，上述的總體說明和下面的詳細說明都是示例性的，只是對要求保 護的發明的非限制示例性說明。
圖1是示出根據第一實施方式安裝的汽車音頻裝置示例的圖；圖2是示出根據第一實施方式的汽車音頻裝置的示例性構造的框圖；圖3是表示更新頻度表中存儲的示例性內容的圖4是描述根據第一實施方式的汽車音頻裝置中的示例性功能組件的功能框圖；圖5是描述更新傳遞函數的示例性過程的圖； 圖6是表示根據第一實施方式的噪聲抑制過程的示例性次序的操作圖；圖7是描述根據第二實施方式的汽車音頻裝置中的示例性功能組件的功能框圖；圖8A至圖8C是描述示例性梳狀濾波器的圖；圖9是表示根據第二實施方式的噪聲抑制過程的示例性次序的操作圖；圖10是根據第四實施方式的汽車音頻裝置的示例性構造的框圖；圖IlA和圖IlB是表示通過對第0幀至第N-I幀求平均而獲得光譜的示例性計算 的公式2和公式3的列表；圖IlC是傳遞函數變化率計算單元用來計算傳遞函數變化率的示例性公式的公 式4的列表；圖IlD是傳遞函數變化率計算單元用來計算傳遞函數變化率的示例性公式的公 式5的列表；以及圖IlE是傳遞函數變化率計算單元用來計算傳遞函數的值隨時間的變化的公式 6。
具體實施例方式在已知的有源噪聲控制器中，當噪聲源的數量和設置的誤差麥克風的數量增加 時，各個噪聲源和各個誤差麥克風之間的路徑數量增加。由于有源噪聲控制器獲得聲音在 各個噪聲源和各個誤差麥克風之間的各個傳輸特性，因此隨著聲音傳輸路徑數量的增加， 將獲得的傳輸特性的數量也增加。此外，由于有源噪聲控制器基于所獲得的傳輸特性來生 成抵消聲音，因此將生成的抵消聲音的數量也增加。以此方式，當將獲得的傳輸特性的數量 和將生成的抵消聲音的數量增加時，難以實時地計算傳輸特性并生成抵消聲音。此外，當從作為多個噪聲源的多個揚聲器輸出聲音信號時，需要推理哪個聲音從 哪個揚聲器發出。然而，當從各個揚聲器輸出的聲音信號之間的相關度高時，正確地推理哪 個聲音是從哪個揚聲器發出是非常困難的。當不能正確推理哪個聲音是從哪個揚聲器發出的時候，不能合適地獲得噪聲源和 誤差麥克風之間的各個聲音傳輸特性。因此，也難以生成合適地抑制噪聲的抵消聲音。由于本申請中公開的噪聲抑制裝置針對各個給定頻帶改變了給定聲音源所傳輸 聲音的傳輸特性的更新頻度，因此噪聲抑制裝置沒有在每幀內在每個頻帶內更新傳輸特 性。由此，由于計算和更新傳輸特性造成的處理負荷降低。現在將基于描述應用于汽車音頻裝置的圖來詳細描述噪聲抑制裝置、噪聲抑制方 法和記錄介質。在以下每個實施方式中，將由車輛音頻裝置輸出的音樂和聲音作為在車輛 的給定區域內的噪聲進行抑制。第一實施方式現在將描述根據第一實施方式的汽車音頻裝置。圖1是示出根據第一實施方式安 裝的汽車音頻裝置示例的圖。在根據第一實施方式的汽車音頻裝置1中，在乘員座和駕駛 員座前部的合適位置處，設置了四個輸出音頻信號的揚聲器。在第一實施方式中，例如，在 乘員座的左前部設置第一揚聲器6a，在乘員座的右前部設置第二揚聲器6b，在駕駛員座的左前部設置第三揚聲器6c，并且在駕駛員座的右前部設置第四揚聲器6d。此外，在根據第一實施方式的汽車音頻裝置1中，在乘員座和駕駛員座的合適位 置處，設置了四個麥克風。當乘員和駕駛員就位于座位中時，這四個麥克風的設置位置靠近 乘員座中的乘員的耳朵以及駕駛員座中的駕駛員的耳朵。在第一實施方式中，在乘員座靠 枕的左端設置第一麥克風7a，在乘員座靠枕的右端設置第二麥克風7b，在駕駛員座靠枕的 左端設置第三麥克風7c，并且在駕駛員座靠枕的右端設置第四麥克風7d。在這種情況下， 例如，麥克風7a、7b、7c和7d可以設置在乘員和駕駛員上方的車頂的合適位置處，而不是乘 員座和駕駛員座各自的靠枕處。可以例如在座位下面設置汽車音頻裝置1的主體。揚聲器6a、6b、6c和6d以及麥 克風7a、7b、7c和7d經由例如纜線連接到汽車音頻裝置1的主體。揚聲器6a、6b、6c和6d 以及麥克風7a、7b、7c和7d所處的位置不限于圖1所示的示例。根據第一實施方式的汽車音頻裝置1，使得第一揚聲器6a和第二揚聲器6b的組合 以及第三揚聲器6c和第四揚聲器6d的另一個組合輸出不同類型的音頻信號。從第一揚聲 器6a和第二揚聲器6b輸出的音頻信號指向乘員座中的乘員。從第三揚聲器6c和第四揚 聲器6d輸出的音頻信號指向駕駛員。
例如，由于來自汽車導航系統的聲音消息需要傳遞到駕駛員，因此汽車導航系統 輸出的聲音信號從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出。此外，乘員座中的乘員希望聽到 的音樂和語音的聲音信號從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出。在這種情況下，由于從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的聲音(音樂和語音) 可能對于駕駛員是不期望的噪聲，因此汽車音頻裝置1抑制駕駛員可以聽到的來自第一揚 聲器6a和第二揚聲器6b的聲音的響度級。此外，由于從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸 出的聲音(語音消息)對于乘員座中的乘員可能是不期望的噪聲，因此汽車音頻裝置1抑 制乘員可以聽到的來自第三揚聲器6c和第四揚聲器6d的聲音的響度級。根據第一實施方式的汽車音頻裝置1生成消音濾波器，來抑制駕駛員可以聽到的 來自第一揚聲器6a和第二揚聲器6b的聲音的響度級。汽車音頻裝置1使用所生成的消音 濾波器來對第一揚聲器6a和第二揚聲器6b將輸出的音頻信號進行濾波，從而生成用于抑 制來自第一揚聲器6a和第二揚聲器6b的聲音的響度級的消音信號。汽車音頻裝置1將所 生成的消音信號疊加到第三揚聲器6c和第四揚聲器6d將輸出的音頻信號上，以從第三揚 聲器6c和第四揚聲器6d輸出疊加的信號。因此，汽車音頻裝置1可以從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出消音聲音，該消 音聲音抑制了在駕駛員的位置處從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的聲音。以下，將 描述使用消音聲音來抑制在駕駛員位置處從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的聲音的 這一過程的細節。此外，根據第一實施方式的汽車音頻裝置1生成消音濾波器，來抑制乘員座中的 乘員可以聽到的來自第三揚聲器6c和第四揚聲器6d的聲音的響度級。汽車音頻裝置1使 用所生成的消音濾波器來對第三揚聲器6c和第四揚聲器6d將輸出的音頻信號進行濾波， 從而生成用于對來自第三揚聲器6c和第四揚聲器6d的聲音的響度級進行抑制的消音信 號。汽車音頻裝置1將所生成的消音信號疊加到第一揚聲器6a和第二揚聲器6b將輸出的 音頻信號上，以從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出疊加的信號。
因此，汽車音頻裝置1可以從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出消音聲音，該消 音聲音抑制了在乘員座中的乘員位置處從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的聲音。以 下，將描述使用消音聲音來抑制在乘員位置處從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的聲 音的這一過程的細節。圖2是描述根據第一實施方式的汽車音頻裝置1的示例性構造的框圖。根據第一 實施方式的汽車音頻裝置1例如包括處理單元2、存儲單元3、操作單元4、顯示單元5、聲音 輸出單元6和聲音輸入單元7。上述的硬件組件通過總線2a彼此連接。處理單元2例如可以是中央處理單元(CPU)或微處理單元(MPU)。處理單元2控 制硬件組件的操作并且執行存儲單元3中存儲的控制程序。存儲單元3例如存儲使汽車音 頻裝置工作的各種控制程序、如圖3中所示的更新頻度表3a和圖2中預先的各種音頻信號 3b。音頻信號3b可以不存儲在存儲單元3中，而可以從上面記錄有音頻信號3b的諸如光 盤(⑶)的載入介質中讀取出。
操作單元4包括用于用戶操作汽車音頻裝置1的各種操作鍵。當用戶操作每個操 作鍵時，操作單元4向處理單元2發送與所操作的操作鍵對應的控制信號。然后，處理單元 2執行與從操作單元4獲得的控制信號對應的處理。顯示單元5可以是例如液晶顯示器，并且響應于來自處理單元2的指令顯示汽車 音頻裝置1的操作狀態、要傳遞給用戶的信息等。聲音輸出單元6包括例如四個揚聲器6a、6b、6c和6d、四個數模轉換器(未示出) 和四個放大器(未示出)。聲音輸出單元6響應于來自處理單元2的指令，使用數模轉換 器，把要輸出的數字聲音信號轉換成模擬聲音信號。然后，聲音輸出單元6使用放大器來放 大模擬聲音信號，并且基于來自揚聲器6a、6b、6c和6d的放大聲音信號來輸出聲音。聲音輸入單元7包括例如四個麥克風(聲音接收單元)73、713、7(3和7(1、四個放大 器(未示出)和四個模數轉換器(未示出)。麥克風7a、7b、7c和7d例如是電容器型麥克 風，基于接收到的聲音來生成模擬聲音信號。放大器例如是增益放大器，放大由麥克風7a、 7b、7c和7d生成的聲音信號。模數轉換器以給定的采樣率對放大器所放大的聲音信號進行采樣，并且使用諸如 低通濾波器(LPF)進行濾波，從而將放大的聲音信號轉換成數字聲音信號。例如，聲音輸入 單元7使存儲單元3存儲由模數轉換器轉換的數字聲音信號。圖3是表示更新頻度表3a中存儲的內容的圖。如圖3所示，針對四個劃分的頻帶 (0彡ω < 64,64彡ω < 128、128彡ω < 192和192彡ω < 256)中的每個頻帶，在更新 頻度表3a中存儲傳遞函數變化率與更新頻度之間的對應關系。在這種情況下，ω是頻率， 并且圖3所示的更新頻度表3a表示在頻率變換之后頻率點(frequency bin)的數量為256 的情況。所劃分的頻帶數量和用于劃分頻帶的方法不限于這種情況。傳遞函數變化率表示揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間的聲音 傳遞函數隨時間的變化率。在圖3所示的更新頻度表3a中，傳遞函數變化率被換份為多個 范圍，并且存儲了與各個范圍對應的更新頻度。更新頻度表示更新揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間的聲音傳 遞函數的頻度。在圖3所示的更新頻度表3a中，每個間隔中包括的幀的數量(每個傳遞函 數隨著間隔而變化)被存儲為更新頻度。即，例如，對于頻帶ω <64而言，當傳遞函數變化率等于或大于1. 5并且小于5. O時，該頻帶內頻率分量的傳遞函數每兩幀更新一次。在更新頻度表3a中，傳遞函數變化率越高，所存儲的幀數越少，而傳遞函數變化率越低，所存儲的幀數越多。即，在更新頻度表3a中，傳遞函數變化率越高，所存儲的更新 頻度(所存儲的幀數)越高。在汽車音頻裝置1出廠之前或者在包括汽車音頻裝置1的車 輛出廠之前，可以預先存儲更新頻度表3a所存儲的內容。另選的是，可以由汽車音頻裝置 1的用戶來改變更新頻度表3a所存儲的內容。當生成用于對麥克風7a、7b、7c和7d獲得 的聲音信號中包括的噪聲進行抑制的消音濾波器時，使用揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風 7a.7b.7c和7d之間的聲音傳遞函數。接著，將描述根據第一實施方式的汽車音頻裝置1的功能。通過汽車音頻裝置1中 執行存儲單元3中所存儲的各種控制程序的處理單元2，實現汽車音頻裝置1的功能。圖4 是描述根據第一實施方式的汽車音頻裝置1的示例性功能組件的功能框圖。在根據第一實 施方式的汽車音頻裝置1中，通過執行存儲單元3中所存儲的控制程序，處理單元2實現頻 率變換單元21、濾波單元22、頻率逆變換單元23、頻率變換單元24、傳遞函數計算單元25、 傳遞函數變化率計算單元26、消音濾波器生成單元27等各自的功能。在這種情況下，用于實現這些功能的結構不限于由處理單元2執行存儲單元3所 存儲的控制程序來實現這些功能。例如，可以通過內嵌有在本申請中公開的計算機程序和 各種數據的數字信號處理器(DSP)來實現這些功能。根據第一實施方式的汽車音頻裝置1從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出第一 音頻信號Xl (t)和x2 (t)，并且從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出第二音頻信號x3 (t) 和x4(t)。麥克風7a、7b、7c和7d接收從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的聲音。汽車音頻裝 置1對在第三麥克風7c和第四麥克風7d的位置處從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出 的聲音進行抑制，并且對在第一麥克風7a和第二麥克風7b的位置處從第三揚聲器6c和第 四揚聲器6d輸出的聲音進行抑制。 頻率變換單元21從存儲單元3讀取要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的第 一音頻信號Xl (t)和x2 (t)，以及要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的第二音頻信號 x3(t)和x4(t)。頻率變換單元21基于給定的幀長度和給定幀周期，針對每幀提取時間軸 上的音頻信號Xl (t)、x2 (t)、x3 (t)和x4 (t)，并且使用例如Hamming窗對音頻信號xl (t)、 x2(t)、x3(t)和x4(t)執行開窗。頻率變換單元21對每幀經受了開窗的音頻信號執行頻 率變換，以將經受了開窗的音頻信號轉換成頻率軸上的音頻信號(頻譜)。頻率變換單元2 1向濾波單元22發送通過執行頻率變換獲得的頻譜Xl (ω)、 Χ2 (ω)、Χ3 (ω)和Χ4 (ω)。頻率變換單元21執行例如時間-頻率變換，如快速傅立葉轉換 (FFT)。在這種情況下，Xl (ω) = {Χ10(ω)，Χ11(ω)，···，Χ1Ν_1(ω)}，其中，N是幀數，ω 是頻率。例如，XlO (ω)是第0幀內的音頻信號xl (t)的頻譜。濾波單元22使用下述的由消音濾波器生成單元27生成的濾波器，對從頻率變換 單元21獲得的頻譜乂1( )、乂2( )、乂3((0)和Χ4(ω)執行濾波。通過這種操作，濾波單元 22生成消音信號(消音聲音)，用于對麥克風7a、7b、7c和7d的各個位置處從揚聲器6a、 6b、6c和6d輸出的聲音進行消音。然后，濾波單元22將所生成的消音信號疊加到從頻率變換單元21獲得的頻譜 Χ1(ω)、Χ2(ω)、Χ3(ω)和Χ4(ω)(音頻信號)上，并且將獲得的頻譜Xl' (ω)、Χ2' (ω)、Χ3' (ω)和X4' (ω)發送到頻率逆變換單元23。濾波單元22還將生成的頻譜Xl' (ω)、 Χ2' (ω)、Χ3' (ω)和Χ4' (ω)發送到傳遞函數計算單元25和消音濾波器生成單元27。 在這種情況下，使用時域中的信號，可以單獨執行對回放信號和消音信號各自的頻譜的頻 率逆變換，并且可以執行疊加。具體來講，濾波單元22生成要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的消音信號，用于消除(抑制)第三麥克風7c處從第一揚聲器6a輸出的聲音。類似地，濾波單元22 生成要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的消音信號，用于消除(抑制)第三麥克風 7c處從第二揚聲器6b輸出的聲音。在這種情況下，消音濾波器生成單元27生成用于濾波 單元22生成消音信號的消音濾波器。濾波單元22將第三揚聲器6c將輸出的兩個消音信號疊加到要從第三揚聲器6c 輸出的第二音頻信號上，以消除第三麥克風7c的位置處從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b 輸出的聲音。此外，濾波單元22將第四揚聲器6d要輸出的兩個消音信號疊加到要從第四 揚聲器6d輸出的第二音頻信號上，以消除第三麥克風7c的位置處從第一揚聲器6a和第二 揚聲器6b輸出的聲音。類似地，濾波單元22生成要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的消音信號， 以消除第四麥克風7d的位置處從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的聲音。然后，濾波 單元22將所生成的消音信號疊加到要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的第二音頻 信號上。除了從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出第二音頻信號之外，通過將消音信號 疊加到第二音頻信號上，還從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出了用于對第一音頻信號 進行消音的消音信號。此外，濾波單元22生成要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的消音信號，以 消除第一麥克風7a或者第二麥克風7b的位置處從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的 聲音。然后，濾波單元22將所生成的消音信號疊加到要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b 輸出的第一音頻信號上。除了從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出第一音頻信號之外，通過將消音信號 疊加到第一音頻信號上，還從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出了用于對第二音頻信號 進行消音的消音信號。濾波單元22將上面疊加有所生成的消音信號的音頻信號(頻譜) XI' (ω)、Χ2' (ω)、Χ3' (ω)和Χ4' (ω)發送到頻率逆變換單元23。頻率逆變換單元23對從濾波單元22獲得的頻譜Xl' (ω)、Χ2' (ω)、Χ3' (ω) 和Χ4' (ω)執行頻率逆變換(例如，快速傅立葉逆變換)，以將頻譜Xl' (ω)、Χ2' (ω)、 Χ3' (ω)和Χ4' (ω)變換成時間軸上的回放信號頻譜xl' (t)、χ2 ‘ (t)、χ3 ‘ (t) 和x4' (t)。頻率逆變換單元23分別從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出所生成的回放信號 xl' (t)、x2' (t)、x3' (t)和x4' (t)。雖然沒有示出，但是在各個音頻信號xl'⑴、 x2' (t)、x3' (t)和x4' (t)被數模轉換器轉換成模擬聲音信號然后被放大器放大之后， 分別將它們從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出。在通過上述操作而從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出音頻信號的狀態下，麥克風7a、 7b,7c和7d接收聲音。麥克風7a、7b、7c和7d將通過接收聲音而獲得的聲音信號yl (t)、 y2(t)、y3(t)和y4(t)發送到頻率變換單元24。雖然沒有示出，但是具體地，放大器將麥克 風7a、7b、7c和7d獲得的模擬聲音信號放大，并且模數轉換器以給定的采樣率對放大的模擬信號進行采樣，以將放大的模擬聲音信號轉換成數字聲音信號。然后，數字聲音信號被發 送到頻率變換單元24。在這種情況下3是采樣的數量，并且71(0^2(0、73(0和y4(t) 表示以給定采樣率采樣的信號。頻率變換單元24獲得由聲音輸入單元7獲得的聲音信號yl (t)、y2 (t)、y3 (t)和 y4(t)。頻率變換單元24基于給定的幀長度和給定的幀周期，以幀為單元來劃分時間軸 上的聲音信號71(0、72(0、73(0和y4(t)，并且使用例如Hamming窗執行開窗。頻率變 換單元24針對每幀對經受了開窗的聲音信號執行頻率變換，以將經受開窗的聲音信號變 換成頻率軸上的聲音信號(頻譜)。頻率變換單元24將通過執行頻率變換而獲得的頻譜 Υ1(ω)、Υ2(ω)、Υ3(ω)和Υ4(ω)發送到傳遞函數計算單元25。和頻率變換單元21—樣， 頻率變換單元24例如執行諸如快速傅立葉變換的時間_頻率變換。對于各幀的整個頻帶預先劃分成的給定數量(例如，4個)頻帶中的各個頻 帶，傳 遞函數計算單元25確定是否要更新頻帶中包括的頻率分量的傳遞函數。下述的傳遞函數 變化率計算單元26基于由傳遞函數計算單元25針對每個頻率分量計算的傳遞函數，來計 算針對該頻率分量的傳遞函數隨時間的變化率(下文中被稱作傳遞函數變化率RC(O))。 傳遞函數變化率計算單元26還在頻率方向上對針對所劃分的四個頻帶中的每個頻帶的每 個頻率分量計算的傳遞函數變化率求平均，并且將該平均值作為頻帶的傳遞函數變化率 RC( )存儲在存儲單元3中。因此，基于存儲單元3中存儲的傳遞函數變化率RC ( ω )，傳遞函數計算單元25確 定是否要更新每個頻帶中包括的頻率分量的傳遞函數。具體來講，基于存儲單元3中存儲 的每個頻帶的傳遞函數變化率RC(O)，傳遞函數計算單元25從更新頻度表3a中存儲的內 容中讀取與該頻帶的傳遞函數變化率RC( )對應的更新頻度。例如，當頻帶O < ω <64 的傳遞函數變化率RC (ω)為1. O時，傳遞函數計算單元25從更新頻度表3a中讀取作為更 新頻度的幀數“3”。在這種情況下，傳遞函數計算單元25決定每三幀更新一次頻帶O < ω < 64的傳 遞函數。圖5是描述更新傳遞函數過程的示例的圖示。圖5描述了當每三幀更新一次由頻 帶2表示的頻帶的傳遞函數時的示例性更新過程。傳遞函數計算單元25決定將頻帶2表 示的頻帶劃分成三個頻帶，并且按照頻率分量的升序更新所劃分頻帶中的傳遞函數，同時 將更新傳遞函數的幀位置偏移一幀。S卩，傳遞函數計算單元25決定在第(3η+1)幀(η = 1、2、3...)更新在頻帶2表示 的頻帶中頻率分量最小的頻帶的傳遞函數。傳遞函數計算單元25還決定在第(3η+2)幀更 新在頻帶2表示的頻帶中頻率分量取中間值的頻帶的傳遞函數。傳遞函數計算單元25還 決定在第(3η)幀更新在頻帶2表示的頻帶中頻率分量最大的頻帶的傳遞函數。在這種情況下，傳遞函數計算單元25將每個頻帶的更新頻度和表示多個頻帶中 剛才更新了傳遞函數的一個頻帶的信息存儲在存儲單元3中，所述多個頻帶是通過基于更 新頻度將頻帶劃分成多個而獲得的。因此，傳遞函數計算單元25基于存儲單元3中存儲的 內容，確定是否要更新各個頻帶中包括的任意頻率分量的傳遞函數。對于確定要更新傳遞函數的頻率分量，傳遞函數計算單元25基于從濾波單元22 獲得的音頻信號的頻譜Xl' (ω)、Χ2' (ω)、Χ3' (ω)和Χ4' (ω)和從頻率變換單元 24獲得的聲音信號的頻譜Yl (ω)、Υ2 (ω)、Υ3 (ω)和Υ4 (ω)，計算出揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間各自的聲音傳遞函數(傳輸特性)。傳遞函數計算單元25 基于例如下面的公式1來計算傳遞函數Η(ω)=Υ(ω)/Χ' (ω)···[公式 1]Η(ω)傳遞函數Υ(ω)由麥克風接收的聲音信號的頻譜(Υ1(ω)、Υ2(ω)、Υ3(ω )或Υ4 ( ω ))X' (ω)從揚聲器輸出的音頻信號的頻譜(Xl' ( ω )、Χ2 ‘ (ω)、Χ3' (ω)或 Χ4' (ω))S卩，例如，基于從第一揚聲器6a輸出的音頻信號Xl' (ω)和由第一麥克風7a獲 得的聲音信號Υ1(ω)，根據Η11(ω) = Υ1(ω)/Χ1' (ω)，計算第一揚聲器6a和第一麥克 風7a之間的傳遞函數Η11(ω)。此外，基于從第一揚聲器6a輸出的音頻信號Xl ‘ (ω)和 由第二麥克風7b獲得的聲音信號Υ2 (ω)，根據Η12 (ω) = Υ1(ω)/Χ2' (ω)，計算第一揚 聲器6a和第二麥克風7b之間的傳遞函數H12 (ω)。在這種情況下，代替音頻信號的頻譜Xl' (ω)、Χ2' (ω)、Χ3' (ω)和Χ4' (ω) 以及聲音信號的頻譜Yl ( ω )、Υ2 ( ω )、Υ3 ( ω )和Υ4 ( ω )，可以使用分別作為頻譜X' (ω) 和Υ(ω)時間上的平均值的平均頻譜ave{X' (ω)}和aVe{Y(co)}，來計算傳遞函數。在 這種情況下，傳遞函數計算單元25基于Η(ω) =ave{Y( )}/ave{X' (ω)}來計算傳遞函 數。例如，圖IlA中的公式2和圖IlB中的公式3可以用作計算平均頻譜 ave{X' (ω)}和ave{Y(co)}(時間上的平均值)的方法。圖IlA中的公式2和圖IlB中的公式3示出通過對第0幀至第(N_l)幀求平均而 獲得的光譜的示例性計算。對于在每幀中傳遞函數被確定要更新的每個頻率分量，傳遞函數計算單元(更新 單元)25計算揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間各自的聲音傳遞函數， 并且將傳遞函數存儲在存儲單元3中。傳遞函數計算單元25將計算出的傳遞函數逐一發 送到傳遞函數變化率計算單元26和消音濾波器生成單元27。另選的是，在傳遞函數計算單 元25開始工作之后，傳遞函數計算單元25可以只對傳遞函數進行計算，直到積累了給定數 量的傳遞函數為止。在積累了給定數量的傳遞函數之后，傳遞函數計算單元25可以開始發 送計算出的傳遞函數。基于由傳遞函數計算單元25針對每個頻率分量計算出的傳遞函數，傳遞函數變 化率計算單元26計算出針對該頻率分量的傳遞函數各自隨時間的變化率(傳遞函數變化 率RC (ω))，并且將傳遞函數變化率RC (ω)存儲在存儲單元3中。根據第一實施方式的傳遞函數變化率計算單元26計算出傳遞函數的值直至當前 幀隨時間的方差V (ω)，作為每個頻率分量的傳遞函數變化率RC (ω)。傳遞函數變化率計 算單元26基于例如圖IlC中的公式4來計算傳遞函數的值隨時間的方差ν(ω)。在這種情況下，傳遞函數變化率計算單元26可以計算出傳遞函數的值隨時間的 標準偏差而非傳遞函數的值隨時間的方差V (ω)，作為傳遞函數變化率RC (ω)。傳遞函數變化率計算單元26針對每個頻率分量，計算揚聲器6a、6b、6c和6d與 麥克風7a、7b、7c和7d之間各自的聲音傳遞函數變化率RC(co)。接著，傳遞函數變化率計 算單元26針對四個頻帶中的每個頻帶，在頻率方向上對揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間的傳遞函數變化率RC(co)求平均，以計算各個頻帶的傳遞函數變化率 RC(O)。傳遞函數變化率計算單元26將針對四個頻帶中的每個頻帶計算出的傳遞函數變 化率RC (ω)存儲在存儲單元3中。對于每個頻率分量，消音濾波器生成單元27基于傳遞函數計算單元25計算出的 傳遞函數，生成消音濾波器，用于生成對麥克風7a、7b、7c和7d的各自位置處從揚聲器6a、 6b,6c和6d輸出的聲音進行抑制的消音信號。 消音濾波器生成單元27通過求解例如圖IlD中的公式5描述的聯立方程來生成 消音濾波器。公式5是用于計算消音濾波器C3( )和C4( )的公式，消音濾波器C3 (ω)和 C4( )要在對要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的音頻信號執行濾波的過程中使 用，以抑制第三麥克風7c和第四麥克風7d的各自位置處從第一揚聲器6a輸出的聲音。基于類似的公式，消音濾波器生成單元27計算要在對要從第三揚聲器6c和第四 揚聲器6d輸出的音頻信號執行濾波的過程中使用，以抑制第三麥克風7c和第四麥克風7d 的各自位置處從第二揚聲器6b輸出的聲音的消音濾波器。此外，消音濾波器生成單元27 計算要在對要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的音頻信號執行濾波的過程中使用， 以抑制第一麥克風7a和第二麥克風7b的各自位置處從第三揚聲器6c輸出的聲音的消音 濾波器。另外，消音濾波器生成單元27計算要在對要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸 出的音頻信號執行濾波的過程中使用，以抑制第一麥克風7a和第二麥克風7b的各自位置 處從第四揚聲器6d輸出的聲音的消音濾波器。消音濾波器生成單元27將針對每個頻率分量生成的消音濾波器發送到濾波單元 22。濾波單元22基于從消音濾波器生成單元27獲得的消音濾波器來生成消音信號，并且 從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出所生成的消音信號。根據第一實施方式的汽車音頻裝置1通過上述過程，按照與每個頻帶的傳遞函數 變化率對應的頻率來更新揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間各自的聲音 傳遞函數。即，汽車音頻裝置1沒有針對每幀中的所有頻率分量更新揚聲器6a、6b、6c和6d 與麥克風7a、7b、7c和7d之間的傳遞函數。因此，減小了由于更新傳遞函數導致的處理負 擔和由于生成消音濾波器導致的處理負擔。現在，將基于操作圖來描述根據第一實施方式的汽車音頻裝置1中的噪聲抑制過 程。圖6是表示根據第一實施方式的噪聲抑制過程的次序的操作圖。由處理單元2根據汽 車音頻裝置1的存儲單元3中存儲的控制程序來執行下面的過程。在操作Sl中，汽車音頻裝置1中的處理單元2對要從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出 的音頻信號執行頻率變換，以獲得頻率軸上的音頻信號(頻譜)。在操作S2中，處理單元 2使用給定濾波器，對經受了頻率變換的頻譜執行濾波。通過濾波，處理單元2生成消音信 號，用于消除在麥克風7a、7b、7c和7d的各自位置處從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的聲音， 并且將所生成的消音信號疊加到在操作Sl中經受了頻率變換的頻譜上。在操作S3中，處理單元2對疊加了消音信號的頻譜執行頻率逆變換，以生成要從 揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的回放信號。在操作S4中，處理單元2通過揚聲器6a、6b、6c和 6d回放所生成的回放信號。在操作S5中，在從揚聲器6a、6b、6c和6d回放所述回放信號 的狀態下，處理單元2通過麥克風7a、7b、7c和7d接收聲音并且獲得聲音信號。在操作S6中，處理單元2對所獲得的聲音信號執行頻率變換，以獲得頻率軸上的聲音信號(頻譜)。在操作S7中，處理單元2從存儲單元3讀取整個頻帶被預先劃分成的給定數量(例如，4個)頻帶中的各個頻帶的傳遞函數變化率，并基于讀取的傳遞函數變化率，識別頻 帶中傳遞函數將被更新的頻率分量。具體來講，基于存儲在存儲單元3中的每個頻帶中的 傳遞函數變化率，處理單元2從更新頻度表3a中存儲的內容中讀取與頻帶中的傳遞函數變 化率對應的更新頻度。處理單元2按基于從更新頻度表3a中讀取的更新頻度的數量來劃 分每個頻帶，并且確定是否要更新所劃分頻帶中的任意頻帶中的頻率分量的傳遞函數。在操作S8中，對于確定要更新傳遞函數的頻率分量，處理單元2基于在操作S2中 生成的頻譜和在操作S6中生成的頻譜，計算揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和 7d之間各自的聲音傳遞函數。在操作S9中，基于計算出的傳遞函數，處理單元2針對各個 頻率分量計算各個傳遞函數各自的傳遞函數變化率。處理單元2在頻率方向上計算針對四 個頻帶中的每個頻帶的每個頻率分量而計算出的傳遞函數變化率的平均值，并且將計算出 的平均值作為頻帶中的傳遞函數變化率存儲在存儲單元3中。在這種情況下，處理單元2 可以在積累了給定數量的傳遞函數后，開始計算傳遞函數變化率。在操作SlO中，處理單元2基于在操作S8中計算的傳遞函數(具體來講，揚聲器 6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間的傳遞函數)生成消音濾波器。具體來講，針 對在操作步驟S7中確定要更新其傳遞函數的頻率分量，處理單元2生成消音濾波器，用于 生成對在麥克風7a、7b、7c和7d各自的位置處從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的聲音進行抑 制的消音信號。在操作Sll中，處理單元2確定是否已經發出用于終止上述過程的指令。例如，當 已經終止從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出音頻信號時或者當用戶已經發出用于終止噪聲抑制 過程的指令時，處理單元2確定已經發出了用于終止上述過程的指令。當處理單元2在操 作Sll中確定沒有發出用于終止上述過程的指令時，處理單元2使過程返回到操作Si，以重 復從操作Sl至SlO的操作。在操作S2中，處理單元2使用在操作SlO中生成的消音濾波器，對通過頻率變換 獲得的頻譜執行濾波。當處理單元2在操作Sll中確定已經發出用于終止上述過程的指令 時，處理單元2終止上述噪聲抑制過程。在上述結構中，根據第一實施方式的汽車音頻裝置1沒有針對所有幀的所有頻率 分量更新揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間各自的聲音傳遞函數。因此， 減小了由于更新傳遞函數造成的處理負擔。例如，當針對所有頻率分量每十幀更新一次傳 遞函數時，將被更新的傳遞函數的數量可以減少為當針對所有頻率分量每一幀更新一次傳 遞函數時將被更新的傳遞函數的數量的十分之一。此外，當沒有傳遞函數被更新時，不生成消音濾波器。因此，由于生成消音濾波器 造成的處理負擔也減小了。在這種情況下，即使當改變是否針對每個頻率分量更新傳遞函 數的選擇時，即，當改變是否針對每個頻率分量應用消音濾波器的選擇時，能聽度也不會劣 化。本發明的目的在于提供一種噪聲抑制裝置、噪聲抑制方法和存儲計算機程序的記 錄介質，它們可以精確地抑制噪聲同時減小處理負擔。在根據第一實施方式的汽車音頻裝置1中，基于更新頻度表3a中存儲的內容，確定與每個頻帶中的傳遞函數變化率對應的更新頻度。另選的是，例如，可以預先設置給定公 式，并且可以基于此公式來確定與每個頻帶中的傳遞函數變化率對應的更新頻度。在這種 情況下，公式滿足傳遞函數變化率越高，計算的幀數越少，而傳遞函數變化率越低，計算的 幀數越多。在根據第一實施方式的汽車音頻裝置1中，濾波單元22使用消音濾波器生成單元 27生成的消音濾波器來生成消音信號，并且由揚聲器6a、6b、6c和6d回放所生成的消音信 號，同時將所生成的消音信號疊加到音頻信號上。另選的是，可以單獨設置回放消音信號的 揚聲器。第二實施方式現在，將描述根據第二實施方式的汽車音頻裝置。由于根據第二實施方式的汽車 音頻裝置可以通過與根據第一實施方式的上述汽車音頻裝置1的組件類似的組件來實現， 將相同的參考標號分配到類似的組件，并且省略了對類似組件的描述。當要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的第一音頻信號之間的相關度等于或 大于給定值時，根據第二實施方式的汽車音頻裝置1在將梳狀濾波器應用到第一音頻信號 之后，從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出第一音頻信號。類似地，當要從第三揚聲器6c 和第四揚聲器6d輸出的第二音頻信號之間的相關度等于或大于給定值時，根據第二實施 方式的汽車音頻裝置1在將梳狀濾波器應用到第二音頻信號之后，從第三揚聲器6c和第四 揚聲器6輸出第二音頻信號。接下來，將描述根據第二實施方式的汽車音頻裝置1的功能。汽車音頻裝置1的 功能通過汽車音頻裝置1中的處理單元2執行作為記錄介質的存儲單元3中存儲的各種控 制程序來實現。圖7是描述根據第二實施方式的汽車音頻裝置1的示例性功能組件的功能 框圖。在根據第二實施方式的汽車音頻裝置1中，通過執行存儲單元3中存儲的控制程序， 除了實現圖4所示的組件各自的功能之外，處理單元2還實現了梳狀濾波器生成單元28的 功能。對于從頻率變換單元21獲得的頻譜Xl ( ω )、Χ2 ( ω )、Χ3 ( ω )和X4 ( ω )，針對每個 頻帶，根據第二實施方式的濾波單元22計算要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的第 一音頻信號的頻譜Χ1(ω)和Χ2(ω)之間的相似度(互相關度)以及要從第三揚聲器6c和 第四揚聲器6d輸出的第二音頻信號的頻譜Χ3(ω)和Χ4(ω)之間的相似度(互相關度)。 濾波單元22將頻譜Xl (ω)和Χ2(ω)之間的互相關度以及Χ3 (ω)和Χ4(ω)之間的互相 關度發送到梳狀濾波器生成單元28。在這種情況下，濾波單元22使用下述由消音濾波器生成單元27和梳狀濾波器 生成單元28生成的濾波器，對從頻率變換單元21獲得的頻譜Xl (ω)、Χ2 (ω)、Χ3 (ω)和 Χ4(ω)執行濾波。通過濾波，濾波單元22生成消音信號，用于消除在麥克風7a、7b、7c和 7d的各自位置處從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的聲音。濾波單元22將所生成的消音信號疊加到從頻率變換單元21獲得的頻譜上，并且 將所得的頻譜發送到頻率逆變換單元23。在這種情況下，濾波單元22還將所生成的頻譜發 送到傳遞函數計算單元25和消音濾波器生成單元27。基于由傳遞函數計算單元25針對每個頻率分量計算的傳遞函數，根據第二實 施方式的傳遞函數變化率計算單元25計算針對該頻率分量的傳遞函數隨時間的變化率RC(co)。傳遞函數變化率計算單元26在頻率方向上在四個頻帶中的每個頻帶中對揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c和7d之間的傳遞函數變化率RC(co)求平均，以計算針 對該頻帶的傳遞函數變化率RC(O)。傳遞函數變化率計算單元26將針對四個頻帶中各個 頻帶計算的傳遞函數變化率RC( )存儲在存儲單元3中。根據第二實施方式的傳遞函數 變化率計算單元26將針對四個頻帶中的各個頻帶計算出的傳遞函數變化率RC (ω)發送到 梳狀濾波器生成單元28。梳狀濾波器生成單元28從濾波單元22獲得頻譜Xl (ω)和Χ2(ω)之間的互相 關度以及Χ3(ω)和Χ4(ω)之間的互相關度。梳狀濾波器生成單元28將頻譜Xl (ω)和 Χ2(ω)之間的互相關度以及Χ3(ω)和Χ4(ω)之間的互相關度中的每一個與給定值進行比 較。梳狀濾波器生成單元28對于互相關度小于給定值的頻帶不執行操作。當頻譜Χ1(ω)和Χ2(ω)之間的互相關度以及Χ3 ( ω )和Χ4 ( ω )之間的互相關度 等于或大于給定值時，梳狀濾波器生成單元28生成將應用于要從揚聲器6a、6b、6c和6d輸 出的音頻信號Xl (ω)和Χ2(ω)或音頻信號Χ3 (ω)和Χ4(ω)的梳狀濾波器。梳狀濾波器 生成單元28生成用于針對傳遞函數被更新的頻率分量對音頻信號Xl (ω)和Χ2(ω)或音 頻信號Χ3 (ω)和Χ4 (ω)執行濾波的梳狀濾波器。以下，將描述在梳狀濾波器生成單元28 中生成梳狀濾波器的過程。基于從傳遞函數變化率計算單元26獲得的每個頻率帶的傳遞函數變化率 RC(O)，梳狀濾波器生成單元28確定是否要更新每個頻帶中包括的頻率分量的傳遞函數。 具體來講，基于從傳遞函數變化率計算單元26獲得的每個頻帶的傳遞函數變化率RC(O)， 梳狀濾波器生成單元28從更新頻度表3a中存儲的內容中讀取與頻帶的傳遞函數變化率 RC(GJ)對應的更新頻度。例如，當頻帶O彡ω <64的傳遞函數變化率RC(GJ)為1. O時， 梳狀濾波器生成單元28從更新頻度表3a中讀取幀數“3”作為更新頻度。在這種情況下，梳狀濾波器生成單元28決定每三幀更新一次頻帶O < ω < 64的 傳遞函數。圖8Α至圖8C是描述示例性梳狀濾波器的圖。圖8Α至圖8C描述了在橫軸表示 頻率而縱軸表示系數的情況下，每三幀更新一次由頻帶2表示的頻帶的傳遞函數時梳狀濾 波器的示例性結構。圖8Α、圖8Β和圖8C分別描述將應用于第(3η+1)幀(η = 0、1、2...) 的梳狀濾波器、將應用于第(3η+2)幀的梳狀濾波器和將應用于第(3η)幀的梳狀濾波器。圖8Α至圖8C中每個的頂部描述當頻譜Xl (ω)和Χ2(ω)之間的互相關度等于 或大于給定值時應用于頻譜Xl (ω)和Χ2(ω)中的一個的梳狀濾波器，并且底部描述將應 用于其它頻譜的另一個消音濾波器。當頻譜Xl (ω)和Χ2(ω)(或頻譜Χ3(ω)和Χ4 ( ω )) 之間的互相關度等于或大于給定值時將應用于頻譜Χ1(ω)和Χ2(ω)(或頻譜Χ3(ω)和 Χ4(ω))的梳狀濾波器，是能夠通過在每個通道(揚聲器6a、6b、6c和6d)中將頻率改變系 數1來減小通道之間的相關度的濾波器，如圖8A至圖8C中的每一個的頂部和底部所示。梳狀濾波器生成單元28基于從更新頻度表3a讀取的更新頻度將每個頻帶劃分成 多個，并且生成梳狀濾波器，使得按照頻率分量的升序將梳狀濾波器應用于所劃分的頻帶， 同時將應用梳狀濾波器的幀的位置偏移一幀。因此，梳狀濾波器生成單元28可以生成梳狀 濾波器，其中，只是針對傳遞函數被更新的頻帶，可以對之間的互相關度等于或大于給定值 的頻譜Xl (ω)和Χ2(ω)或者頻譜Χ3(ω)和Χ4(ω)執行濾波。梳狀濾波器生成單元28 針對每一幀生成圖8Α至圖8C中所示的梳狀濾波器，并且將生成的梳狀濾波器逐一發送到濾波單元22。對于從頻率變換單元21獲得的頻譜Xl ( ω )、Χ2 ( ω )、Χ3 ( ω )和X4( ω )，濾波單元 22使用由消音濾波器生成單元27生成的消音濾波器和由梳狀濾波器生成單元28生成的梳 狀濾波器，對相應的頻率分量執行濾波。通過這種操作，濾波單元22生成消音信號，用于消除在麥克風7a、7b、7c和7d的 各自位置處從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的聲音。濾波單元22可以減小要從揚聲器6a和 6b輸出的音頻信號之間的相關度或者要從揚聲器6c和6d輸出的音頻信號之間的相關度。在根據第二實施方式的汽車音頻裝置1中，濾波單元22、傳遞函數變化率計算單 元26和梳狀濾波器生成單元28以外的其他組件執行與由根據上述第一實施方式的對應組 件執行的操作類似的操作。現在，將基于操作圖描述在根據第二實施方式的汽車音頻裝置1中的噪聲抑制過 程。圖9是表示根據第二實施方式的噪聲抑制過程的操作圖。由處理單元2根據汽車音頻 裝置1的存儲單元3中存儲的控制程序來執行下面的過程。在操作S21中，汽車音頻裝置1中的處理單元2對要從揚聲器6a、6b、6c和6d輸 出的音頻信號執行頻率變換，以獲得頻率軸上的音頻信號(頻譜)。在操作S22中，對于經 受了頻率變換的頻譜，處理單元2計算要從第一揚聲器6a和第二揚聲器6b輸出的第一音 頻信號的頻譜之間的相關度以及要從第三揚聲器6c和第四揚聲器6d輸出的第二音頻信號 的頻譜之間的相關度。在操作S23中，處理單元2使用給定濾波，對經受了頻率變換的頻譜執行濾波。通 過濾波，處理單元2生成消音信號，用于消除在麥克風7a、7b、7c和7d的各自位置處從揚聲 器6a、6b、6c和6d輸出的聲音，并且將所生成的消音信號疊加于在操作S21中經受了頻率 變換的頻譜上。 在操作S24中，處理單元2對上面疊加了消音信號的頻譜執行頻率逆變換，以生成 要從揚聲器6a、6b、6c和6d輸出的回放信號。在操作S25中，處理單元2通過揚聲器6a、 6b、6c和6d回放所生成的回放信號。在操作S26中，在正從揚聲器6a、6b、6c和6d回放所 述回放信號的狀態下，處理單元2通過麥克風7a、7b、7c和7d接收聲音并且獲得聲音信號。 在操作S27中，處理單元2對所獲得的聲音信號執行頻率變換，以獲得頻率軸上的聲音信號 (頻譜)。在操作S28中，處理單元2從存儲單元3讀取整個頻帶被預先劃分成的給定數量 (例如，4個)頻帶中的每個頻帶的傳遞函數變化率，并且基于讀取的傳遞函數變化率識別 每個頻帶中傳遞函數將被更新的頻率分量。具體來講，基于存儲在存儲單元3中的每個頻 帶的傳遞函數變化率，處理單元2從更新頻度表3a中存儲的內容中讀取與頻帶中的傳遞函 數變化率對應的更新頻度。處理單元2按基于從更新頻度表3a中讀取的更新頻度的數量 劃分每個頻帶，并且確定是否要更新所劃分頻帶中的任一頻帶中的頻率分量的傳遞函數。在操作S29中，對于確定要更新傳遞函數的頻率分量，處理單元2基于在操作S23 中生成的頻譜和在操作S27中生成的頻譜，計算揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風7a、7b、7c 和7d之間各自的聲音傳遞函數。在操作S30中，基于計算出的傳遞函數，處理單元2針對 每個頻率分量計算各個傳遞函數各自的傳遞函數變化率。處理單元2在頻率方向上計算針 對四個頻帶中的每個頻帶的每個頻率分量而計算出的傳遞函數變化率的平均值，并且將計算出的平均值作為頻帶中的傳遞函數變化率存儲在存儲單元3中。在操作S31中，處理單元2生成梳狀濾波器，用于針對在操作S28中確定要更新其傳遞函數的頻率分量，對音頻信號(第一音頻信號或第二音頻信號)執行濾波，這些音頻信 號之間的相關度等于或大于給定值并且在操作S22中計算該相關度。在操作S32中，處理 單元2基于在操作S29中計算出的傳遞函數(具體來講，揚聲器6a、6b、6c和6d與麥克風 7a.7b.7c和7d之間的傳遞函數)生成消音濾波器。具體來講，針對在操作S28中確定要更新其傳遞函數的頻率分量，處理單元2生成 消音濾波器，用于生成對在麥克風7a、7b、7c和7d各自的位置處從揚聲器6a、6b、6c和6d 輸出的聲音進行抑制的消音信號。在操作S33中，處理單元2確定是否已經發出用于終止上述過程的指令。當處理 單元2確定沒有發出用于終止上述過程的指令時，處理單元2使過程返回到操作S21，以重 復從操作S21至S32的操作。在操作S23中，處理單元2使用在操作S31中生成的梳狀濾波器和在操作S32中 生成的消音濾波器，對通過頻率變換獲得的頻譜執行濾波。當處理單元2在操作S33中確 定已經發出用于終止上述過程的指令時，處理單元2終止上述噪聲抑制過程。在上述結構中，當要從揚聲器6a和6b輸出的第一音頻信號之間的互相關度等于 或大于給定值時，根據第二實施方式的汽車音頻裝置1在向第一音頻信號應用了梳狀濾波 器之后，從揚聲器6a和6b輸出第一音頻信號。因此，可以減小要從揚聲器6a和6b輸出的 第一音頻信號之間的相關度。此外，當要從揚聲器6c和6d輸出的第二音頻信號之間的互相關度等于或大于給 定值時，根據第二實施方式的汽車音頻裝置1在向第二音頻信號應用了梳狀濾波器之后， 從揚聲器6c和6d輸出第二音頻信號。因此，可以減小要從揚聲器6c和6d輸出的第二音 頻信號之間的相關度。尤其是當處理位于中央的通道(例如，單聲道聲源和聲樂)之間的 相關度高的音頻信號時，可以實現通過減小通道之間的相關度而造成的效果。此外，由于根據第二實施方式的汽車音頻裝置1只是將梳狀濾波器應用于傳遞函 數被更新的頻帶，因此可以抑制音頻信號的聲音品質劣化。在這種情況下，由于人類頻率分 辨率低，因此即使當將梳狀濾波器局部應用于音頻信號時，也不會使能聽度劣化。第三實施方式現在，將描述根據第三實施方式的汽車音頻裝置。在上述的第一和第二實施方式 中，傳遞函數值隨時間的方差ν(ω)用作傳遞函數變化率，該傳遞函數變化率用作確定每 個頻率分量中傳遞函數的更新頻度的指標。在第三實施方式中，將描述其它示例性傳遞函 數變化率。例如，汽車音頻裝置1可以使用當前幀內的傳遞函數值與傳遞函數值的時間平均 值之比作為傳遞函數變化率。具體來講，對于由傳遞函數計算單元25針對每個頻率分量計 算出的每個傳遞函數而言，傳遞函數變化率計算單元26針對該頻率分量計算直至當前幀 的這些幀中的傳遞函數值的時間平均值。傳遞函數變化率計算單元26計算當前幀中的傳 遞函數值與所計算的時間平均值之比，并且將計算出的比值與通過兩個閾值定義的給定范 圍進行比較。當計算出的比值落入給定范圍內時，傳遞函數變化率計算單元26確定該傳遞函數變化率是第一變化率。否則，傳遞函數變化率計算單元26就確定該傳遞函數變化率是比 第一變化率高的第二變化率。即，當當前幀中的傳遞函數值與傳遞函數值的時間平均值之 比落入給定范圍內時，傳遞函數變化率計算單元26確定該傳遞函數的變化率低，否則，傳 遞函數變化率計算單元26就確定該傳遞函數的變化率高。因此，當當前幀中的傳遞函數 值與傳遞函數值的時間平均值之比落入給定范圍內時，由于該傳遞函數的變化率被確定為 低，因此該傳遞函數的更新頻度也被確定為低。此外，汽車音頻裝置1可以使用各個傳遞函數值的時間平均值與傳遞函數值之差的絕對值的平均值作為傳遞函數變化率。具體來講，對于由傳遞函數計算單元25針對每個 頻率分量計算出的每個傳遞函數而言，傳遞函數變化率計算單元26針對該頻率分量計算 在直至當前幀的這些幀中的傳遞函數值的時間平均值。對于該頻率分量，傳遞函數變化率 計算單元26計算所計算出的時間平均值和在直至當前幀的這些幀中的傳遞函數值之間的 差，并且計算各個所計算出的差的絕對值的平均值作為傳遞函數變化率。具體來講，傳遞函 數變化率計算單元26基于圖IlE中的公式6來計算傳遞函數變化率。在圖IlE中的公式6中，η表示直至當前幀的這些幀的數量，χ表示這些幀中的傳 遞函數的值。此外，汽車音頻裝置1可以使用傳遞函數值的時間平均值與當前幀中的傳遞函數 值之間的差作為傳遞函數變化率。具體來講，對于由傳遞函數計算單元25針對每個頻率分 量計算出的每個傳遞函數而言，傳遞函數變化率計算單元26針對該頻率分量計算在直至 當前幀的這些幀中的傳遞函數值的時間平均值。對于頻率分量，傳遞函數變化率計算單元 26計算所計算出的時間平均值與當前幀中的傳遞函數值之間的差作為傳遞函數變化率。另 選的是，對于頻率分量，傳遞函數變化率計算單元26計算所計算出的時間平均值與當前幀 中的傳遞函數值之比作為傳遞函數變化率。在根據第三實施方式的汽車音頻裝置1中，即使當使用上述的傳遞函數變化率 時，也可以執行與上述根據第一和第二實施方式中的每一個的汽車音頻裝置1中的操作類 似的操作。因此，可以實現與第一和第二實施方式的效果類似的效果。第四實施方式現在，將描述根據第四實施方式的汽車音頻裝置。圖10是描述根據第四實施方式 的汽車音頻裝置的示例性構造的框圖。根據第四實施方式的汽車音頻裝置1除了包括圖2 所示的硬件組件之外，還包括外部存儲單元8。外部存儲單元8例如可以是光盤只讀存儲 器(CD-ROM)驅動器或者數字多功能光盤(DVD)驅動器，并且從記錄介質8a(例如，可以是 CD-ROM或DVD-ROM)讀取記錄介質8a中存儲的數據。用于作為上述每個實施方式中描述的汽車音頻裝置1而操作的控制程序記錄在 記錄介質8a上。外部存儲單元8從記錄介質8a讀取控制程序，并且使存儲單元3存儲控 制程序。處理單元2執行存儲單元3中存儲的控制程序，使得根據第四實施方式的汽車音 頻裝置1按與上述每個實施方式中描述的汽車音頻裝置1的操作方式類似的方式操作。除了⑶-ROM或DVD-ROM之外，可以使用諸如軟盤、存儲卡和通用串行總線(USB) 存儲器的各類其它記錄介質，作為記錄介質8a。此外，汽車音頻裝置1可以包括通信單元， 用于連接到諸如互聯網或局域網(LAN)的網絡。在這種情況下，在汽車音頻裝置1中，可以 通過網絡下載用于作為在上述每個實施方式中描述的汽車音頻裝置1而操作的控制程序，并將其存儲在存儲單元3中。另外，根據這些實施方式的一個方面，可以提供所述特征、功能和操作的任意組合。根據詳細的說明書，這些實施方式的眾多特征和優點是顯而易見的，因此，所附權 利要求書意圖覆蓋落入這些實施方式的真實精神和范圍內的這些實施方式的所有這類特 征和優點。另外，由于對于本領域的技術人員來說許多更改和變化將是容易出現的，因此不 希望將本發明的實施方式限于所示和所述的精確構造和操作，因此，可以采用落入其范圍 內的所有合適的更改和等價形式。本文所述的所有示例和條件語言都是意圖以教學的方式幫助讀者理解本發明以 及本發明的發明人為推動本領域而貢獻的構思，并且應被理解為不受這類具體所述示例和 條件的限制，說明書中這類示例的組織也不涉及本發明優劣的展示。雖然已經詳細描述了 本發明的實施方式，但是應當理解的是，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對其 進行各種改變、替代和改造。
權利要求
一種噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置對所接收聲音中包括的噪聲成分進行抑制，該噪聲抑制裝置包括多個聲音輸入單元(7)，所述多個聲音輸入單元從給定的聲音源輸入聲音并且將所述聲音轉換成時間軸上的聲音信號；傳輸特性獲得單元，所述傳輸特性獲得單元在以幀為單位對所述聲音信號進行劃分之后對所述聲音信號執行頻率變換，并且針對各個給定頻帶計算從所述聲音源發送的聲音各自的傳輸特性；存儲單元(3)，所述存儲單元存儲針對所述頻帶計算出的聲音的傳輸特性；頻度獲得單元，所述頻度獲得單元針對所述頻帶獲得用于對所述存儲單元(3)中存儲的所述傳輸特性進行更新的頻度；更新單元，所述更新單元針對各個頻帶，基于所述傳輸特性，每隔與獲得的所述頻度對應的給定數量個幀，更新所述存儲單元(3)中存儲的所述傳輸特性；生成單元，所述生成單元基于更新后的傳輸特性來生成用于抑制所述噪聲成分的抑制信息；以及抑制單元，所述抑制單元基于所述生成單元生成的所述抑制信息來抑制所述噪聲成分。
2.根據權利要求1所述的噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置還包括處理單元(2)，所述處理單元針對所述更新單元更新傳輸特性的各個頻帶，使用給定的 梳狀濾波器，來對所述聲音信號執行濾波；以及輸出單元，所述輸出單元從所述給定的聲音源輸出經過所述處理單元(2)濾波的聲音 信號，其中所述多個聲音輸入單元(7)輸入來自多個聲音源的聲音，并且將所述聲音轉換成所述 聲音信號，并且所述傳輸特性獲得單元基于經過所述處理單元(2)濾波的聲音信號和由所述多個聲 音輸入單元(7)轉換的聲音信號，計算從所述給定的聲音源發送的聲音的傳輸特性。
3.根據權利要求2所述的噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置還包括相關度值獲得單元，所述相關度值獲得單元針對所述給定的頻帶，計算要從所述多個 聲音源中的各個聲音源輸出的聲音信號之間的相關度，其中所述處理單元(2)使用所述給定的梳狀濾波器對從所述多個聲音源輸出的各個聲音 信號執行濾波，所述聲音信號處于由所述相關度值獲得單元計算出的相關度值等于或高于 給定值并且傳輸特性被所述更新單元更新的頻帶中。
4.根據權利要求1至權利要求3中的任一項所述的噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置還 包括變化率獲得單元，所述變化率獲得單元針對各個給定的頻帶，計算相應的所述傳輸特 性隨時間的變化率，所述傳輸特性由所述傳輸特性獲得單元計算出，其中響應于由所述變化率獲得單元計算出的所述變化率，所述頻度獲得單元獲得針對所述 頻帶的頻度。
5.根據權利要求4所述的噪聲抑制裝置，其中所述頻度獲得單元基于隨著變化率增大而與所述變化率相關的頻度提高的對應關系，獲得與所述變化率獲得單元計算出的所述變化率對應的頻度。
6.根據權利要求4所述的噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置還包括平均值獲得單元，所述平均值獲得單元針對各個頻帶，計算由所述傳輸特性獲得單元 計算出的所述傳輸特性的時間平均值，其中所述變化率獲得單元計算由所述傳輸特性獲得單元計算出的所述傳輸特性相對于由 所述平均值獲得單元計算出的所述時間平均值的比值，作為所述變化率，并且當所述變化率獲得單元計算出的所述比值在給定范圍內時，所述頻度獲得單元獲得的 頻度小于所述比值不在所述給定范圍內時獲得的頻度。
7.根據權利要求4所述的噪聲抑制裝置，其中，所述變化率獲得單元計算由所述傳輸 特性獲得單元計算出的所述傳輸特性的方差或由所述傳輸特性獲得單元計算出的所述傳 輸特性的標準偏差，作為所述變化率。
8.根據權利要求4所述的噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置還包括平均值獲得單元，所述平均值獲得單元針對各個頻帶，計算由所述傳輸特性獲得單元 計算出的各個傳輸特性的時間平均值，其中所述變化率獲得單元計算由所述傳輸特性獲得單元計算出的各個所述傳輸特性與所 述平均值獲得單元計算出的所述時間平均值之差的絕對值的平均值，作為所述變化率。
9.根據權利要求4所述的噪聲抑制裝置，該噪聲抑制裝置還包括平均值獲得單元，所述平均值獲得單元針對各個頻帶，計算由所述傳輸特性獲得單元 計算出的各個傳輸特性的時間平均值，其中所述變化率獲得單元計算由所述平均值獲得單元計算出的平均值與由所述傳輸特性 獲得單元計算出的傳輸特性之間的差或比值，作為所述變化率。
10.一種噪聲抑制方法，所述噪聲抑制方法使得計算機程序使計算機用作對由所述計 算機接收的聲音中包括的噪聲成分進行抑制的噪聲抑制裝置，所述計算機程序包括從給定的聲音源輸入聲音，并且將所述聲音轉換成時間軸上的聲音信號； 在以幀為單位對所述聲音信號進行劃分之后，對所述聲音信號執行頻率變換，并且針 對各個給定的頻帶計算從所述聲音源發送的聲音各自的傳輸特性；針對各個頻帶，獲得更新存儲單元(3)的頻度，所述存儲單元存儲針對各個頻帶計算 出的聲音的傳輸特性；針對各個頻帶，基于所述傳輸特性，每隔與獲得的所述頻度對應的給定數量個幀，來更 新存儲單元3中存儲的所述傳輸特性；基于更新后的傳輸特性，生成用于抑制所述噪聲成分的抑制信息；以及 基于生成的所述抑制信息，抑制所述噪聲成分。
全文摘要
本發明提供噪聲抑制裝置和噪聲抑制方法。該噪聲抑制裝置包括多個聲音輸入單元(7)，它們從給定的聲音源輸入聲音并且將聲音轉換成時間軸上的聲音信號；傳輸特性獲得單元，其在以幀為單位對聲音信號進行劃分之后對聲音信號執行頻率變換，并且針對各個給定頻帶計算各個聲音各自的傳輸特性；存儲單元(3)，其存儲計算出的聲音的傳輸特性；頻度獲得單元，其針對各頻帶獲得用于對存儲單元(3)中存儲的傳輸特性進行更新的頻度；更新單元，其基于針對各個頻帶的傳輸特性，每隔與獲得的頻度對應的給定數量個幀更新傳輸特性；生成單元，其基于更新后的傳輸特性來生成用于抑制噪聲成分的抑制信息；以及抑制單元，其基于抑制信息抑制噪聲成分。
文檔編號G10L21/02GK101819768SQ20101012384
公開日2010年9月1日 申請日期2010年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者伊藤太介 申請人:富士通株式會社