[发明专利]便携式听音设备中的音频处理

说明书

技术领域

本发明涉及便携式设备中着眼于保持功耗相对低的音频处理。本 发明具体涉及在便携式听音设备中处理音频信号的方法，音频信号包 括具有LF带宽Δf_LF的低频部分和具有HF带宽Δf_HF的高频部分。

本发明还涉及便携式听音设备、听音系统及运行听音设备的方 法。

例如，本发明可用在如便携式通信设备、移动电话或听音设备的 应用中，如助听器、耳朵保护设备、头戴式耳机、头挂听筒等。

背景技术

人类听觉系统的频率分辨率由于人类频率分辨率的对数性质在 高频时远低于在低频时的分辨率。该事实与大多数音频信号跨频率包 含许多信息冗余的事实结合已导致称为带宽扩展的技术。使用该技 术，缺少一些频率范围的信号可被重构。该技术的一个例子称为频带 复制(SBR)(例如参见EP 1367566 B1或WO 2007/006658 A1)。 由于人类频率分辨率的对数性质，从较低频率重构较高频率不太复 杂，而没有听得见的假象，反之亦然。

带宽扩展是众所周知的如音频编码和电信系统的应用中使用的 技术。在音频编码时，带宽扩展的目的是提高编码效率。在电信系统 中，带宽扩展的目的是人为增加有限的信号带宽。

[Murakami等，2002]描述了降噪方法，其中对下采样的输入信号 进行降噪，及随后使用“径向基函数”(RBF)网络将带宽扩展(BWX) 技术应用于降噪后的信号。

US2007/0124140 A1描述了BWX在电信系统中的使用，其中所 传送的信号表示电话会话，其在传送通道中限于低频率，在接收器侧 使用BWX增强。

发明内容

本发明在音频信号的信号处理中利用带宽扩展技术以在便携式 听音设备中提高性能或节约电池功率，便携式听音设备如助听器、耳 朵保护设备、头戴式耳机或一对头挂听筒。

本发明涉及便携式听音设备中具有全带宽Δf_full的音频信号的处 理和产生，音频信号包括具有LF带宽Δf_LF的低频(LF)部分和具有 HF带宽Δf_HF的高频(HF)部分，f表示频率。

通常，听音设备中的信号处理对全带宽信号执行。在该发明的一 方面，大量信号处理(如模数(A/D)转换、时频变换、压缩、降噪、 反馈抑制、定向性等)对具有低频带宽(BW，如BW＝5kHz)的信 号执行。根据Nyquist准则，需要两倍于带宽的采样率频率(F_s)(如 F_s＝10kHz)。在较高频率(如5-10kHz)的信号分量使用带宽扩展 从较低频率进行估计，如正好在信号馈给输出变换器(如接收器(扬 声器)单元)以呈现给用户之前，藉此降低功耗。

在该发明的一方面，目标是降低用于将音频流到听音设备的无线 链路的负载，藉此降低功耗或增大传输范围。

本发明的目标是在便携式听音设备中提高性能或节约功率。

本发明的目标由附图所述的及下面所述的本发明的实施方式实 现。

处理音频信号的方法：

在发明的一方面，提供了在便携式听音设备中处理音频信号的方 法，音频信号包括具有LF带宽Δf_LF的低频部分和具有HF带宽Δf_HF的高频部分。该方法包括：a)提供由具有LF带宽Δf_LF的所述低频 部分组成的音频输入信号；b)对该音频信号的低频部分执行至少一 信号处理步骤；及c)对该音频信号的所述低频部分执行带宽扩展处 理以产生该音频信号的所述高频部分，从而产生或再生具有全带宽 Δf_full即包括所述LF带宽Δf_LF和所述HF带宽Δf_HF的音频输出信号。

这样做的优点在于功耗降低。

频带有限的音频信号的带宽扩展例如在EP 1 638 083 A1中论 述。在实施例中，所使用的带宽扩展方法适应听音设备预期暴露给其 的信号(音乐、言语、言语和噪声、信号水平、信号能量等)的特性。 在实施例中，根据声输入信号的特性，听音设备适于使用不同的带宽 扩展方法。