[发明专利]用于风噪声检测的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月22日提交的2011905381号澳大利亚临时专利申请、和2012年7月17日提交的2012903050号澳大利亚临时专利申请的权益，这些专利申请通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及对来自传声器或其他这种传感器的信号进行数字处理,并且具体地涉及一种用于检测这种信号中是否存在风噪声或类似物的装置和方法，例如，使能够发起或控制风噪声补偿。

背景技术

风噪声此处被定义为从流过传声器端口的气流中的湍流生成的传声器信号，与吹过其他物体的风的声音截然相反，如当风吹过远场中的树木时沙沙作响的叶子的声音。风噪声是令使用者讨厌的和/或会遮蔽感兴趣的其他信号。令人希望的是，数字信号处理装置被配置成用于用多个步骤减轻风噪声对信号质量的有害影响。为此需要适用于当出现风噪声时可靠地检测风噪声的装置，而当实际上其他因素影响信号时不会错误地检测风噪声。

之前的风噪声检测(WND)方法假设在远场中生成非风声音并且因此在每个传声器处具有一个相似的声压级(SPL)和相位，而风噪声实质上跨传声器是不相关的。然而，对于远场中生成的非风声音而言，传声器之间的SPL由于局部声音反射、室内混响、和/或传声器盖、障碍物、或位置的差异会实质上不同。近场(如被握持到离传声器很近的电话送受话器)中生成的非风声音也会出现传声器之间的实质性SPL差异。由于传声器灵敏度的差异(即，失配传声器)，还会出现传声器输出信号的差异，传声器灵敏度差异会是由于给定的传声器模型的松懈制造公差、或系统中不同传声器模型的使用所导致的。

传声器之间的间距引起非风声音在每个传声器声音入口处具有不同的相位，除非声音从其同时到达两个传声器的方向到达。在定向传声器应用中，传声器阵列的轴一般指向所希望的声源，这导致最坏情况的延迟和因此传声器之间的最大相位差。

当所接收到的声音的波长比传声器之间的间距大得多时，传声器信号的相关性非常好，并且之前的WND方法可能不会错误地检测低频率下的风。然而，当所接收到的声音波长接近传声器间距时，相位差致使传声器信号变得相关性较低并且非风声音会被错误地检测成风。传声器间距越大，将在其上将非风声音错误地检测为风的频率就越低，即，声谱中的其中将发生错误的检测的部分就越大。鉴于助听传声器处的风噪声取决于硬件配置和风速可以从100Hz以下延伸至8000Hz以上，对于风噪声检测而言，如果不是声谱的全部，则令人希望的是令人满意地操作贯穿大部分，从而使得可以检测风噪声，并且只在风噪声有问题的子带激活合适的抑制手段。由于传声器信号之间的相位差的其他原因(如局部声音反射、室内混响、和/或传声器相位响应或入口端口长度的差异)也会发生错误的检测。

WND的现有方法包括三种技术，此处被称为相关法、差异法以及和差法。以下简要讨论了这些方法。

第一，在7,340,068号美国专利中陈述的相关法中，两个传声器信号被进行低通滤波(fc＝1kHz)，然后用以下方程式计算互相关和自相关：

其中，x(n)和y(n)分别为传声器x和y的输出的样本，针对零相关滞后，l＝0，并且针对单样本相关，k＝0，或针对样本块上的相关，k>0。针对非风声音，检测器输出D应理论上接近1，其中，x(n)和y(n)应相似，并且针对风噪声应趋向0于，其中，x(n)和y(n)应不同。将检测器输出传递通过低通平滑滤波器，并且当平滑后的D<0.67时、并且优选地当D<0.5时，检测到风。

第二，在6,882,736号美国专利中所描述的用于WND的差异法中，使用以下方程式计算两个传声器信号之间的差的绝对值：

D＝|x(n)-y(n)| (2)

其中，x(n)和y(n)分别为传声器x和y的输出的样本。针对非风源，检测器输出D应理论上接近0，其中，x(n)和y(n)应高度相关，并且针对风噪声应增加，其中，x(n)和y(n)应欠相似。将D的值传递通过低通平滑滤波器，并且当平滑后的值超过阈值时，检测到风。

第三，在7,171,008号美国专利中所描述的和差法中，用以下方程式计算两个传声器信号的差以及和功率值之间的比率：