[發(fā)明專利]噪聲抑制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00122136.1
• 申請(qǐng)日: 2000-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN1296258A
• 公開（公告）日: 2001-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 古田訓(xùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G10L21/02
• 分類號(hào): G10L21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 姜郛厚,葉愷東

本發(fā)明涉及在各種噪聲環(huán)境下使用的聲音通信系統(tǒng)和聲音確認(rèn)系統(tǒng)等中抑制目標(biāo)信號(hào)以外噪聲的噪聲抑制裝置。

作為抑制在聲音信號(hào)上重疊的噪聲等目標(biāo)外信號(hào)的噪聲抑制裝置，例如披露于特開平8-221093號(hào)中。它著眼于文獻(xiàn)1(Steven?F.Boll，“Suppression?of?Acoustic?noise?in?speech?using?spectralsubtraction”，IEE?ETrans.ASSP，Vol.ASSP-27，No.2，April?1997)中所示的振幅頻譜，是基于所謂的頻譜減法(SpectralSubtraction：SS)方法的裝置。

使用圖13來說明在特開平8-221093號(hào)中披露的以往的噪聲抑制裝置的結(jié)構(gòu)。在圖13中，101是幀化處理部分，102是開窗口處理部分，103是快速傅立葉變換部分，104是頻帶分割部分，105是噪聲估計(jì)部分，106是NR值計(jì)算部分，107是Hn值計(jì)算部分，108是濾波器處理部分，109是頻帶變換部分，110是頻譜修正部分，111是逆快速傅立葉變換部分，112是重疊加法部分，113是聲音信號(hào)輸入端子，114是聲音信號(hào)輸出端子，114是運(yùn)算裝置，115是輸出信號(hào)端。此外，作為噪聲估計(jì)部分105的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，121是RMS計(jì)算部分，122是相對(duì)能量計(jì)算部分，123是最大RMS計(jì)算部分，124是估計(jì)噪聲電平計(jì)算部分，125是最大SNR計(jì)算部分，126是噪聲頻譜估計(jì)部分。

以下說明以往的噪聲抑制裝置的工作原理。

在聲音信號(hào)輸入端子113上，輸入包括聲音和噪聲成分的輸入聲音信號(hào)y[t]。該輸入信號(hào)y[t]例如是抽樣頻率為FS的數(shù)字信號(hào)，向幀化處理部分101傳送，幀長度被分割成每個(gè)FL抽樣的幀，進(jìn)行對(duì)以下各幀的處理。

在開窗口處理部分102中，在快速傅立葉變換處理部分103的計(jì)算之前，對(duì)于由幀化處理部分101傳送的各幀化信號(hào)y_frame[j，k]進(jìn)行開窗口處理。但是，j是抽樣號(hào)碼，k是幀號(hào)碼。

在快速傅立葉變換部分103中，例如實(shí)施256點(diǎn)的快速傅立葉變換，將獲得的頻率頻譜振幅值用頻帶分割部分104例如分割成18個(gè)頻帶。該頻帶分割的輸入信號(hào)頻譜Y[w，k]被傳送至頻譜修正部分110、噪聲估計(jì)部分105內(nèi)的噪聲頻譜估計(jì)部分126和Hn值計(jì)算部分107。W是頻帶號(hào)碼。

接著，在噪聲估計(jì)部分105中，從幀化信號(hào)y_frame[j，k]中區(qū)分為噪聲和聲音，檢測(cè)噪聲和估計(jì)的幀，并將估計(jì)噪聲電平值和最大SN比傳送至NR計(jì)算部分106。

在RMS計(jì)算部分121中，進(jìn)行每幀的各信號(hào)成分的平方平均值的平方根(RMS：均方根)的計(jì)算，作為RMS值RMS[k]來輸出。

在相對(duì)能量計(jì)算部分122中，計(jì)算、輸出與前幀的衰減能量有關(guān)的第k幀的相對(duì)能量。

在最大RMS計(jì)算部分123中，求出后述的估計(jì)噪聲電平值與信號(hào)電平和估計(jì)噪聲電平之間比的最大值，即求出估算所謂的最大SN比所需要的最大RMS值，作為最大RMS值MaxRMS[k]來輸出。

在估計(jì)噪聲電平計(jì)算部分124中，在評(píng)價(jià)基底噪聲或背景噪聲電平上最合適的最小RMS值從當(dāng)前幀的過去5個(gè)局部極小值(局部最小值)內(nèi)的最小值來選擇，作為估計(jì)噪聲電平值MinRMS[k]輸出。

在最大SN比計(jì)算部分125中，使用最大RMS值MaxRMS[k]和估計(jì)噪聲值MinRMS[k]，算出最大SN比MaxSNR[k]。

在噪聲頻譜估計(jì)部分126中，使用RMS值RMS[k]、相對(duì)能量、估計(jì)噪聲電平MinRMS[k]、最大RMS值MaxRMS[k]，算出并輸出背景噪聲頻譜的時(shí)間平均估計(jì)值N[w，k]。

在NR值計(jì)算部分106中，算出為避免濾波器響應(yīng)急劇變化使用的值NR[w，k]。

在Hn值計(jì)算部分107中，使用頻帶分割后的輸入信號(hào)頻譜Y[w，k]、噪聲頻譜的時(shí)間平均估計(jì)值N[w，k]和NR值計(jì)算部分106輸出的NR[w，k]，生成用于從輸入信號(hào)中除去噪聲信號(hào)的濾波器Hn[w，k]。其中，生成的濾波器Hn[w，k]，如果噪聲成分比聲音成分大，那么表示增強(qiáng)抑制的響應(yīng)，相反地，如果聲音成分比噪聲成分大，那么表示減弱抑制的響應(yīng)。

在濾波器處理部分108中，將濾波器Hn[w，k]值在頻率軸方向和時(shí)間軸方向上進(jìn)行平滑。對(duì)頻率軸方向的平滑進(jìn)行中值濾波處理，對(duì)于時(shí)間軸方向的平滑來說，僅在聲音區(qū)間或噪聲區(qū)間進(jìn)行AR平滑處理，而對(duì)于過度信號(hào)來說不進(jìn)行處理。