[發明專利]基于維納濾波的語音混響消減方法

無效

• 申請號: 200810040707.X
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101315772A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 張德會;陳光冶
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02;H04M9/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 周文娟

技術領域

本發明涉及一種語音混響消減方法，特別是一種基于維納濾波的語音混響消減方法，屬于語音信號處理技術領域。

背景技術

聲音易受到混響的影響。例如，在房間中，語音信號由墻、天花板或地板反射，因此房間中存在的麥克風將接收到直接信號和通過反射面接收到的間接信號組合的聲信號。該間接信號被稱為所接收信號的混響部分。在手機的使用中，當通話環境比較狹小時，比如在浴室，電梯里，容易產生混響，混響嚴重時，會導致說話不清，導致通訊障礙。在許多其它場合，混響往往也帶來干擾，導致聲學接收系統性能變差。例如，混響會導致語音識別系統性能顯著下降，在遠程會議、振動聲學、聲納通信和海洋聲學中，混響也主要帶來負面影響。當混響嚴重時，這些系統甚至無法正常發揮功能。因此，如何減少混響對聲音接收系統的影響是一個非常重要的課題。

現有的信號處理系統試圖通過盲反卷積來降低混響。盲反卷積(blinddeconvolution)試圖估計房間、辦公室或其它混響信號環境的傳遞函數。感知的信號被用于一個反向濾波器(inverse?filter)以估計原始信號。盲反卷積試圖通過確定的信號環境傳遞函數，正確地恢復原始信號。該處理是極其復雜的，是高強度的計算技術。同樣地，它不能適用于如提供了實時響應的移動電話的一些設備，或不能適用于不能為盲反卷積提供足夠的處理資源的一些設備。

已有技術中，申請號為200510125838.4、名稱為“混響估計和抑制系統”的發明專利，提出一種信號處理系統檢測混響，并對混響信號進行抑制。它對輸入信號的頻帶進行分析以確定混響特征是否存在。當檢測到混響時，便衰減混響頻帶，以降低或消除混響。申請號為200580024631.6、名稱為“音頻信號去混響”的發明專利，提出一種估計聲信號中混響的方法。它首先確定信號的頻譜，通過提供指示所述信號的混響部分隨時間衰減的第一參數，提供指示所述信號的直接部分對于混響部分的幅值的第二參數，使用先前幀的頻譜、第一參數和第二參數產生混響信號的估計頻譜。上述兩種發明專利均是對混響信號的頻譜進行分析，確定混響特征，以達到對混響的消減，在處理、計算的的簡易程度上要好于盲反卷積去混響，但是從混響消減的效果上來講，僅依靠對混響信號頻譜的分析，去混響效果仍需進一步改善。

發明內容

為了克服現有技術的不足和缺陷，本發明提供一種語音信號去混響的新方法，該方法能有效消減房間環境中產生的混響信號。適用信號包括在封閉浴室、電梯、大型空曠禮堂等混響環境下的語音信號，特別適用于移動通訊中的去混響。

該混響消減方法包括兩次反卷積運算，分別求出混響環境的房間沖擊響應和去混響后的語音信號。不同于盲反卷積，該去混響系統計算強度較低，且有較好的時效性，故本發明可被實現為實時信號處理系統或脫機的系統。

該混響消減方法是一種基于維納濾波來進行語音去混響的新方法。由于每次在進行移動通信時，一般都會以“喂”或者“hi”、“hello”開始，因此，便可以在移動通訊器材中預存純凈語音信號“喂”、“hi”等，在混響環境下進行通信，如打手機時，也以“喂”、“hi”等字開始，這樣便知道“喂”字等的純凈語音信號和混響語音信號，通過維納濾波反卷積運算可得混響環境的房間沖擊響應；然后當說話者對著手機發出其他聲音時，就已知混響環境的沖擊響應和混響語音信號，利用已知混響的房間沖擊響應信息，經過第二次反卷積運算就可以獲得去混響后的語音信號。

本發明是通過下述技術方案實現的，本發明方法包括輸入處理、混響分析、混響處理和輸出處理四個步驟，具體說明如下：

1、輸入處理：首先預存純凈起始語音信號，然后接收混響信號，混響信號可以是一個麥克風輸入信號或表現出聲混響效果的其它輸入信號。在具體實施中，可采用麥克風等語音采集工具采集語音信號。在此步驟中，輸入處理主要執行預處理任務，即對該信號采樣、端點檢測和分幀，為后續分析和處理做準備。

2、混響分析：混響分析主要是根據經過預處理的純凈起始音及其混響信號，基于維納濾波反卷積算法得出混響環境的房間沖擊響應信息，以維納反濾波因子的形式輸出到下一步混響處理單元中進行濾波去混響，其中每輸入一次純凈起始音的混響信號就能得到一組維納反濾波因子，當對語音質量要求較高，或者一組維納反濾波因子不能達到去混響要求，即不能獲得足夠多房間沖擊響應信息時，可將房間沖擊響應信息進行整合，信息整合可采用平均或加權方法。

3、混響處理：用于消減混響信號中的混響。利用步驟2混響分析中得到的反濾波因子，對混響信號進行濾波得到去混響信號。