[發明專利]一種語音信號增強方法及裝置

有效

• 申請號: 200810198772.5
• 申請日: 2008-09-25
• 公開（公告）號: CN101685638A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 楊毅;張清
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司
• 代理人: 郝傳鑫;熊賢卿

技術領域

本發明涉及語音信號處理領域，尤其涉及一種語音信號增強方法及裝置。

背景技術

實際的語音通訊多發生在嘈雜的噪聲環境中，如，工廠中的手機通訊會受 到機器轟鳴聲的影響；火車駕駛室中的語音通信會受到電機運行和鐵軌碰撞聲 的干擾。在這樣的噪聲環境中，為從帶噪語音信號中獲得盡可能純凈的原始語 音，改善語音質量，提高語音的清晰度和可懂度，需要對輸入的語音信號進行 語音信號增強處理。

按照拾取語音信號的話筒數目，語音增強分為單通道和多通道兩種類型。 單通道語音增強系統只需要一個話筒，硬件資源要求低，算法復雜性較小，但 是消噪性能優先。

基于統計模型的單通道語音增強技術主要采用頻域加權的方法。如，對時 域語音信號進行傅里葉變換，獲得頻域語音信號；再獲得頻域信號的信噪比估 計，根據該估計計算權重；根據計算出來的權重對頻域語音信號進行加權后進 行傅里葉逆變換，獲得經過增強處理后的時域語音信號。

多通道語音增強系統使用麥克風(話筒)陣列獲得多通道語音信號，在多 通道語音信號中包含了豐富的空間信息和時間信息，具有更大的性能提升空間。 在基于信號和陣列處理理論的麥克風陣列波束形成技術中，麥克風陣列是由按 一定幾何形狀排列的一組麥克風組成。相對與傳統的單麥克風語音增強算法， 麥克風陣列具有空間指向性，能夠提取特定方向的有用信號，可以一定程度上 抑制噪聲。波束形成是一種通過控制波束的方向和形狀，從干擾中提取目標信 號的技術。延遲-相加波束形成是一種對各個麥克風的信號進行時延和相加處理 的基本的波束形成方法，其原理如圖1所示。

其中S(t)為聲源信號，Yn(t)為第n個麥克接收到的信號，Wn是第n個麥克 的權重，Z(t)為陣列輸出，通過將每個麥克接收到的信號乘以權重并進行相應的 延遲相加得到期望的信號。

在實現本發明過程中，發明人發現，現有的多通道語音增強系統的語音增 強技術中，通過多個通道輸入的各路信號的權重值的計算都是與其他通道輸入 的信號相互獨立的，沒有考慮到各通道信號的相關性，使得加權后輸出信噪比 仍然不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種語音信號增強方法及裝置，可 充分利用各通道信號的相關性，使該語音信號增強后的信號具有較高的信噪比。

為此，一方面，本發明的實施例提供了一種語音信號增強方法，包括：獲 得多路語音信號中各路語音信號的先驗信噪比和后驗信噪比；根據所述多路語 音信號的統計模型的模型參數獲得所述多路語音信號的信號參數；根據所述信 號參數、所述各路語音信號的先驗信噪比和后驗信噪比，基于最小均方誤差估 計和各路信號的信號延遲，獲得聯合建模的所述各路語音信號的加權系數；利 用所述各路語音信號的加權系數對所述對應的各路多路語音信號分別進行加 權，獲得加權后的多路語音信號；對所述加權后的多路語音信號進行合成，獲 得增強后的語音信號。

另一方面，本發明的實施例提供了一種語音信號增強裝置，包括：信噪比 獲取單元，用于獲得多路語音信號中各路語音信號的先驗信噪比和后驗信噪比； 參數獲取單元，用于根據所述多路語音信號的統計模型的模型參數獲得所述多 路語音信號的信號參數；系數計算單元，用于根據所述信號參數和所述各路語 音信號的先驗信噪比和后驗信噪比獲得聯合建模的所述各路語音信號的加權系 數；加權單元，用于利用所述各路語音信號的加權系數對所述對應的各路多路 語音信號分別進行加權，獲得加權后的多路語音信號；合成單元，用于對所述 加權后的多路語音信號進行合成，獲得增強后的語音信號；

其中，所述系數計算單元還用于根據所述信號參數、所述各路語音信號的 先驗信噪比和后驗信噪比，基于最小均方誤差估計和各路信號的信號延遲，獲 得聯合建模的所述各路語音信號的加權系數。

在本發明實施例所提供的技術方案中，由于在獲取每路加權系數時，均考 慮了各路輸入的語音信號的先驗信噪比和后驗信噪比信息，對多路輸入信號進 行了聯合建模，充分利用了多路信號間的相關性，提高了加權后的輸出信號的 信噪比。

附圖說明