[發明專利]一種檢測和消除數字音頻信號中脈沖噪聲的方法

無效

• 申請號: 200910045967.0
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101477801A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 李柏巖;宋暉;劉曉強;王勁松;吳粵北
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海協言科學技術服務有限公司
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種檢測和消除數字音頻信號中脈沖噪聲的方法，用于數字音頻 信號脈沖噪聲的檢測與降噪，屬于數字音頻信號脈沖噪聲的檢測與降噪方法技術 領域。

背景技術

傳統的音頻資料多以模擬信號的形式保存在磁帶、唱片等介質中。要長久保 存這些資料，需要將其轉換成數字信號。在數字化的過程中，由于存儲介質的老 化、損壞、缺陷、轉換設備等原因，轉換后的數字音頻信號中存在大量影響聽覺 的噪聲，降低或消除這些噪聲，恢復原有音頻信號的過程稱為音頻降噪。

脈沖噪聲也稱為Click噪聲，是音頻信號中影響人們聽覺的主要噪聲之一。 單個噪聲脈沖其持續時間一般小于100毫秒。由于脈沖噪聲持續較長、幅度變化 較大，難以用常用的降噪方法，如傅立葉變換、小波降噪、高通濾波器來降噪。 傳統的脈沖噪聲檢測主要采用翻轉濾波器來進行，這種方法難以把正常信號中突 然變化的信號，如尖銳的敲擊聲，與噪聲脈沖區分開來，也不能很準確地估計噪 聲寬度；傳統的脈沖噪聲修復方法多采用中值濾波器，其缺點是難以得到高質量 的音頻信號修復效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種能檢測數字音頻信號中的脈沖噪聲，并恢復原始音 頻信號的方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種檢測和消除數字音頻信 號中脈沖噪聲的方法，

步驟1、對含脈沖噪聲的音頻信號進行采樣；

步驟2、導入含脈沖噪聲的音頻信號采樣數據，其特征在于：

步驟3、將信號數據樣本按時間順序分成長度為512的樣本數據幀，對每個 樣本數據幀分別進行下列處理：

步驟3.1、在當前樣本數據幀內對信號樣本向量x中的每個樣本x(n)進行測 試計算，得到當前數據幀的幅度、頻率變化程度估計值F及脈沖個數C；

步驟3.2、根據通過步驟3.1得到的當前數據幀的幅度、頻率變化程度估計 值F及脈沖個數C得到脈沖位置和寬度的檢測閾值T₂，用閾值T₂計算得到脈沖 標志向量p；

步驟3.3、對信號樣本向量x建立P階的自動回歸模型，其中20≤P≤2000， 得到長度為P的模型參量a；

步驟3.4、在當前樣本數據幀內使用模型參量a和脈沖標志向量p對每個樣 本x(n)進行插值，得到修復樣本值

步驟3.5、計算得到一個噪聲脈沖段中所有樣本插值的平均誤差d_k，根據該 值修正修復樣本值得到樣本x(n)的最終修復樣本值x′(n)；

步驟3.6、重復步驟3.1至步驟3.5直至將所有樣本數據幀都處理一遍。

本發明利用信號中一定鄰域內相鄰信號樣本的加權差分向量，根據該段信號 的幅度、頻率變化程度估計值來檢測脈沖數目，確定噪聲脈沖檢測閾值，再使用 基于信號樣本加權差分向量的包絡來估計噪聲脈沖的寬度，建立信號的自回歸模 型，根據音頻信號的相關性，使用已修復或未被污染的相鄰信號樣本修復被脈沖 噪聲污染信號段，恢復原始信號。這種方法的優點是能把音頻信號中突變信號和 噪聲脈沖區分開來，估計噪聲脈沖的寬度，并能對修復過程中產生的插值誤差進 行修正。

本發明的優點是能將變化突然的正常信號與噪聲脈沖區分開來，并能計算出 脈沖的寬度，同時，由于采用信號加權差分均值向量形成的包絡來檢測噪聲脈沖 位置和寬度，因而能夠處理單個孤立的、多個連續的或多個重疊的噪聲脈沖。

附圖說明

圖1為本發明對樣本數據幀數據進行處理的流程圖；

圖2為信號幅頻變化估值示意圖；

圖3為帶噪聲信號圖；

圖4為加權差分和加權差分均值信號圖；

圖5為脈沖位置和寬度信號圖；

圖6為圖3的信號經過本發明通過的方法處理后的信號圖。

具體實施方式

以下結合實施例來具體說明本發明。

實施例

如圖1所述，為本發明提供的一種檢測和消除數字音頻信號中脈沖噪聲的方 法的流程圖，其步驟為：

步驟1、對含脈沖噪聲的音頻信號進行采樣；

步驟2、導入含脈沖噪聲的音頻信號采樣數據；

步驟3、將信號數據樣本按時間順序分成長度為512的樣本數據幀，如圖3 所示，對每個樣本數據幀分別進行下列處理：