[發明專利]數字音頻信號處理降噪的方法

有效

• 申請號: 201010185032.5
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101859569A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 屈國良
• 申請（專利權）人: 屈國良
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明涉及一種降低音頻信號或任何有自相關信號噪聲的方法，特別涉及降低音頻信號或任何有自相關信號在傳輸或存儲過程中引起的噪聲的方法。

背景技術

任何信號在傳輸過程中(從傳送到接收的過程中)或存儲記錄過程中(從存儲到提取的過程中)，總會受到傳媒界體引入噪聲的侵蝕，造成信噪比降低，信號質量下降。對音頻信號而言，信號噪聲增加，信噪比降低，心理聽覺效果顯著下降。例如，在調頻式無線麥克風的應用中，由于調頻無線傳輸過程中的噪聲，即使麥克風無任何信號輸出，在接收端任然可接收到明顯的噪聲(俗稱沙沙的流水聲)。再如，在傳統的磁帶錄音中，由于磁帶自生的特性，磁帶會引入噪聲，因而降低了錄制信號的信噪比，劣化了信號質量。

傳統的杜比降噪系統利用聲音的頻譜特性，低中頻能量較高而高頻能量隨頻率的升高而降低的頻譜特性，采用了在存儲信號(錄音)前對音頻信號的高頻進行提升。而磁帶引入的噪聲電平不變，在放音時對信號的高頻進行壓縮使之恢復至原電平，從而將錄制的聲音信號恢復還原，同時因磁帶引入的高頻噪聲被放音電路壓縮降低，改善了信噪比，達到了降噪的效果。

然而，杜比降噪系統利用了聲音的頻譜特性，同時，這也是其局限性。由于利用聲音的頻譜特性，杜比降噪系統無法改善低中頻信號的信噪比。此外，杜比降噪系統的降噪能力取決于對高頻信號的提升幅度，提升幅度越大，降噪效果越顯著(對高頻信號一般可達10至20分貝)。然而，此對高頻信號的提升幅度受限于信號的頻譜特性和信號電平：當信號電平較高時，高頻信號提升幅度過大，會造成信號飽和，反而造成信號失真，因此需限制高頻信號的提升幅度；反之，當信號電平較低時，也就是信噪比較差時，由于高頻信號提升幅度的限制，對信號信噪比的改善受到限制。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種降低一般模擬信號在傳輸或存儲過程中引起的噪聲的方法。

在本發明中，實現降低信號傳輸噪聲的基本原理為：利用相關濾波器對信號的相關進行分析計算，減少信號的時間相關而降低信號的信息量以達到壓縮信號的效果；之后，盡可能地擴展信號幅度，以提高傳輸信號的信噪比來得到最好的傳輸效果。概括而言，就是用最大的信號幅度傳送最簡單(少)的信息量，從而提高傳輸的信噪比。原信號中的其余信息可通過相關濾波器恢復，來保證信號的保真度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種數字音頻信號處理降噪的方法，其特征在于：包括傳送模塊傳送信號和接收模塊接收信號兩個過程，

所述傳送模塊包括以下步驟：

1)由模數轉換器將模擬信號轉換成數字信號，送至傳送DSP進行處理；

2)在傳送DSP的信號相關壓縮模塊中，用相關自適應濾波器得到的相關信號對以上的數字信號進行相關壓縮；

3)在傳送DSP的信號對數擴展模塊中，對以上的信號進行對數擴展得到輸出數字信號；

4)在傳送DSP的信號對數壓縮模塊中，對輸出數字信號進行對數壓縮；

5)在相關自適應濾波器中，用以上對數壓縮后的信號和傳送模塊的輸出數字信號進行自適應相關濾波和修正，并將得到的相關信號送至信號相關壓縮模塊；

6)由數模轉換器將輸出數字信號轉換為模擬信號供發射或存儲；

所述接收模塊包括以下步驟：

7)接收或提取的模擬信號由模數轉換器轉換成數字信號，送至接收DSP進行處理；

8)在接收DSP的對數壓縮模塊中，對以上的數字信號進行對數壓縮；

9)用接收原信號作為參考信號，接受壓縮信號為誤差信號，利用自適應濾波器原理對自適應濾波器進行自適應修正，并對接收原信號進行相關濾波，供信號相關擴展模塊使用；

10)相關擴展模塊使用接受壓縮信號和相關濾波輸出對信號進行相關擴展，將DSP處理的信號復原；

11)由數模轉換器將還原數字信號轉換成模擬信號。

前述的數字音頻信號處理降噪的方法，其特征在于：在傳送模塊的步驟1)之前還包括提升模塊對模擬信號的高頻或低頻成分進行提升的步驟；對應地，在接收模塊的步驟11)之后包括將以上的模擬信號經高頻壓縮濾波器恢復為原始信號的步驟。

前述的數字音頻信號處理降噪的方法，其特征在于：利用控制接口模塊控制對數壓縮模塊壓縮比。

前述的數字音頻信號處理降噪的方法，其特征在于：在所述步驟3)中，利用信號能量對信號進行對數擴展，對數擴展比例為2∶1或3∶1，或為任何其他比例。