[發明專利]手機麥克風的語音增強系統和語音增強方法

有效

• 申請號: 201510864648.8
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105513605B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 章雒霏;張銘;李晨
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G10L21/0224
• 分類號: G10L21/0224;G10L21/0232
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 許丹丹

本發明公開了一種手機麥克風的語音增強系統和語音增強方法，該方法先將主、次麥克風的帶噪語音信號經過時域消噪處理濾除主，次麥克風之間的線性相關噪聲，再將時域消噪處理后的信號轉化到頻域進行頻域消噪處理，進一步的濾除主，次麥克風之間的線性不相關噪聲。該方法利用語音的基音和諧波結構在頻域中確定語音頻點和噪聲頻點，并針對語音和噪聲頻點調節頻域維納濾波器的參數，使得維納濾波器精準的消除噪聲頻點的同時對語音頻點進行保留，達到了減少語音失真，提高手機通話質量的效果。

技術領域

本發明涉及手機通話中的噪聲抑制和消除領域，尤其涉及一種手機麥克風的語音增強系統和語音增強方法。

背景技術

語音是人類所發出的聲音，這是一種特殊的聲音，空氣由肺部經氣管進入喉嚨，又經過聲帶進入聲道，最后由嘴輻射發出聲波，形成了語音，喉嚨包含著重要的發聲器官——聲帶，聲帶為語音產生提供主要的激勵源，聲帶每次開啟與閉合的時間是聲帶的震動周期，它的倒數稱為基音頻率，簡稱基音，人在發濁音時，聲帶的震動產生帶有周期性質的波形并且承載著語音的大部分能量。具有周期性和諧波性是語音信號的特點。語音的這一特性對語音信號處理至關重要。利用語音的基音和諧波特性可以幫助我們更好的區分語音和噪聲。

在語音信號處理系統中，語音的基音和諧波特性被廣泛地應用于語音壓縮編碼、語音分析合成以及語音識別等方面，但是如何將語音的基音和諧波特性與語音增強系統相結合的研究還較少，特別是應用于手機雙麥克風語音增強系統中。將語音的特性與手機雙麥克風語音增強系統進行有效的結合是一個值得探討的問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種手機麥克風的語音增強系統和語音增強方法，該方法利用語音的基音和諧波特性在頻域區分語音和噪音頻點，控制手機雙麥克風消噪系統精準的消除噪聲頻點的同時保留語音頻點，減少語音失真，提高手機通話質量。

技術方案：為實現上述目的，本發明的手機麥克風的語音增強系統包括：第一模數轉換模塊、第二模數轉換模塊、語音和噪聲活動檢測裝置以及消噪裝置；所述第一模數轉換模塊連接手機上的主麥克風，將主麥克風接收到的模擬帶噪語音信號轉換為主麥克風數字帶噪語音信號并傳遞給語音和噪聲活動檢測裝置和消噪裝置；所述第二模數轉換模塊連接手機上的次麥克風，將次麥克風接收到的模擬帶噪語音信號轉換為次麥克風數字帶噪語音信號并傳遞給語音和噪聲活動檢測裝置和消噪模塊；所述語音和噪聲活動檢測裝置根據主麥克風數字帶噪語音信號和次麥克風數字帶噪語音信號為所述消噪裝置確定語音采樣點和噪聲采樣點；消噪裝置包括時域消噪模塊和頻域消噪模塊，時域消噪模塊在語音采樣點先將次麥克風數字帶噪語音信號中的語音信號進行消除處理得到背景噪聲信號，再在噪聲采樣點對主麥克風數字帶噪語音信號中的背景噪聲信號進行降噪處理得到主麥克風時域增強語音信號；頻域消噪模塊先分別對主麥克風時域增強語音信號和背景噪聲信號進行短時傅里葉變化得到主麥克風頻域增強語音信號和頻域背景噪聲信號，然后，在頻域中先通過主麥克風噪聲估計單元估計出主麥克風頻域增強信號中的噪聲，再利用語音的基音和諧波檢測單元分別標記出語音和噪聲頻點并針對語音和噪聲頻點控制維納濾波器參數進行調整，通過維納濾波器將估計的噪聲從主麥克風頻域增強信號中濾除得到頻域增強信號，最后，通過短時傅里葉逆變換將頻域增強信號轉化到時域，得到最終的消噪信號。

其中，所述時域消噪模塊包括：

第一濾波器，以主麥克風數字帶噪語音信號和次麥克風數字帶噪語音信號為輸入信號，在所述語音采樣點調整濾波器參數將純凈語音信號從所述次麥克風數字帶噪語音信號中濾除得到所述背景噪聲信號；

第二濾波器，以主麥克風數字帶噪語音信號作為參考信號，將所述第一濾波器輸出的背景噪聲信號作為輸入，在所述噪聲采樣點調整濾波器參數將所述背景噪聲信號從所述主麥克風數字帶噪語音信號中濾除，得到所述主麥克風時域增強語音信號。

其中，所述頻域消噪模塊包括：