[發明專利]用于經由非線性衰減/增益函數來消除音樂噪聲的方法和裝置

有效

• 申請號: 201580047301.2
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN106796802B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 謝晉;K·賈因
• 申請（專利權）人: 馬維爾亞洲私人有限公司
• 主分類號: G10L21/0232
• 分類號: G10L21/0232;G10L21/0316;G10L21/0264;G10L21/0216
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 酆迅

一種系統，包括第一增益模塊和第二增益模塊、算符模塊以及先驗模塊和后驗模塊。第一增益模塊應用非線性函數以基于第一語音信號的幅度和在第一語音信號中包括的噪聲的估計的先驗方差來生成增益信號。算符模塊基于增益信號和估計的噪聲先驗方差來生成算符。先驗模塊基于算符來確定先驗信噪比。后驗模塊基于第一語音信號的幅度和(ii)估計的噪聲先驗方差來確定后驗信噪比。第二增益模塊：基于先驗信噪比和后驗信噪比來確定增益值；并且基于第一語音信號的幅度和增益值來生成與第一語音信號的幅度的估計相對應的第二語音信號，其中第二語音信號基本上沒有音樂噪聲。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年8月18日遞交的第14/829,052號美國發明專利申請的優先權，并且還要求于2014年9月3日遞交的第62/045,367號美國臨時申請的權益。上述申請的全部公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開涉及音頻信號中的噪聲的衰減和/或去除。

背景技術

在語音增強系統中，數字信號處理器(DSP)接收包括模擬音頻信號的樣本的輸入信號。模擬音頻信號可以是語音信號。輸入信號包括噪聲，因而被稱為具有有噪語音樣本的“有噪語音”信號。DSP信號對有噪語音信號進行處理，以衰減噪聲并輸出與輸入信號相比具有減少的噪聲量的“凈化的(cleaned)”語音信號。噪聲的衰減是具有挑戰性的問題，因為在定義語音和/或噪聲的輸入信號中不包括邊信息(side information)。唯一可用的信息是所接收的有噪語音樣本。

存在用于對有噪語音信號中的噪聲進行衰減的傳統方法。然而，這些方法引入和/或導致“音樂噪聲”的輸出。音樂噪聲不一定是指音樂信號的噪聲，而是指在窄頻帶內的“類似音樂”的有聲噪聲。音樂噪聲被包括在作為執行這些傳統方法的結果而輸出的凈化的語音信號中。音樂噪聲可以被聽者聽到并且可能令聽者不快。

作為示例，輸入信號的樣本可以被劃分為重疊的幀，并且可以確定先驗信噪比(SNR)ξ(k,l)和后驗SNRγ(k,l)，其中：ξ(k,l)是輸入信號的先驗SNR；γ(k,l)是輸入信號的后驗(或瞬時)SNR；l是用以標識幀中的特定一個幀的幀索引；并且k是標識輸入信號的短時傅里葉變換(STFT)的頻率范圍的頻段(frequency bin)(或范圍)索引。先驗SNRξ(k,l)是干凈語音信號的功率電平(或語音的頻率幅度)與噪聲的功率電平(或噪聲的頻率幅度)的比。后驗SNRγ(k,l)是觀察到的有噪語音信號的平方幅度與噪聲的功率電平的比。可以針對輸入信號的每個頻段計算先驗SNRξ(k,l)和后驗SNRγ(k,l)兩者。先驗SNRξ(k,l)可以使用等式1來確定，其中λ_X(k,l)是輸入信號的STFT的語音幅度的先驗估計方差，并且λ_N(k,l)是輸入信號的STFT的估計的噪聲先驗方差。

后驗SNRγ(k,l)可以使用等式2來確定，其中R(k,l)是輸入信號的STFT的有噪語音的幅度。

對于每個k和l，增益G被計算為ξ(k，l)和γ(k,l)的函數。增益G被乘以R(k,l)以提供干凈語音的幅度的估計每個增益值可以大于或等于0并且小于或等于1。增益G的值基于ξ(k，l)和γ(k,l)來計算，使得語音的頻帶(或頻段)被保持并且噪聲的頻帶(或頻段)被衰減。執行干凈語音的幅度的快速傅里葉逆變換(IFFT)以提供凈化的語音的時域樣本。凈化的語音是指被凈化的輸入信號(即噪聲已被衰減)的STFT的有噪語音部分。

例如，當ξ(k，l)高時，對應頻率的語音的幅度高，并且存在很少的噪聲(即噪聲的幅度低)。對于這種情況，將增益G設置為接近1(或0dB)以保持語音的幅度。因此，干凈語音的幅度被設置為近似等于R(k，l)。作為另一示例，當ξ(k，l)低時，對應頻率的語音的幅度低，并且存在強噪聲(即噪聲的幅度高)。對于這種情況，增益G設置為接近0，以使噪聲衰減。因此，干凈語音的幅度被設置為接近0。