[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)功率差噪聲估計(jì)算法的雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010840729.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111951818A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宏偉;王陽(yáng)宣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京馭聲科技有限公司
• 主分類號(hào): G10L21/0216
• 分類號(hào): G10L21/0216;G10L21/0224;G10L21/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)功率差噪聲估計(jì)算法的雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，包括：步驟1，設(shè)置兩個(gè)麥克風(fēng)來(lái)接收聲音信號(hào)，其中一個(gè)為主麥克風(fēng)x₁用于接收較強(qiáng)的語(yǔ)音信號(hào)，另外一個(gè)為副麥克風(fēng)x₂用于接收有明顯功率衰減的語(yǔ)音信號(hào)；步驟2，計(jì)算兩個(gè)麥克風(fēng)的功率差；步驟3，對(duì)于主麥克風(fēng)x₁的噪聲信號(hào)采用改進(jìn)功率差噪聲估計(jì)法進(jìn)行噪聲功率譜密度估計(jì)，通過(guò)迭代計(jì)算噪聲功率譜密度P_N(n,k)，并通過(guò)迭代估計(jì)互功率譜密度P_N1N2(n,k)；步驟4，估計(jì)語(yǔ)音信號(hào)傳遞函數(shù)H₁₂(n,k)；步驟5，獲取降噪后的語(yǔ)音信號(hào)達(dá)到雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)效果。對(duì)來(lái)自不同方向的遠(yuǎn)場(chǎng)相干噪聲時(shí)，較為精確的還原出近場(chǎng)聲源的語(yǔ)音信號(hào)，對(duì)于任意方向的噪聲均能夠?qū)崿F(xiàn)理想的降噪效果，且計(jì)算時(shí)間較短，有明顯語(yǔ)音增強(qiáng)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于改進(jìn)功率差噪聲估計(jì)算法的雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

語(yǔ)音增強(qiáng)與麥克風(fēng)陣列是語(yǔ)音信號(hào)處理的重要分支，多應(yīng)用于實(shí)際的噪聲環(huán)境中。尤其在語(yǔ)音通信方面，基于雙麥克風(fēng)降噪的語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。在噪聲環(huán)境下，很多手機(jī)都有綜合的算法來(lái)提升通話質(zhì)量,目前主要分為單麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)和雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)兩種。單麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)對(duì)加性噪聲能有不錯(cuò)的降噪效果，但是對(duì)于一些較為復(fù)雜的噪聲環(huán)境，其效果并不理想。所以目前雙麥克風(fēng)降噪也是一種較為主流的語(yǔ)音增強(qiáng)的算法。雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)主要分為基于相關(guān)函數(shù)、基于相位差以及基于功率差三大類，而其中基于功率差的算法使用尤為廣泛。

目前，基于功率差的算法通過(guò)對(duì)噪聲功率譜密度的估計(jì)，在語(yǔ)音增強(qiáng)上的改進(jìn)已取得良好的效果。現(xiàn)有技術(shù)在基于功率差(PLD)的基礎(chǔ)上，提出了一種功率水平差噪聲估計(jì)器 (PLDNE)，算法框圖如圖1所示。通過(guò)定義的噪聲估計(jì)器，能夠在短時(shí)間內(nèi)粗略估算出兩個(gè)麥克風(fēng)的噪聲信號(hào)的自功率譜密度，然后結(jié)合噪聲一致性，通過(guò)兩個(gè)麥克風(fēng)之間的距離來(lái)進(jìn)一步估計(jì)麥克風(fēng)噪聲信號(hào)的互功率譜密度。

現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(diǎn)：

1、對(duì)于基于相位差的語(yǔ)音增強(qiáng)的算法，當(dāng)兩個(gè)麥克風(fēng)分布距離過(guò)近時(shí)，兩個(gè)麥克風(fēng)的相位差很小，很難精確的估計(jì)相位差。在實(shí)際的生活中，對(duì)于移動(dòng)通訊設(shè)備要求兩個(gè)麥克風(fēng)的距離不能過(guò)長(zhǎng)，所以并不能運(yùn)用到移動(dòng)通訊設(shè)備中。

2、對(duì)于基于相關(guān)函數(shù)的語(yǔ)音增強(qiáng)算法，主要處理的是非相干的噪聲信號(hào)，對(duì)一般環(huán)境效果較好，但是當(dāng)噪聲瞬變時(shí)效果一般。

3、對(duì)于噪聲功率的估計(jì)不夠精確，當(dāng)較強(qiáng)的相關(guān)噪聲信號(hào)來(lái)自不同的方向時(shí)，由于該算法在粗略估計(jì)噪聲成分的互功率譜密度時(shí)，假設(shè)了噪聲信號(hào)源與兩個(gè)麥克風(fēng)處于一條直線，然后通過(guò)兩個(gè)麥克風(fēng)之間的距離來(lái)確定噪聲成分的互功率譜密度會(huì)使得兩個(gè)麥克風(fēng)的噪聲信號(hào)的互功率譜密度的計(jì)算出現(xiàn)一定的誤差。

4、算法的復(fù)雜度高，延時(shí)長(zhǎng)，算法無(wú)法在較短的時(shí)間內(nèi)快速的收斂，容易引起聽(tīng)者的不適。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種基于改進(jìn)功率差噪聲估計(jì)算法的雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，該方法對(duì)基于功率差的語(yǔ)音增強(qiáng)算法改進(jìn)，能夠有效地抑制對(duì)于來(lái)自不同方向的相關(guān)噪聲信號(hào)，同時(shí)確保盡量的減少語(yǔ)音失真的出現(xiàn)，在實(shí)際的運(yùn)用中，算法復(fù)雜度降低，延時(shí)變短，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)快速的收斂，從而避免聽(tīng)者的不適。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于改進(jìn)功率差噪聲估計(jì)算法的雙麥克風(fēng)語(yǔ)音增強(qiáng)方法，包括：

步驟1，設(shè)置兩個(gè)麥克風(fēng)來(lái)接收聲音信號(hào)，其中一個(gè)為主麥克風(fēng)x₁用于接收較強(qiáng)的語(yǔ)音信號(hào)，另外一個(gè)為副麥克風(fēng)x₂用于接收有明顯功率衰減的語(yǔ)音信號(hào)；

步驟2，計(jì)算兩個(gè)麥克風(fēng)的自功率譜密度差；