[发明专利]基于Bark频带Weiner滤波和修改的Doblinger噪声估值的噪声抑制器

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号处理，具体地，涉及使用用于减小噪声的频谱相减的电路。

正如这里使用的，“电话”是对于利用来自有许可证的服务供应商的拨号音的通信设备的总的称呼。这样，“电话”包括台式电话(见图1)、无绳电话(见图2)、扬声器电话(见图3)、免提装置(见图4)、和蜂窝电话(见图5)。为了简化起见，本发明是结合电话描述的，但具有更加宽度的实用性；例如不利用拨号音的通信设备，诸如射频收发信机或对讲机。

在电话系统中有许多噪声源。某些噪声原先是声音的，而其它噪声源是电子的，例如电话网。正如这里使用的，“噪声”是指任何不想要的声音，不管该不想要的声音是周期性的，纯随机的，还是在其间的某些声音。这样，噪声包括背景音乐、除了想要的讲话人以外的人的话音、烦人的噪声、风声等等。汽车特别是噪声环境，它使得本发明对于免提装置是特别有用的。

广义地说，噪声可包括讲话人的话音的回声。然而，回声抵消器在电话系统中被分开地处理，它牵涉到两个信道中的信号的比较。本发明涉及噪声抑制，它是指设备实时地工作在单个信道；即，它不是像在回声抵消时那样计算延时。

虽然不是通用的，现有技术通常把噪声“抑制”与相减联系在一起，以及把噪声“减小”与衰减联系在一起。正如这里使用的，噪声抑制包括把一个信号从另一个信号中减去，以减小噪声量。

本领域技术人员意识到，一旦模拟信号被转换成数字形式，就可以在一个或多个适当地编程的微处理器中进行所有以后的操作。术语“信号”的使用，例如不一定是指模拟信号还是数字信号。在存储器中的数据，即使是单个比特，也可以是信号。

在编程意义上的效率是对于执行一个功能所需要的指令的数目。较少的指令比起许多指令是更好的或更有效的。在不同于机器(汇编)语言的语言中，一行代码可以包括几百条指令。正如这里使用的，效率涉及到机器语言指令，而不是几行代码，因为每个单位时间可以执行的指令的数目确定执行一个操作或执行某个功能要花费多长时间。

“Bark频带”或“Bark范围”涉及通常接受的人的听力模型，其中人的听觉系统类似于一系列带通滤波器。这些滤波器的带宽随频率增加，以及频率感知的精度随频率增加而减小。已知有用于计算频带的几个稍微不同的公式。Bark尺度包括24个频带，在这些频带中的下部18个频带在本发明中被使用，因为电话系统的带宽窄于正常的人的听力的全部范围。对于在其它应用中实施本发明，可以代之以使用其它频带和带宽。

在现有技术中，估计噪声功率是计算高强度的，需要快速计算或为完成计算的足够的时间。快速计算需要高的时钟速率和比起期望的更多的电功率，特别是电池操作的设备。花费太多的时间用于计算可能导致错误，因为在计算期间输入信号很大地改变。

鉴于以上内容，所以本发明的目的是提供在电话和其它通信设备中更有效的用于噪声抑制的系统。

本发明的另一个目的是提供比起现有技术的系统更好地执行的、有效的用于噪声抑制的系统。

本发明的再一个目的是提供比起现有技术的电路引起更小的失真的噪声抑制电路。

发明内容

上述目的是在本发明中达到的，其中输入信号通过离散傅立叶分析被变换成频域以及被划分成频带。对于每个频带估计噪声。用于估计噪声的电路包括具有较慢的时间常数的平滑滤波器，用于更新在噪声期间而不是在语音期间的噪声估值。噪声抑制器还包括用来按每帧输入信号的信号噪声比反比地调节噪声抑制因子的电路。在每个频带中从信号中减去噪声估值。离散逆傅立叶变换把信号变换回时域，以及重叠和组合的窗口消除在处理期间可能产生的人为噪声。

附图说明

通过结合附图考虑以下的详细说明，可以更全面地了解本发明，其中：

图1是台式电话的透视图；

图2是无绳电话的透视图；

图3是会议电话或扬声器电话的透视图；

图4是免提装置的透视图；

图5是蜂窝电话的透视图；

图6是在电话中音频处理电路的一般框图；

图7是按照本发明的优选实施例构建的噪声抑制器的框图；

图8是按照本发明构建的、用于计算噪声的电路的框图；

图9是显示按照本发明的、用于计算修改的Doblinger噪声估值的处理过程的流程图；以及

图10是显示用于估计在噪声中语音的存在与否和随之设置增益系数的处理过程的流程图。