[发明专利]抑制噪声的方法、装置和计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于抑制噪声以减少叠加在所需音频信号上的噪声的方法和装置，还涉及一种在噪声抑制信号处理中使用的计算机程序。

背景技术

噪声抑制器(噪声抑制系统)是一种用于抑制叠加在所需音频信号上的噪声的系统，典型地，其使用转换成频域的输入信号来估计噪声分量的功率谱，并且从输入信号中减去这个估计的功率谱，从而抑制了混入所需音频信号中的噪声。当连续地估计噪声分量的功率谱时，能够处理不规则噪声的抑制。例如，在专利文献1(日本未公开号为204175/2002的专利申请)中公开了一种传统的噪声抑制器。

通常，向噪声抑制器提供数字信号作为输入信号，该数字信号是通过对麦克风的输出信号的模数(AD)转换获得的，而该麦克风用于对语音波进行校正。通常，在AD转换和噪声抑制器之间设置高通滤波器，以便抑制在使用麦克风进行语音收集期间或在AD转换期间添加的低频分量。在专利文献2(美国专利号5,659,622)中公开了这种配置的示例。

图1示出一种配置，其中将专利文献2的高通滤波器应用于专利文献1的噪声抑制器。

把带噪语音信号(包含所需语音信号和噪声的信号)作为样本值序列而提供给输入端11。带噪语音信号样本被提供给高通滤波器17，在此处抑制低通分量，然后被提供给帧分频器1。为了保持输入带噪语音的线性和表现足够高的信号处理性能，抑制低通分量是一个重要的过程。帧分频器1将带噪语音信号样本分成具有指定样本数目的帧，并将它们传送到加窗(windowing)处理器2。加窗处理器2将所划分的带噪语音样本帧与窗函数相乘，并将结果传输到傅立叶(Fourier)变换器3。

傅立叶变换器3在加窗的带噪语音样本上执行傅立叶变换以将这些样本分成多个频率分量，对这些幅值进行多路复用，然后将它们提供到估计噪声计算器52、频谱增益生成器82和多路复用乘法器16。相位被传输到逆傅立叶变换器9。估计噪声计算器52针对所提供的多个频率分量中的每一个估计噪声，并将它们传输到频谱增益生成器82。作为噪声估计的示例，存在一种噪声分量的估计方法，其基于过去的信噪比对带噪语音进行加权，在专利文献1中有详细描述。

频谱增益生成器82为多个频率分量生成各自的频谱增益，以便通过把带噪语音和系数相乘产生噪声得到抑制的增强语音。作为生成频谱增益的一个示例，广泛使用的一种方法是最少均方短周期频谱幅度方法，该方法最小化了增强语音的均方功率。专利文献1中进行了详细的描述。

把为各个频率生成的频谱增益提供给多路复用乘法器16。多路复用乘法器16针对每个频率把傅立叶变换器3提供的带噪语音和频谱增益生成器82提供的频谱增益相乘，并将乘积作为增强语音的幅度传输到逆傅立叶变换器9。逆傅立叶变换器9利用多路复用乘法器16提供的增强语音的幅度和傅立叶变换器3提供的带噪语音的相位执行逆傅立叶变换，并将结果作为增强语音信号样本提供给帧合成器10。这个帧合成器10使用相邻帧的增强语音样本合成当前帧的输出语音样本，并将结果输出到输出端12。

发明内容

高通滤波器17抑制直流附近的频率分量，并且通常允许具有大于或等于100Hz到120Hz频率的分量通过，不对这些分量进行抑制。尽管高通滤波器17可以被配置为有限冲激响应(FIR)型滤波器或者无限冲激响应(IIR)型滤波器，但是通常使用后者，因为需要尖锐的(sharp)通带末端(passband end)特性。众所周知，IIR型滤波器的传递函数由有理函数表示，而且分母系数的灵敏度非常高。因此，当利用有限字长操作来实现高通滤波器17时，为了达到足够高的精度需要使用频繁的双精度操作。所以就存在操作量大的问题。相反，如果为了减少操作量而省略高通滤波器17，则很难保持输入信号的线性，从而不可能实现高品质的噪声抑制。

此外，在估计噪声计算器52中，针对傅立叶变换器3所提供的所有频率分量估计噪声，而且在频谱增益生成器82中，确定与其相对应的频谱增益。从而，如果为了提高频率分辨率而增大傅立叶变换的块长(帧长)，则组成每个块的样本数目变得更大，导致操作量增大的问题。

本发明的目的是提供一种噪声抑制方法和装置，能够使用更少量操作而实现高品质的噪声抑制。

根据本发明的噪声抑制方法包括如下步骤：将输入信号转换成频域信号；对频域信号的频带进行集成，以确定集成频域信号；根据该集成频域信号来确定估计噪声；根据估计噪声和前述集成频域信号来确定频谱增益；以及利用频谱增益对前述频域信号进行加权。