[发明专利]一种通信耳机的语音增强方法、装置及降噪通信耳机

说明书

技术领域

本发明涉及语音增强降噪技术领域，更为具体地，涉及一种通过复用多个麦克风所拾取的声音信号在通信耳机的送、受话端提供降噪的语音增强方法和装置，以及一种降噪通信耳机。

背景技术

社会信息化程度的提高使得人们能随时随地的进行通信和交流，各种各样的通信设备和技术的广泛应用极大地方便了人们的生活和提高了工作效率。然而社会的发展带来的一个比较严重的问题是噪声问题，在噪声环境中进行通信，严重影响到通信语音的清晰度和可懂度，当噪声高到一定程度时，不但通信无法进行，而且会对人的听力和身心健康产生伤害。

针对在强噪声背景下进行通信问题，现有的技术解决方案从以下两个方面来进行降噪处理：一方面是在通信耳机送话端采用声学信号处理技术提高麦克风拾取的语音信号的信噪比，使得远端用户能够听清通信耳机使用者的讲话。另一方面需要在通信耳机受话端提高受话端语音的信噪比，使得近端耳机佩戴者能够听清远端用户送过来的语音信号。

目前常用的通信耳机送话端的语音增强方法主要是采用单个或多个普通麦克风拾取信号，然后通过声学信号处理方法来达到语音增强的目的。

单个麦克风语音增强一般称之为单通道谱减语音增强技术(参见中国发明专利申请公开说明书CN1684143A，CN101477800A)，这种技术一般通过对历史数据的分析来估计当前语音中稳态噪声的能量，然后通过频谱相减的方法消除语音中的噪声来达到语音增强的目的，但是这种方法只能抑制稳态的噪声(如白噪声)，而且降噪量有限，降噪量过大就会损害语音，对于非稳态噪声(如周围的语音噪声，敲击噪声)不能准确估计其能量，因此不能被有效消除。

另一种可以有效的抑制非稳态噪声的方法是采用两个或多个麦克风组成的麦克风阵列语音增强技术(参见中国发明专利申请公开说明书CN101466055A，CN1967158A)，这种技术通常是用一个麦克风接收到的信号作为参考信号，通过自适应滤波的方法实时估计并抵消另外一个麦克风拾取信号中的噪声成分，保留语音成分，从而达到语音增强的目的，多麦克风技术可以抑制非稳态噪声而且降噪量大于单麦克风技术。但是这种方法需要准确检测语音状态，否则语音有可能会被当作噪声被消除。

现有的一些多麦克风技术是利用指向性麦克风(参见中国发明专利申请公开说明书CN101466055A)或多个麦克风形成指向性(参见中国发明专利申请公开说明书CN101466056A)对来自特定方向的语音进行检测，这种方法只适用于麦克风阵列形状固定、且与使用者的相对位置或方向固定的情况。当用户偏离麦克风阵列的指向范围，或麦克风阵列形状位置发生变化导致麦克风阵列的指向偏离用户时，语音就会被当作噪声抑制。如图1所示的麦克风装配在耳机软线上的情形。

在图1所示的通信耳机中，麦克风112设置在耳机软线上，在具体应用过程中，这种耳机麦克风相对于使用者的嘴是不固定的，并且与设置在耳机上其他部位的麦克风所构成的麦克风阵列的形状也不固定，通话时使用者会将软线上的麦克风拿到嘴边的任意位置，当用户把麦克风拿到麦克风阵列的指向性范围外，语音就会被当成噪声来处理，此时利用麦克风阵列的指向性就不能准确检测到语音。

目前常用的通信耳机受话端的语音增强方法主要采用两种技术。一种是采用自动音量控制技术(参见中国发明专利申请公开说明书CN1507293A)，即外界噪声高的时候自动提高输出给扬声器单元的功率，这是一种被动的方法，受限于扬声器单元本身的功率及入耳式耳塞馈入人耳声压的行业标准，扬声器单元的音量不可能无限制的提高，另外扬声器发出的高强度的语音对使用者本身的听力和身心健康也会产生伤害。另外一种方法是把传统的主动/被动相结合的噪声控制技术(参见中国发明专利申请公开说明书CN101432798A)应用于通信耳机，这种耳机分头戴式和耳塞型两种，耳塞型耳机一般采用皮套和人耳进行密封性的耦合形式，一方面通过材料的吸声和隔声来降低中、高频噪声，另一方面通过主动噪声控制技术有效的降低低频(主要在300Hz以下)噪声，从而实现在全频带对外界噪声较好的控制效果，可以较有效的提升通信耳机受话端语音的信噪比。

但是长期佩戴密封式的耳塞型通信耳机，使用者会有耳道内外气压不均衡的感觉，因此，佩戴的舒适性是制约这种结构的主动降噪技术不能广泛应用于通信耳机的主要原因。