[实用新型]语音增强装置及头戴式降噪通信耳机

说明书

技术领域

本实用新型涉及语音信号处理技术领域，更为具体地，涉及一种送话端的语音增强装置和头戴式降噪通信耳机。 

背景技术

随着技术的进步和社会信息化程度的提高，人与人之间的通信交流方式也越来越快捷和方便，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。但是，伴随社会的发展而随之产生的噪声问题也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，不但通信根本就无法进行，而且会伤害到人的听力和身心健康。尤其是在一些特殊的地方，如机场、车站、大型工业工厂车间等场合，对通信的实时性和通信语音的清晰度和可懂度要求非常高，然而在这些特殊场合，外界噪声的强度往往都会达到100分贝以上，在这种极限噪声情况下进行送话，远端用户接受到的语音信号会完全被环境噪声淹没，根本得不到任何有用的信息。因此有必要在通信设备的送话端采取有效的语音增强方法来提高送话端语音的信噪比。 

目前常用的通信设备送话端的语音增强方法包括两大类，一类是采用单个或多个普通麦克风拾取信号，然后采用声学信号处理方法来达到语音增强的目的；另一类是采用特殊声学传声器，如近讲麦克风和振动传声器来达到有效拾取语音信号和抑制噪声的目的。 

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。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）则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的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。采用单个或多个普通麦克风的语音增强方法，其性能很大程度上依赖于对语音状态的检测和判断，否则不但不能很好的消除噪声，而且还会给语音信号带来较大的损伤。在低噪声环境中，对语音状态的检测和判断是可行和准确的，但在强噪声环境中，语音信号将会完全被噪声所淹没，在这种极低信噪比情况下，采用普通麦克风的语音增强技术将得不到较好效果或者根本无法适用。 

另一类是采用一些特殊的声学传声器，如近讲麦克风、振动传声器等，以在噪声环境下提高拾取语音信噪比，从而达到语音增强的目的。近讲麦克风又称之为降噪麦克风，是采用压差原理进行设计的麦克风，具有指向性和“近讲效应”，对噪声尤其是远场低频噪声有大约15dB左右的降噪效果，现在一般的话务耳机和一些专业通信领域的耳机较多采用近讲麦克风。振动传声器需要与振动面有较好耦合来拾取有用信号，对空气传导过来的噪声信号则有20～30dB的降噪效果。但近讲麦克风的降噪量有限并且不能有效抑制风噪声；振动传声器（参见中国实用新型专利说明书CN2810077Y）虽然对噪声（包括风噪声）在全频带有20～30dB的降噪量，但其频响特性差，不能有效拾取语音的高频信息，通话语音的自然度和可懂度不能保证，因此这两类特殊的声学传声器都不能较好应用于高强度噪声环境下的通信耳机。 

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够有效结合振动传声器和声学信号处理技术的语音增强方案，用来提升高强度噪声环境下通信送话端的语音信噪比和语音质量。 

本实用新型公开了一种语音增强装置，该装置包括：声学语音增强单元和电子语音增强单元；其中， 

声学语音增强单元包括：具有特定相对位置关系的主振动传声器和辅振动传声器；所述特定相对位置关系使得主振动传声器拾取通过耦合振动方式传过来的使用者的语音信号和从空气中传播进来的外界环境噪声信号，辅振动传声器主要拾取从空气中传播进来的外界环境噪声信号，并且主振动传声器和辅振动传声器所拾取的从空气中传播进来的外界环境噪声信号具有相关性； 

电子语音增强单元包括：语音检测模块、自适应滤波模块和后处理模块；其中， 

语音检测模块，用于根据所述主振动传声器和辅振动传声器输出的声音信号确定所述自适应滤波模块的更新速度并输出控制参数； 

自适应滤波模块，用于根据所述辅振动传声器输出的声音信号和所述语音检测模块输出的控制参数对所述主振动传声器输出的声音信号进行降噪滤波，并输出降噪滤波后的语音信号； 

后处理模块，用于对所述自适应滤波模块输出的降噪滤波后的语音信号做进一步的降噪和语音高频增强处理。