[发明专利]语音质量增强系统

权利要求书

1.一种语音质量增强系统，其特征在于，其包括语音解码器、时域自适应增益控制模块、目标增益进行实时计算模块、清音频谱调节模块、浊音频谱调节模块、环境噪声采集和估计模块以及音频输出模块，语音解码器、目标增益进行实时计算模块、清音频谱调节模块、浊音频谱调节模块都与时域自适应增益控制模块连接，目标增益进行实时计算模块、浊音频谱调节模块都与环境噪声采集和估计模块连接，清音频谱调节模块、浊音频谱调节模块都与音频输出模块连接；

所述时域自适应增益控制模块包括以下功能：当话音活动检测标志显示当前信号帧为背景噪音帧时，将前一帧增益值与对应信号类型的预设因子相乘得到当前信号帧增益，并设定所得增益的上下限；当话音活动检测标志显示当前音频信号帧为语音时，计算语音信号的长时平均能量统计值，其计算方式为利用音频样本计算的长时均方根能量统计净值减去一预设背景能量值；根据所计算的当前长时平均能量统计值和当前目标增益值来计算当前语音帧增益因子，如果当前信号帧能量超过目标增益则被压缩，反之则被放大；当前信号帧能量与目标增益的差值为正数和负数时，自适应速率不同；相邻帧之间的增益进行平滑处理；幅度调整之后的音频样本进行限幅处理。

2.如权利要求1所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述语音解码器用于对接收端收到的语音码流进行解码操作，得到时域语音样本数据；同时输出话音类型标志，指示当前帧是背景音、清音还是浊音信号。

3.如权利要求2所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述时域自适应增益控制模块根据输入语音样本幅度、语音样本类型以及目标增益，对输入语音样本幅度进行调整，使得输入语音能量更佳平稳，并对发送端的背景噪声进行抑制；当话音活动检测标志显示接收到的音频信号为背景噪声时，目标增益取较小值，当音频信号为语音时，增益取较大值。

4.如权利要求3所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述目标增益进行实时计算模块对时域自适应增益控制模块的目标增益进行实时计算，其输入控制参数包括接收端的环境噪声频谱估计，目标增益将在预定增益的基础上随接收端噪声能量的增加而增加。

5.如权利要求4所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述清音频谱调节模块根据清音浊音标志，确定目前的语音信号帧属于清音信号，并根据环境噪声频谱信息对语音频谱进行增强处理。

6.如权利要求5所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述浊音频谱调节模块根据清音浊音标志，确定目前的语音信号帧属于浊音信号，并根据环境噪声频谱信息对浊音频谱进行增强处理。

7.如权利要求6所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述目标增益进行实时计算模块包括以下功能：对环境噪声频谱估计参数进行分子带处理，分带方式包括但不限于根据梅尔频率进行划分；选取所关心的子带来计算环境噪声能量以模拟环境噪声响度；对计算的环境噪声能量进行平滑以避免能量过度波动，然后计算噪声响度增益，噪声越大增益越大；计算所述噪声响度增益时需预先减去设定的基底噪声能量，并限制噪声响度增益最大值；将所述环境噪声响度增益映射到自适应增益控制器的目标增益，环境噪声越大，目标增益越大。

8.如权利要求7所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述清音频谱调节模块包括以下功能：将音频信号变换到频域，并按照与环境噪声频谱估计参数相同的形式划分子带；由大到小选取占该帧总能量超过P％的子带计算清音总能量，P等于10到100；选择环境噪声估计中与上述子带对应的子带，计算所选子带的环境噪声总能量；根据所述清音总能量和环境噪声总能量计算信噪比，并根据目标信噪比调整频谱能量；如果预设目标信噪比小于实际信噪比，则不做处理，如果预设目标信噪比大于实际信噪比，则放大所选子带能量；子带能量不超过某一预设值；相邻帧对应子带的放大因子做指数平滑以消除能量突变造成的失真；频域信号到时域信号进行转换。

9.如权利要求8所述的语音质量增强系统，其特征在于，所述浊音频谱调节模块包括以下功能：将音频信号变换到频域，并按照与环境噪声频谱估计相同的形式划分子带，计算所需浊音子带的能量；利用所述浊音子带能量与环境噪声估计中对应的子带能量，计算信噪比；搜索浊音信号共振峰，并根据所计算信噪比调整频谱能量，包括：如果只有一个共振峰，则根据所计算的各个子带的平均信噪比将浊音频段信号能量进行高频增强；最大能量小于某一预设阈值；信噪比越低，增强程度越大，频谱越高，增强程度越大；如果有多于一个共振峰，则优先放大高阶共振峰所在子带的能量；各个子带的增益与相邻子带增益做平滑，以防相邻子带能量波动过大；邻帧的对应子带做增益因子的平滑，以防时域能量波动过大；将频域信号变换回时域信号。