[发明专利]一种基于MMSE的歌曲去伴奏方法和装置

权利要求书

1.一种基于MMSE的歌曲去伴奏的方法，包括步骤：

输入歌曲音频信号和与其对应的伴奏音频信号，所述伴奏音频信号与歌曲音频信号存在时间同步关系；

分别将歌曲音频信号和伴奏音频信号由时域信号变换为频域信号；

对伴奏音频信号的幅度谱进行增强处理；

根据增强处理后的伴奏音频信号的幅度谱，对歌曲音频信号的频谱进行最小均方误差估计获得谱增益系数；

根据所述谱增益系数以及歌曲音频信号的频谱得到去伴奏音频信号的频谱；

将去伴奏音频信号的频谱逆变换为时域信号。

2.如权利要求1所述的基于MMSE的歌曲去伴奏的方法中，其特征在于：在步骤“分别将歌曲音频信号和伴奏音频信号由时域信号变换为频域信号”之前还包括步骤：对歌曲音频信号和伴奏音频信号进行归一化处理，再将歌曲音频信号和伴奏音频信号分别划分为若干帧，每帧包括预设数量的声音采样点，并且相邻帧之间有预设数量的重合采样点。

3.如权利要求2所述的基于MMSE的歌曲去伴奏的方法中，其特征在于：在步骤“将经归一化处理的歌曲音频信号和伴奏音频信号分别划分为若干帧”后还包括步骤：

对每帧进行加汉宁窗滤波处理。

4.如权利要求1所述的基于MMSE的歌曲去伴奏的方法中，其特征在于：步骤“对伴奏音频信号的幅度谱进行增强处理”具体包括：

遍历伴奏音频信号的幅度谱的所有帧以及帧内的所有频点，找出当前帧、当前帧的前m个帧、当前帧的后m帧共2m+1帧中对应频点的最大幅度值，将该最大值作为当前帧对应频点的新值，其中m为预设的正整数。

5.如权利要求1或4所述的基于MMSE的歌曲去伴奏的方法中，其特征在于：步骤“根据增强处理后的伴奏音频信号的幅度谱，对歌曲音频信号的频谱进行最小均方误差估计获得谱增益系数”具体包括步骤：

遍历歌曲音频信号的频谱与经增强处理的伴奏音频信号的幅度谱的所有帧；

计算歌曲音频信号当前帧的能量谱power(i),i＝0,1,2...FN/2，其中FN表示FFT变换的点数，公式为：

power(i)＝S_n(i)^2，其中s_n(i)表示歌曲音频信号的幅度谱；

计算经增强处理的伴奏音频信号幅度谱的对应帧的估计能量谱noise(i),i＝0,1,2...FN/2，公式为：

noise(i)＝b*M_n(i)^2，其中M_n(i)表示伴奏音频信号的幅度谱；

计算去伴奏音频信号对应帧的估计能量谱，公式为：

signal(i)＝(1-beta)*sig1(i)+beta*sig2(i),i＝0,1,2...FN/2；

其中，sig1(i)＝max(0,power(i)-noise(i))，sig2(i)表示上一帧去伴奏音频信号的能量谱，beta为常数，且0<beta<1；

根据signal(i)、noise(i)和power(i)计算先验信噪比epsi(i)和后验信噪比g(i)，公式分别为：

epsi(i)＝signal(i)/noise(i)；以及

g(i)＝power(i)/noise(i)；

根据epsi(i)和g(i)计算谱增益系数F(i)，公式为：

F(i)＝gamma(1.5)*sqrt(v(i))/g(i)*exp(-v(i)/2)*((1+v(i))*besseli(0,v(i)/2)+v(i)*besseli(1,v(i)/2))；其中，v(i)＝epsi(i)/(1+epsi(i))*g(i),i＝0,1,2…FN/2；

Gamma表示伽马函数；besseli表示贝叶斯函数；

对谱增益系数F(i)作修正处理，公式为：F(i)＝min(F(i),1)。

6.如权利要求1所述的基于MMSE的歌曲去伴奏的方法中，其特征在于：步骤“根据所述谱增益系数以及歌曲音频信号的频谱得到去伴奏音频信号的频谱”具体为：

根据歌曲音频信号当前帧的频谱Y(i)和经修正处理的谱增益系数F(i)确定去伴奏音频信号的频谱；公式为：

X(i)＝F(i)*Y(i)，i＝0,1,2...FN/2，其中Y表示歌曲音频信号的当前帧的频谱。