[发明专利]应用于双麦克风阵列的语音增强方法

说明书

本发明公开了一种应用于双麦克风阵列的语音增强方法，包括：利用双麦克风通道语音信号的相位差构建时频掩码滤波器滤除非平稳方向性噪声；采用谐波重建算法对时频掩码滤波之后的语音信号进行重建，获得相应的滤波器，并基于该滤波器对原始带噪信号进行滤波，从而恢复出期望的干净语音信号，实现语音信号的增强。

技术领域

本发明涉及语音降噪技术领域，尤其涉及一种应用于双麦克风阵列的语音增强方法。

背景技术

在现有的小型手持设备中，常采用双麦克风以及三麦克风，对于特定方向的非平稳噪声，传统方法包括维纳滤波、谱减法以及基于统计模型的方法并不能取得很好的效果。

经典的基于相位的双通道滤波技术通过设置延时阈值进行滤波，使得在期望方向范围内的信号得到保留，而范围外的信号受到抑制，但是，这种方法依然会残留音乐噪声。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于双麦克风阵列的语音增强方法，可以尽可能的无失真恢复出期望的干净语音。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种应用于双麦克风阵列的语音增强方法，包括：

利用双麦克风通道语音信号的相位差构建时频掩码滤波器滤除非平稳方向性噪声；

采用谐波重建算法对时频掩码滤波之后的语音信号进行重建，获得相应的滤波器，并基于该滤波器对原始带噪信号进行滤波，从而恢复出期望的干净语音信号，实现语音信号的增强。

所述利用双麦克风通道语音信号的相位差构建时频掩码滤波器滤除非平稳方向性噪声包括：

主麦克风与次麦克风接收到的语音信号如下：

其中，x_i(t)为t时刻第i个麦克风接收到的带噪语音信号，s(t)为t时刻的源信号，h_i为源信号在第i个麦克风里的传输衰减，n_i(t)为t时刻第i个麦克风接收到的噪声信号，τ表示源信号到达两个麦克风的时间差；

对x_i(t)做短时傅里叶变换，得到：

其中，t和f分别表示时间点和频率点；e^jθ表示时域上的时间差τ经过短时傅里叶变换变换后在短时频域上相对应的相位差；

利用语音传播参数估计的思想，输入一个角度，并期望增强该角度附近的语音信号；此方法基于两个假设：任何一个时频点，只有一个信号起主要作用；声音的传播模型为h_i(f)≈λ_i·exp(-j2πfτ_i)；其中，λ_i是源信号到第i个麦克风的衰减，τ_i是相应的延时，j表示虚数；

首先对X₂的每一帧做幅度和相位以及频率归一化：

其中，X₂(t,:)为次麦克风每个时间点t对应的一帧信号，频率点f为一帧信号中的一个变量；abs()表示取该帧信号每个元素的绝对值，||||表示取范数操作，⊙为点乘操作，angle()表示取信号的相位角操作；

经过上述操作后，每个时频点处两麦克风间到达时间差TDOA为：

其中，L为分析窗的窗长，Fs为采样频率，而期望增强的角度对应的TDOA为τ_exp＝-d/v×cos(φ*π/180)；其中，d为两个麦克分的间距，φ为波达方向角度；