專利名稱：噪聲減少的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于減少輸入信號(hào)中存在的噪聲電平的信號(hào)處理技術(shù)。
一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域是音頻信號(hào)處理(語(yǔ)音或音樂)，以非限制性方式包括·嘈雜環(huán)境下的電話會(huì)議和視頻會(huì)議(在專用房間內(nèi)或者甚至來(lái)自多媒體計(jì)算機(jī)，等等)；·電話在終端進(jìn)行處理，終端是固定或便攜式的并且/或者在傳輸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)；·免提終端在特定辦公室、車輛或便攜式終端內(nèi)；·公共位置(車站、機(jī)場(chǎng)，等等)的拾音器；·車輛內(nèi)的免提拾音器；·聲音環(huán)境下的魯棒音識(shí)別；·電影院和媒體(如體育雜志或音樂會(huì)等的無(wú)線電、電視機(jī))的拾音器。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于其中需要從嘈雜觀察中提取有用信息的任何領(lǐng)域。特別是，可以引用下列領(lǐng)域水下成像、水下遙感、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理(EEG、ECG、生物醫(yī)學(xué)成像，等等)。
拾音器的特性問題涉及放置拾音器麥克風(fēng)的聲音環(huán)境，尤其因?yàn)椴荒芡耆刂圃摥h(huán)境，因此觀察信號(hào)內(nèi)也存在干擾信號(hào)(稱為噪聲)。
為了改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量，為了通過(guò)在噪聲觀察信號(hào)上進(jìn)行處理而提取有用信息而研發(fā)噪聲減少系統(tǒng)。當(dāng)音頻信號(hào)是從長(zhǎng)距離發(fā)射的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，這些系統(tǒng)能用來(lái)增加其清晰度并減少對(duì)通信者的曲解。除了口頭通信的這些應(yīng)用之外，語(yǔ)音信號(hào)質(zhì)量的改進(jìn)結(jié)果對(duì)話音識(shí)別有用，當(dāng)用戶處在嘈雜環(huán)境中時(shí)，話音識(shí)別的性能大大受到損害。
實(shí)現(xiàn)噪聲減少操作的信號(hào)處理技術(shù)的選擇首先取決于處理輸入端可用的觀察數(shù)目。在本說(shuō)明中，將考慮僅有一個(gè)觀察信號(hào)可用的情況。適用于這個(gè)單捕獲問題的噪聲減少方法主要依賴于諸如有時(shí)間提前/延時(shí)的自適應(yīng)濾波、參量Kalman濾波、或甚至由短時(shí)頻譜修改的濾波這樣的信號(hào)處理技術(shù)。
后一類(由短時(shí)頻譜修改的濾波)在實(shí)踐上結(jié)合了工業(yè)設(shè)備中所有可用的解決方案，解決方案由所涉及概念的簡(jiǎn)單性以及對(duì)其編程所需的基本工具(例如，離散傅立葉變換)的廣泛可用性所引起。然而，這些噪聲減少技術(shù)的快速前進(jìn)大大依賴于在信號(hào)處理的處理器上容易地實(shí)時(shí)進(jìn)行這些處理操作、并且不在處理操作輸出處對(duì)可用信號(hào)引入主要失真的可能性。在該類的方法中，處理在于估計(jì)噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)、然后根據(jù)頻譜域的乘法進(jìn)行濾波，這能夠用分塊處理實(shí)現(xiàn)由短時(shí)頻譜衰減進(jìn)行的噪聲減少。
從理想信號(hào)s(n)和干擾噪聲b(n)的混合產(chǎn)生的噪聲觀察信號(hào)表示為x(n)，其中n表示離散時(shí)間的時(shí)間索引。離散時(shí)間內(nèi)表示的選擇與針對(duì)信號(hào)數(shù)字處理的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，但是注意到上述方法僅應(yīng)用于連續(xù)時(shí)間信號(hào)。信號(hào)在固定長(zhǎng)度的索引k的連續(xù)段或幀內(nèi)被分析。當(dāng)前離散時(shí)間和頻率域中的表示所用的符號(hào)為·X(k，f)被分析信號(hào)x(n)的第k(k是幀索引)個(gè)幀的傅立葉變換(f是頻率索引)；·S(k，f)理想信號(hào)s(n)的第k個(gè)幀的傅立葉變換；· 質(zhì)量(在時(shí)域或頻域上)v的估計(jì)；例如 是理想信號(hào)傅立葉變換的估計(jì)；·γuu(f)信號(hào)u(n)的功率譜密度(PSD)。
在大多數(shù)噪聲減少技術(shù)中，噪聲信號(hào)x(n)經(jīng)歷頻域?yàn)V波以產(chǎn)生有用的估計(jì)信號(hào) ，它盡可能接近沒有任何干擾的原始信號(hào)s(n)。如前所述，該濾波操作在于在給定該分量?jī)?nèi)的估計(jì)信噪比(SNR)下減少噪聲信號(hào)的各頻率分量f。這個(gè)取決于頻率f的SNR在這里對(duì)于幀k表示為η(k，f)。
對(duì)于每個(gè)幀而言，信號(hào)首先與加權(quán)窗相乘來(lái)改進(jìn)計(jì)算噪聲減少濾波器所需頻譜量的稍后估計(jì)。然后，這樣加窗的各幀在頻域中被分析(一般用快速離散傅立葉變換)。該操作稱為短時(shí)傅立葉變換(STFT)。所觀察信號(hào)的該頻域表示X(k，f)可用于同時(shí)估計(jì)噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)H(k，f)，并且通過(guò)將該傳遞函數(shù)與噪聲信號(hào)的短時(shí)頻譜的簡(jiǎn)單相乘而在頻域中應(yīng)用該濾波器，也就是S^(k,f)=H(k,f).X(k,f)---(1)]]>然后，通過(guò)簡(jiǎn)單頻譜逆變換而使這樣獲得的信號(hào)返回時(shí)域。去噪聲的信號(hào)一般用塊的重疊或相加技術(shù)(OLA，“overlap-add”)或者保留塊的技術(shù)(OLS，“overlap-save”)來(lái)合成。在時(shí)域重建信號(hào)的這個(gè)操作被稱為短時(shí)傅立葉逆變換(ISTFT)。
在下列參考中可以找到短時(shí)頻譜衰減方法的詳細(xì)描述J.S.Lim，A.V.Oppenheim所著“Enhancement and bandwidth compression of noisy speech”，IEEE學(xué)報(bào)，第67卷，第1586-1604頁(yè)，以及R.E.Crochiere，L.R.Rabiner所著“Multirate digital signal processing”，Prentice Hall出版社，1983。
這種噪聲減少系統(tǒng)執(zhí)行的主要任務(wù)是·話音活動(dòng)性檢測(cè)(VAD)；·在話音不活動(dòng)期間對(duì)噪聲的功率譜密度(PSD)的估計(jì)；·基于抑制噪聲頻譜分量的規(guī)則估計(jì)的短時(shí)頻譜衰減的應(yīng)用；·基于OLS或OLA型技術(shù)的經(jīng)處理信號(hào)的合成。
抑制噪聲分量的規(guī)則選擇是重要的，這是由于它確定了發(fā)送信號(hào)的質(zhì)量。這些抑制規(guī)則一般僅修改噪聲信號(hào)頻譜分量的幅度|X(k，f)|，而非它們的相位。通常，作出下列假設(shè)·噪聲和有用信號(hào)在統(tǒng)計(jì)上不相關(guān)；·有用噪聲是間歇性的(其中可估計(jì)噪聲的寂靜周期的存在)；·人耳對(duì)信號(hào)相位不敏感(見D.L.Wang，J.S.Lim所著“The unimportanceof phase in speechi enhancement”，IEEE會(huì)報(bào)，在ASSP上，第30卷，第4號(hào)，679-681頁(yè)，1982)。
在頻域分量f處索引為k的幀上對(duì)觀察信號(hào)X(k，f)應(yīng)用短時(shí)頻譜衰減H(k，f)一般根據(jù)本地信噪比的估計(jì)η(k，f)來(lái)確定。所有抑制規(guī)則所共有的特性是它們的漸近行為，由下式給出H(k，f)≈1 對(duì)于η(k，f)＞＞1H(k，f)≈0 對(duì)于η(k，f)＜＜1(2)當(dāng)前使用的抑制規(guī)則為·功率譜削減(見上述由J.S.Lim和A.V.Oppenheim所著的論文)，其中噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)表示為H(k,f)=γss(k,f)γbb(k,f)+γss(k,f)----(3)]]>·幅度頻譜削減(見S.F.Boll所著“Suppression of acoustic noise inspeech using spectral subtraction”，IEEE學(xué)報(bào)，關(guān)于音頻、語(yǔ)音和信號(hào)處理，第27卷，第2號(hào)，113-120頁(yè)，1979年4月)，其中傳遞函數(shù)H(k，f)表示為H(k,f)=1-γbb(k,f)γbb(k,f)+γss(k,f)---(4)]]>·Wiener濾波器的直接應(yīng)用，其中傳遞函數(shù)H(k，f)表示為
H(k,f)=γss(k,f)γbb(k,f)+γss(k,f)------(5)]]>在這些表達(dá)式中，γss(k，f)和γbb(k，f)分別表示有用信號(hào)和噪聲的功率譜密度，這兩者存在于索引為k的幀上觀察信號(hào)X(k，f)的頻域分量f內(nèi)。
對(duì)于表達(dá)式(3)-(5)而言，按照給定頻域分量f上測(cè)得的本地信噪比，可以研究應(yīng)用于噪聲信號(hào)的頻譜衰減行為。注意到，當(dāng)本地信噪比高時(shí)，所有規(guī)則都導(dǎo)致同一衰減。功率削減規(guī)則在高斯模型最大似然性的意義上最佳(見O.Cappe所著“Elimination of the musical noise phenomenon with the Ephraim and Malahnoise suppressor”，IEEE學(xué)報(bào)，關(guān)于語(yǔ)音和音頻處理，第2卷，第2號(hào)，345-349頁(yè)，1994年4月)。但它使噪聲功率在處理的輸出端保持最大。對(duì)于所有抑制規(guī)則而言，注意到本地信噪比圍繞截止值的小偏差足以導(dǎo)致從總衰減情況(H(k，f)≈0)到可忽略頻譜修改情況(H(k，f)≈1)的變化。
后一屬性包括被稱為“音樂噪聲”現(xiàn)象的原因之一。實(shí)際上，由確定的和隨機(jī)分量?jī)烧弑碚鞯沫h(huán)境噪聲可以僅在話音閑置期間被表征。由于這些隨機(jī)分量的存在，因此在話音活動(dòng)期間噪聲頻域分量f的實(shí)際影響與它在話音不活動(dòng)期間若干幀上實(shí)現(xiàn)的平均估計(jì)之間存在非常顯著的偏差。由于該差異，本地信噪比的估計(jì)會(huì)隨著截止電平而波動(dòng)，因此它會(huì)在處理的輸出端產(chǎn)生忽現(xiàn)忽隱的頻譜分量，其平均壽命在統(tǒng)計(jì)上不超過(guò)所考慮的分析窗的幅度數(shù)量級(jí)。整個(gè)通帶上該行為的概括導(dǎo)致音頻的和惱人的殘留噪聲，稱作“音樂噪聲”。
有許多致力于減少該噪聲效應(yīng)的研究。推薦解決方案根據(jù)以下線索而研制·短時(shí)估計(jì)的平均(見上述由S.F.Boll所著的文章)；·噪聲功率譜的過(guò)度估計(jì)(見M.Berouti等人所著的“Enhancement ofspeech corrupted by acoustic noise”，Int.Conf.關(guān)于語(yǔ)音、信號(hào)處理，208-211頁(yè)，1979年；以及P.Lockwood，J.Boudy所著“Experiments with anon-linear spectral subtractor，hidden Marov models and the projection ofrrobust speech recognition in cars”，EUSIPCO’91的Proc.，79-82頁(yè)，1991年)；·噪聲頻譜密度最小量的跟蹤(見R.Martin所著的“Spectral subtractionbased on minimum statistics”，信號(hào)處理VII內(nèi)理論和應(yīng)用，EUSIPCO’94，1182-1185頁(yè)，1994年9月)。
還有許多根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)和加性噪聲的統(tǒng)計(jì)模型建立新抑制規(guī)則的研究。由于它們與常規(guī)方法相比具有附加的自由度，因此這些研究已導(dǎo)致引入新的“軟判決”算法(見R.J.Mac Aulay，M.L.Malpass所著的“Speech enhancement usingsoft-decision noise suppression filter”，IEEE學(xué)報(bào)，關(guān)于音頻、語(yǔ)音和信號(hào)處理，第28卷，第2號(hào)，138-145頁(yè)，1980年4月；Y.Ephraim，D.Malah所著的“Speech enhancement using optimal non-linear spectral amplitudeestimation”，Int.Conf.關(guān)于語(yǔ)音、信號(hào)處理，1118-1121頁(yè)，1983年；Y.Ephraim，D.Malah所著的“Speech enhancement using a minimum mean square errorshort-time spectral amplitude estimator”，IEEE學(xué)報(bào)關(guān)于ASSP，第32卷，第6號(hào)，1109-1121頁(yè)，1984年)。
上述短時(shí)頻譜修改規(guī)則具有下列特性·短時(shí)頻譜衰減的計(jì)算依賴于各頻譜分量上信噪比的估計(jì)，公式(3)-(5)各包括質(zhì)量η(k,f)=γss(k,f)γbb(k,f)---(6)]]>因此，噪聲減少技術(shù)的性能(失真、噪聲電平的有效減少)由信噪比的這個(gè)估計(jì)量的相關(guān)性來(lái)控制。
·這些技術(shù)基于分塊方式處理(連續(xù)塊間可能有重疊)，它包括用單頻譜衰減對(duì)噪聲減少裝置輸入端存在的給定幀的所有采樣進(jìn)行濾波。該屬性在于濾波器由頻域中的相乘提供。當(dāng)當(dāng)前幀上存在的信號(hào)不符合二階平穩(wěn)假設(shè)時(shí)，這尤其具有限制性，例如在單詞開始或結(jié)束的情況下，或者甚至在混合有聲/無(wú)聲幀的情況下。
·頻域中實(shí)現(xiàn)的相乘對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)中的循環(huán)卷積操作。實(shí)踐中，為了避免失真，所企圖的操作是線性卷積，它既需要將某數(shù)量的零采樣加入每個(gè)輸入幀(稱為“零填充”的技術(shù))，又執(zhí)行針對(duì)限制噪聲減少濾波器的脈沖響應(yīng)的時(shí)域支持的附加處理。因此，滿足時(shí)域卷積約束必要地增加了頻譜變換的階次，并因此增加了噪聲減少處理的算術(shù)復(fù)雜度。多數(shù)用于限制噪聲減少濾波器的脈沖響應(yīng)的時(shí)域支持的技術(shù)包括引入時(shí)域中的約束，它要求(i)用于根據(jù)已知的濾波器傳遞函數(shù)H(k，f)獲得脈沖響應(yīng)h(k，n)的第一“逆”頻譜變換，(ii)該脈沖響應(yīng)點(diǎn)的數(shù)量限制，導(dǎo)致被截?cái)嗟臅r(shí)域?yàn)V波器h’(k，n)，然后(iii)用于根據(jù)被截?cái)嗟拿}沖響應(yīng)h’(k，n)獲得經(jīng)修改的傳遞函數(shù)的第二“直接”頻譜變換。
·實(shí)踐中，在執(zhí)行頻譜變換操作之前，各分析幀與分析窗w(n)相乘。當(dāng)噪聲減少濾波器屬于全通型時(shí)(即，H(k，f)≈1，f)，分析窗必須滿足下列條件
Σkw(n-kD)=1---(7)]]>如果期望滿足完全重建條件。在該公式中，參數(shù)D表示兩個(gè)連續(xù)分析幀之間的移位(以采樣數(shù))。相反，加權(quán)窗w(n)的選擇(一般為Hanning，Hamming，Blackman等類型)確定W(f)的主瓣寬度以及次瓣的幅度(相對(duì)于主瓣的幅度)。如果主瓣很寬，則原始信號(hào)變換的快速過(guò)渡得到非常壞的近似。如果次瓣相對(duì)幅度很大，則所獲得的近似具有非常不期望的振蕩，尤其在不連續(xù)點(diǎn)附近。因此，很難既滿足相關(guān)頻譜分析要求(主瓣寬度、以及旁瓣幅度的選擇)、又滿足由噪聲減少濾波過(guò)程引入的小延時(shí)要求(處理的輸入和輸出端之間的時(shí)間移位)。滿足第二個(gè)要求導(dǎo)致使用沒有任何重疊的連續(xù)幀，從而使用矩形分析窗，它不會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行相關(guān)頻譜分析。唯一同時(shí)滿足這兩個(gè)要求的方式是根據(jù)由適當(dāng)分析窗加權(quán)的幀上實(shí)現(xiàn)的第一頻譜變換進(jìn)行頻譜分析(進(jìn)行良好頻譜估計(jì))，并同時(shí)在未加窗數(shù)據(jù)上進(jìn)行第二頻譜變換(為了用頻譜相乘實(shí)現(xiàn)卷積操作)。實(shí)踐上證明這種技術(shù)的算術(shù)法復(fù)雜度的代價(jià)太大。
EP-A-0 710 947揭示了與回波取消器耦合的噪聲減少裝置。噪聲減少通過(guò)在時(shí)域中進(jìn)行分塊方式濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)，接著用由傳遞函數(shù)H(k，f)的傅立葉逆變換獲得的脈沖響應(yīng)，該傳遞函數(shù)根據(jù)頻譜分析期間的信噪比來(lái)估計(jì)。
本發(fā)明的主要目的在于改進(jìn)噪聲減少方法的性能。
因此，本發(fā)明提出了一種用于減少輸入信號(hào)連續(xù)幀內(nèi)噪聲的方法，包括至少某些幀的下列步驟-通過(guò)到頻域的變換計(jì)算輸入信號(hào)的頻譜；-獲得頻率相關(guān)的噪聲電平估計(jì)量；-計(jì)算幀的第一頻率相關(guān)的有用信號(hào)電平估計(jì)量；-根據(jù)第一有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)；-通過(guò)組合輸入信號(hào)的頻譜以及第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)，計(jì)算幀的第二頻率相關(guān)的有用信號(hào)電平估計(jì)量；-根據(jù)第二有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)；以及-在幀濾波操作中用第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)來(lái)產(chǎn)生具有減少了的噪聲的信號(hào)。
所估計(jì)的噪聲和有用信號(hào)電平一般為PSD，更常見的是。與這些PSD相關(guān)的質(zhì)量。
用兩輪進(jìn)行計(jì)算，其特定方面在于有用信號(hào)γss(k，f)的PSD的較快更新，導(dǎo)致第二噪聲減少濾波器取得兩個(gè)比前面的方法更重要的優(yōu)點(diǎn)。首先，存在對(duì)有用信號(hào)非平穩(wěn)態(tài)的較快跟蹤，尤其在其時(shí)間包絡(luò)變化較快的期間(例如某些語(yǔ)音信號(hào)在靜止/語(yǔ)音轉(zhuǎn)變期間的沖擊或熄滅)。其次，噪聲減少濾波器得到較好估計(jì)，這導(dǎo)致該方法性能的改進(jìn)(有用信號(hào)更顯著的噪聲減少和減少了的降級(jí))。
該方法可以推廣到實(shí)現(xiàn)多于兩輪情況。根據(jù)所獲得的第p個(gè)傳遞函數(shù)(p≥2)，有用信號(hào)電平估計(jì)量被重新計(jì)算，并且為噪聲減少重新評(píng)估第(p+1)個(gè)傳遞函數(shù)。該方法的上述定義也應(yīng)用于作出p＞2輪的情況按照該定義的“第一有用信號(hào)電平估計(jì)量”僅需要被視作在第(p-1)輪中獲得的估計(jì)量。實(shí)踐中，該方法令人滿意的性能用P＝2來(lái)觀察。
在本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例中，頻譜計(jì)算包括用窗函數(shù)對(duì)輸入信號(hào)幀加權(quán)以及將經(jīng)加權(quán)的幀到頻域的變換，該窗函數(shù)是不對(duì)稱的，以便在幀較最近的一半上應(yīng)用比幀的次最近一半較強(qiáng)的加權(quán)。
這種窗函數(shù)的選擇意味著頻譜估計(jì)的權(quán)重會(huì)集中在最近的采樣中，而提供具有良好頻譜特性(次瓣受控制的增加)的窗。這能迅速地跟蹤信號(hào)變化。值得注意的是，當(dāng)僅用一輪進(jìn)行噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)估計(jì)時(shí)，也可以應(yīng)用基于頻率的分析的這種模式的頻譜計(jì)算。
當(dāng)輸入信號(hào)在頻域用上述短時(shí)頻譜衰減方法被分塊方式濾波時(shí)，也可以使用該方法。然后，以頻譜分量的形式產(chǎn)生經(jīng)去噪聲的信號(hào) ，它能被直接使用(例如在編碼應(yīng)用或語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用中)或者被變換到時(shí)域來(lái)明確地獲得信號(hào) 然而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)第二噪聲濾波器傳遞函數(shù)到時(shí)域的變換而為當(dāng)前幀確定噪聲減少濾波器的脈沖響應(yīng)，并且通過(guò)為所述幀確定的脈沖響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)域上對(duì)該幀的濾波操作。
為當(dāng)前幀確定噪聲減少濾波器的脈沖響應(yīng)最好包括下列步驟-將第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)變換到時(shí)域以獲得第一脈沖響應(yīng)；以及-將第一脈沖響應(yīng)截?cái)酁閷?duì)應(yīng)于一定數(shù)目采樣的截?cái)嚅L(zhǎng)度，采樣數(shù)大約比到時(shí)域變換點(diǎn)的數(shù)量小(一般至少小五倍)。
噪聲減少濾波器的時(shí)域支持中的該限制提供了雙重優(yōu)點(diǎn)。首先，它意味著避免了時(shí)域混疊問題(符合線性卷積)。其次，它提供了能避免濾波器過(guò)分變動(dòng)的效應(yīng)的平滑效應(yīng)，過(guò)分變動(dòng)的效應(yīng)會(huì)使有用信號(hào)降級(jí)。它會(huì)伴隨用對(duì)應(yīng)于截?cái)嚅L(zhǎng)度的若干采樣上的窗函數(shù)截?cái)嗟拿}沖響應(yīng)的加權(quán)。值得注意的是，當(dāng)用單輪進(jìn)行傳遞函數(shù)估計(jì)時(shí)，也可以應(yīng)用濾波器時(shí)域支持中的該限制。
當(dāng)在時(shí)域中進(jìn)行濾波時(shí)，最好根據(jù)為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng)并且根據(jù)為至少一個(gè)先前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng)，把當(dāng)前幀細(xì)分成若干子幀并且為各子幀計(jì)算經(jīng)內(nèi)插的脈沖響應(yīng)是有利的。幀的濾波操作于是包括按照為所述子幀計(jì)算的內(nèi)插脈沖響應(yīng)對(duì)各子幀信號(hào)在時(shí)域內(nèi)的濾波。
該成為子幀的處理導(dǎo)致應(yīng)用在同一幀內(nèi)變化的噪聲減少濾波器的可能性，因此很適合所處理信號(hào)的非平穩(wěn)性。在處理話音信號(hào)的情況下，尤其在混合幀(即那些具有有聲和無(wú)聲的幀)上遇到這種情況。值得注意的是，當(dāng)以單輪進(jìn)行濾波器傳遞函數(shù)的估計(jì)時(shí)，也可以應(yīng)用到該成為子幀的處理。
本發(fā)明的另一方面涉及為實(shí)現(xiàn)上述方法而設(shè)計(jì)的噪聲減少裝置。
在下面參考附圖的非限制性示例實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯，附圖中-

圖1是為實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的方法而設(shè)計(jì)的噪聲減少裝置的框圖；-圖2是用于估計(jì)按照?qǐng)D1的裝置所使用的噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)的單元框圖；-圖3是按照?qǐng)D1的裝置中能使用的時(shí)域?yàn)V波單元的框圖；以及-圖4是本方法的特定實(shí)施例中能使用的窗函數(shù)圖。
圖1至3以分開單元的形式表示的按照本發(fā)明的裝置。在本方法的一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)中，如常規(guī)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器執(zhí)行程序而實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理操作，其中各種功能模塊對(duì)應(yīng)于上述單元。
參考圖1，按照本發(fā)明的噪聲減少裝置包括單元1，它將諸如數(shù)字音頻信號(hào)這樣的輸入信號(hào)x(n)分布在長(zhǎng)為L(zhǎng)個(gè)采樣的連續(xù)幀中(用整數(shù)k索引)。各索引k的幀通過(guò)將它乘以一個(gè)窗函數(shù)w(n)而被加權(quán)(乘法器2)，產(chǎn)生信號(hào)xw(k，n)＝w(n)·x(k，n)，對(duì)于0≤n≤L。
通過(guò)用傳遞當(dāng)前幀的傅立葉變換X(k，f)的單元3對(duì)加權(quán)幀xw(k，n)應(yīng)用離散傅立葉變換(DFT)而實(shí)現(xiàn)向頻域的變換。
對(duì)于本發(fā)明中涉及的頻域變換而言，反之亦然，DFT以及下游使用的向時(shí)域的逆變換(IDFT)最好分別是快速傅立葉變換(FFT)和快速傅立葉逆變換(IFFT)。也可以使用其它時(shí)域-頻域變換，譬如小波變換。
話音活動(dòng)性檢測(cè)(VAD)單元4用于從語(yǔ)音幀中辨認(rèn)僅有噪聲的幀，并且為當(dāng)前幀傳遞二進(jìn)制話音活動(dòng)性指示δ。無(wú)論它根據(jù)信號(hào)x(k，n)工作在時(shí)域，或者由虛線表示根據(jù)信號(hào)X(k，f)工作在頻域，可以使用任何已知的VAD方法。VAD用單元5控制噪聲的PSD的估計(jì)。因此，對(duì)于每個(gè)由單元4(δ＝0)檢測(cè)的“僅有噪聲的”幀kb，由下面的遞歸表達(dá)式來(lái)估計(jì)噪聲功率譜密度 其中kb或是當(dāng)δ＝0時(shí)的當(dāng)前噪聲幀，或是當(dāng)δ＝1時(shí)的上一個(gè)噪聲幀(k被檢測(cè)為有用信號(hào)幀)，而α(kb)是能夠隨時(shí)間變化的平滑參數(shù)。
可以注意到， 的這個(gè)計(jì)算方法并不限于用指數(shù)平滑的該估計(jì)量；單元5可以使用任何其它的PSD估計(jì)量。
另一單元6用當(dāng)前幀的頻譜X(k，f)和噪聲電平估計(jì) 來(lái)估計(jì)噪聲減少濾波器 的傳遞函數(shù)(TF)。單元7對(duì)該TF應(yīng)用IDFT以獲得相應(yīng)的脈沖響應(yīng) 窗函數(shù)wfilt(n)用乘法器8應(yīng)用于該脈沖響應(yīng) 以獲得噪聲減少裝置的時(shí)域?yàn)V波器的脈沖響應(yīng) 。由濾波單元9用于產(chǎn)生經(jīng)去噪聲的時(shí)域信號(hào) 的操作在原理上是，用為當(dāng)前幀確定的脈沖響應(yīng) 與輸入信號(hào)卷積。
窗函數(shù)wfilt(n)的支撐域顯著短于幀長(zhǎng)度。換言之，從IDFT產(chǎn)生的脈沖響應(yīng) 在由函數(shù)wfilt(n)對(duì)其施加加權(quán)之前被截?cái)?。作為選擇，截?cái)嚅L(zhǎng)度Lfilt用若干采樣表示，它至少比幀長(zhǎng)度短五倍。它一般為該幀長(zhǎng)度十分之一的數(shù)量級(jí)。
脈沖響應(yīng)的最高有效Lfilt系數(shù)從屬于窗wfilt(n)的加權(quán)，例如長(zhǎng)度為L(zhǎng)filt的漢明(Hamming)或漢寧(Hanning)窗h^w(k,n)=wfilt(n)·h^(k,n)]]>對(duì)于0≤n＜Lfilt(11)為了滿足線性卷積，噪聲減少濾波器的時(shí)域支撐內(nèi)的限制能夠避免時(shí)域混疊問題。它另外提供了能避免濾波器過(guò)分變動(dòng)效應(yīng)的平滑濾波，過(guò)分變動(dòng)性的效應(yīng)會(huì)降級(jí)有用信號(hào)。
圖2說(shuō)明了用于估計(jì)噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) 的單元6的優(yōu)選組織結(jié)構(gòu)，它取決于噪聲b(n)和有用信號(hào)s(n)的PSD。
已經(jīng)描述了單元5怎樣估計(jì)噪聲 的PSD。然而，由于信號(hào)和噪聲在話音活動(dòng)期間混合，因此不能直接獲得有用信號(hào)的PSDγss(k，f)。為了對(duì)其預(yù)先估計(jì)，圖2中單元6的模塊11按照下列表達(dá)式使用了例如直接判決估計(jì)量(見Y.Ephraim，D.Malha所著“Speech enhancement using a minimum mean square errorshort-time spectral amplitude estimator”，IEEE學(xué)報(bào)，關(guān)于ASSP，第32卷，第6號(hào)，1109-1121頁(yè)，1984年)γ^ssl(k,f)=β(k).|s^(k-1,f)|2+(1-β(k)).p|x(k,f)|2-γ^bb(k,f)|--(12)]]>其中β(k)是能隨時(shí)間變化的重心參數(shù)，而 是關(guān)于索引號(hào)為k-1的前一幀估計(jì)的有用信號(hào)的頻譜(例如，由圖2中乘法器12獲得的S^(k-1,f)=H^(k-1,f)·X(k-1,f))]]>。函數(shù)P提供了數(shù)量|X(k,f)|2-γ^bb(kb,f)]]>的閾值，萬(wàn)一有估計(jì)誤差則它是負(fù)的，這是危險(xiǎn)的。P由下式給出 注意到 的計(jì)算并不限于該直接判決估計(jì)量。實(shí)際上可以使用指數(shù)平滑估計(jì)量或者任何其它功率譜密度估計(jì)量。
當(dāng)前幀的噪聲減少濾波器的TF的預(yù)估計(jì)由模塊13計(jì)算，作為經(jīng)估計(jì)的PSD 和 的函數(shù)H^1(k,f)=F(γ^ssl(k,f),γ^bb(k,f))---(14)]]>該模塊13尤其實(shí)現(xiàn)了幅度頻譜削減(按照(4)式F(y,z)=1-zy+z]]>)的功率譜削減規(guī)則(按照(3)式F(y,z)=yy+z]]>)，或者甚至開環(huán)Wiener濾波器的功率譜減削(按照(5)式F(y,z)=yy+z]]>)。
通常，用公式(14)獲得噪聲減少濾波器的最終傳遞函數(shù)。為了改進(jìn)濾波器的性能，建議用迭代步驟以兩輪方式對(duì)其估計(jì)。第一輪包括由模塊11至13執(zhí)行的操作。
這樣獲得的傳遞函數(shù) 重新用于改進(jìn)有用信號(hào)的PSD的估計(jì)。為此，單元6(乘法器14和模塊15)計(jì)算了由下式給出的量 γ^ss(k,f)=|H^1(k,f).X(k,f)|2---(15)]]>于是，對(duì)于模塊16而言，第二輪包括根據(jù)有用信號(hào)PSD的精細(xì)估計(jì)計(jì)算噪聲減少濾波器傳輸函數(shù)的最終估計(jì)量 H(k,f)=F^(γ^ss(k,f),γ^bb(k,f))---(16)]]>
函數(shù)F能與由模塊13所使用的函數(shù)相同。
以兩輪計(jì)算允許有用信號(hào)的PSD 的較快更新以及濾波器的較好估計(jì)。
圖3根據(jù)當(dāng)前幀到N個(gè)子幀的細(xì)分說(shuō)明了時(shí)域?yàn)V波器單元9的優(yōu)選組織結(jié)構(gòu)，從而允許應(yīng)用相同信號(hào)幀內(nèi)能涉及的噪聲減少函數(shù)。
為了獲得對(duì)i從1至N的子幀 的濾波器的一組N≥2的脈沖響應(yīng)，模塊21對(duì)經(jīng)截?cái)嗪图訖?quán)的脈沖響應(yīng) 進(jìn)行內(nèi)插。
基于子幀的濾波能用長(zhǎng)度為L(zhǎng)filt的橫向?yàn)V波器23來(lái)實(shí)現(xiàn)，該濾波器的系數(shù) (0≤n＜Lfilt，1≤i≤N)由選擇器22根據(jù)當(dāng)前子幀的索引i級(jí)聯(lián)地給出。要被濾波的信號(hào)的子幀通過(guò)輸入信號(hào)的細(xì)分x(k，n)而獲得。因此，橫向?yàn)V波器23通過(guò)輸入信號(hào)x(n)與關(guān)于當(dāng)前幀的系數(shù) 的卷積來(lái)計(jì)算噪聲減少的信號(hào) 子幀濾波器的響應(yīng) 可由模塊21計(jì)算成為當(dāng)前幀確定的脈沖響應(yīng) 以及為前一幀確定的脈沖響應(yīng) 的加權(quán)和。當(dāng)子幀在幀內(nèi)有規(guī)律地分裂時(shí)，經(jīng)加權(quán)的混合函數(shù)會(huì)特別是h^w(i)(k,n)=(N-iN)·h^w(k-1,n)+(iN)·h^w(k,n)----(17)]]>可以觀察到，直接應(yīng)用濾波器 的情況對(duì)應(yīng)于N＝1(無(wú)子幀)。
示例1該示例裝置適合應(yīng)用在口語(yǔ)通信中，尤其在低比特率語(yǔ)音編碼器的預(yù)處理中。
非混疊的窗用于使由處理引入的延時(shí)減少為理論最大限度，與此同時(shí)為用戶提供選擇適用于該應(yīng)用的窗的可能性。由于對(duì)裝置輸入信號(hào)的加窗并不受到最佳重建約束的影響，因此這是可能的。
在這種應(yīng)用中，為了對(duì)幀的最近一半進(jìn)行比幀的較遠(yuǎn)另一半進(jìn)行較強(qiáng)的加權(quán)，由乘法器2施加的窗函數(shù)w(n)最好是不對(duì)稱的。
如圖4所述，不對(duì)稱的分析窗w(n)可以用兩個(gè)大小為L(zhǎng)1和L2的不同漢寧半窗來(lái)構(gòu)造 移動(dòng)裝置的許多語(yǔ)音編碼器使用長(zhǎng)度為20毫秒的幀，并且工作在Fe＝8kHz的采樣頻率(即，每幀160個(gè)采樣)。在圖4給出的示例中，選擇如下L＝160，L1＝120以及L2＝40。
這種窗的選擇意味著頻譜估計(jì)的權(quán)重可以集中在最近的采樣中，而確保良好的頻譜窗。由于在合成處沒有信號(hào)的最佳重建的約束(信號(hào)由時(shí)域?yàn)V波在輸出端被重建)，因此所建議的方法允許這種選擇。
對(duì)于較好的頻率分辨率而言，單元3和7使用長(zhǎng)度為L(zhǎng)FFT＝256的FFT。由于FFT在施加在長(zhǎng)度冪為2的幀時(shí)在數(shù)值上最佳，因此這種選擇也是有原因的。因此，需要預(yù)先使窗方框延展LFFT-L＝96個(gè)零采樣(“零填充”)。
xw(k，n)＝0 L≤n＜LFFT(19)該例中所用的話動(dòng)音活性檢測(cè)是基于信號(hào)內(nèi)短時(shí)/長(zhǎng)時(shí)能量比較的常規(guī)方法。噪聲功率譜密度γbb(k，f)的估計(jì)由指數(shù)平滑估計(jì)按照表達(dá)式(10)來(lái)更新，其中α(kb)＝0.8553，對(duì)應(yīng)于時(shí)間常數(shù)128毫秒，視為足以確?？煽抗烙?jì)以及噪聲統(tǒng)計(jì)量的時(shí)域變化跟蹤之間的折衷。
在按照(12)中定義的直接判決估計(jì)量預(yù)先估計(jì)了有用信號(hào)的PSD的之后，其中β(k)＝0.98，噪聲減少濾波器的TF 按照公式(5)(開環(huán)Wiener濾波器)來(lái)預(yù)先估計(jì)。同一函數(shù)F由模塊16再次使用，以產(chǎn)生TF的最終估計(jì) 由于TF 是實(shí)值的TF，因此時(shí)域?yàn)V波器由以下給出 然后，為該濾波器的系數(shù)選擇Lfilt＝21，濾波器由長(zhǎng)度為L(zhǎng)filt的漢寧窗wfilt(n)加權(quán)，該值對(duì)應(yīng)于該應(yīng)用的重要采樣h^w(k,n)=wfilt(n)·h^caus(k,n+L2-Lfilt-12)---0≤n<Lfilt---(21)]]>其中wfilt(n)=0,5.-0,5.cos(2πnLfilt-1)---0≤n<Lfilt----(22)]]>時(shí)域?yàn)V波由N＝4濾波器執(zhí)行，其子幀 由(17)給出的加權(quán)混合函數(shù)獲得。這四個(gè)濾波器然后用長(zhǎng)度為L(zhǎng)filt＝21的橫向?yàn)V波器施加于輸入信號(hào)x(i)(k，n)的四個(gè)子幀，這些子幀由大小為觀察信號(hào)x(k，n)子的L/4＝40個(gè)采樣的四個(gè)幀連續(xù)消減獲得
x(i)(k，n)＝x(k，n)(i-1).L/N≤n＜i.L/N (22)示例2該示例裝置適合對(duì)魯棒語(yǔ)音識(shí)別(在噪聲環(huán)境中)的應(yīng)用。
在該例中，使用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的分析幀，它顯示出兩個(gè)連續(xù)幀之間L/2個(gè)采樣的相互重疊，而所使用的窗為漢寧型w(n)=0,5-0,5.cos(2πnL-1)---0≤n<L---(23)]]>幀長(zhǎng)度固定在20毫秒，即采樣頻率Fe＝8kHz處L＝160，為FFT用96個(gè)零采樣補(bǔ)充該幀(“零填充”)。
在該例中，噪聲減少濾波器TF的計(jì)算是基于噪聲 和有用信號(hào) 的功率譜密度的平方根之比，并因此基于噪聲估計(jì)的模|B^(k,f)|=γ^bb(k,f)]]>以及有用信號(hào)估計(jì)的模|S^(k,f)|=γ^SS(k,f)]]>。
該例中所用的話音活動(dòng)性檢測(cè)是基于信號(hào)內(nèi)短時(shí)/長(zhǎng)時(shí)能量比較的現(xiàn)有常規(guī)方法。噪聲信號(hào)的模的估計(jì)|B^(k,f)|=γ^bb(k,f)]]>由指數(shù)平滑估計(jì)來(lái)更新 其中kb是當(dāng)前噪聲幀或上一個(gè)噪聲幀(如果k被檢測(cè)為有用信號(hào)幀)。平滑量α被選定為常數(shù)并且等于0.99，即1.6秒的時(shí)間常數(shù)。
噪聲減少濾波器的TF 由模塊13按照下式進(jìn)行預(yù)估計(jì)H^1(k,f)=F(|S^(k,f)|,|B^(k,f)|)-------(25)]]>其中F(y,z)=yy+z---(26)]]>計(jì)算平方根允許在模上進(jìn)行估計(jì)，它與下式的SNRη(k，f)有關(guān)η(k,f)=|S^(k,f)|2|B^(k,f)|2----(27)]]>模 的有用信號(hào)的估計(jì)量由下式獲得|S^(k,f)|=β.|S^(k-1,f)|2+(1-β).P[|X(k,f)|-|B^(k,f)|]---(28)]]>
其中β(k)＝0.98。
乘法器14進(jìn)行預(yù)估計(jì)的TF 與頻譜X(k，f)的相乘，并且在15中獲得結(jié)果的模，以提供改進(jìn)的估計(jì) 模塊16據(jù)此用與(25)中相同的函數(shù)F產(chǎn)生TF的最終估計(jì) 然后，用與例1完全相同的方式獲得時(shí)域響應(yīng) (變換至?xí)r域、因果復(fù)原、有效采樣和窗的選擇)。唯一差異是在于系數(shù)Lfilt所選數(shù)目的選擇，該例中固定在Lfilt＝17。
通過(guò)對(duì)輸入幀x(k，n)直接施加所獲得的噪聲減少濾波器時(shí)域響應(yīng) 而對(duì)其進(jìn)行濾波。不在子幀中進(jìn)行濾波相當(dāng)于在表達(dá)式(17)中N＝1。
權(quán)利要求
1.一種用于減少輸入信號(hào)(x(n))的連續(xù)幀內(nèi)噪聲的方法，其特征在于包括至少某些幀的下列步驟-用向頻域的變換計(jì)算輸入信號(hào)的頻譜(X(k，f))；-獲得頻率相關(guān)的噪聲電平估計(jì)量；-計(jì)算該幀的第一頻率相關(guān)的有用信號(hào)電平估計(jì)量；-根據(jù)第一有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) -通過(guò)組合輸入信號(hào)的頻譜以及第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)，計(jì)算該幀的第二頻率相關(guān)的有用信號(hào)電平估計(jì)量；-根據(jù)第二有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) -在幀濾波操作內(nèi)使用第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)來(lái)產(chǎn)生帶有減少了的噪聲的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，頻譜(X(k，f))的計(jì)算包括用窗函數(shù)(w(n))對(duì)輸入信號(hào)幀加權(quán)并且將經(jīng)加權(quán)的幀變換至頻域，該窗函數(shù)是不對(duì)稱的，以便在幀的最近一半上施加比幀的較后一半上更強(qiáng)的加權(quán)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) 向時(shí)域的變換而為當(dāng)前幀確定噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 且時(shí)域內(nèi)對(duì)該幀的濾波操作以為所述幀確定的脈沖響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述為當(dāng)前幀確定噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 包括下列步驟-將第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) 變換至?xí)r域以獲得第一脈沖響應(yīng)；以及-將第一脈沖響應(yīng)截?cái)酁閷?duì)應(yīng)于一定數(shù)目采樣的截?cái)嚅L(zhǎng)度，所述采樣數(shù)目實(shí)質(zhì)上比向時(shí)域變換的點(diǎn)數(shù)小。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述為當(dāng)前幀確定噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 還包括下列步驟-用對(duì)應(yīng)于所述截?cái)嚅L(zhǎng)度的采樣數(shù)目的時(shí)間窗(wfilt(n))對(duì)經(jīng)截?cái)嗟拿}沖響應(yīng)加權(quán)。
6.如任一權(quán)利要求3至5所述的方法，其特征在于，當(dāng)前幀被細(xì)分成多個(gè)子幀，并且對(duì)于每個(gè)子幀，根據(jù)為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng)、以及根據(jù)為至少一個(gè)先前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng)計(jì)算內(nèi)插脈沖響應(yīng) 且其中幀的濾波操作包括按照為所述子幀計(jì)算的內(nèi)插脈沖響應(yīng)在時(shí)域內(nèi)對(duì)每個(gè)子幀的信號(hào)進(jìn)行濾波。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，內(nèi)插脈沖響應(yīng) 為當(dāng)前幀的各子幀計(jì)算成為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 以及為前一幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的加權(quán)和。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，為當(dāng)前幀的第i個(gè)子幀(1≤i≤N)計(jì)算的內(nèi)插脈沖響應(yīng) 等于，為前一幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的(N-i)/N倍，加上為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的i/N倍，N是當(dāng)前幀的子幀數(shù)。
9.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述輸入信號(hào)(x(n))是音頻信號(hào)。
10.一種用于減少輸入信號(hào)(x(n))內(nèi)噪聲的裝置，其特征在于包括-用向頻域的變換計(jì)算輸入信號(hào)幀的頻譜(X(k，f))的裝置(1-3)；-用于獲得頻率相關(guān)的噪聲電平估計(jì)量的裝置(5)；-用于計(jì)算該幀的第一頻率相關(guān)的有用信號(hào)電平估計(jì)量的裝置(11)；-根據(jù)第一有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) 的裝置(13)；-通過(guò)組合輸入信號(hào)的頻譜以及第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)，計(jì)算該幀的第二頻率相關(guān)的有用信號(hào)電平估計(jì)量的裝置(15)；-根據(jù)第二有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) 的裝置(16)；-用第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)對(duì)該幀濾波來(lái)產(chǎn)生帶有減少了的噪聲的信號(hào)的裝置(7-9)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述頻譜計(jì)算裝置包括用窗函數(shù)(w(n))對(duì)輸入信號(hào)幀(x(n))加權(quán)的裝置(2)，以及將經(jīng)加權(quán)的幀變換至頻域的裝置(3)，該窗函數(shù)是不對(duì)稱的，以便在幀的最近一半上施加比幀的較后一半上更強(qiáng)的加權(quán)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于包括，根據(jù)第二噪聲濾波器的傳遞函數(shù) 向時(shí)域的變換而為當(dāng)前幀確定噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的裝置(7-8)，其中濾波裝置(9)用為當(dāng)前幀確定的脈沖響應(yīng)而工作在時(shí)域內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述用于確定噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的裝置包括為獲得第一脈沖響應(yīng)而將第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù) 變換至?xí)r域的裝置(7)；以及將第一脈沖響應(yīng)截?cái)酁橄鄳?yīng)于某個(gè)采樣數(shù)目的截?cái)嚅L(zhǎng)度的裝置(8)，所述采樣數(shù)目實(shí)質(zhì)上比向時(shí)域變換的點(diǎn)數(shù)小。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述用于確定噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的裝置包括用相應(yīng)于所述截?cái)嚅L(zhǎng)度的采樣數(shù)目的時(shí)間窗(wfilt(n))對(duì)經(jīng)截?cái)嗟拿}沖響應(yīng)加權(quán)的裝置(8)。
15.如任一權(quán)利要求12至14所述的裝置，其特征在于還包括，用于把當(dāng)前幀細(xì)分成多個(gè)子幀的裝置，以及根據(jù)為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 并根據(jù)為至少一個(gè)先前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng)為每個(gè)子幀計(jì)算內(nèi)插脈沖響應(yīng) 的裝置，其中濾波裝置(9)包括按照為所述子幀計(jì)算的內(nèi)插脈沖響應(yīng)在時(shí)域內(nèi)對(duì)每個(gè)子幀的信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器(23)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，安排了用于計(jì)算內(nèi)插脈沖響應(yīng)的裝置，用于對(duì)當(dāng)前幀各子幀把內(nèi)插脈沖響應(yīng) 計(jì)算成為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 以及為前一幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的加權(quán)和。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，為當(dāng)前幀的第i個(gè)子幀(1≤i≤N)計(jì)算的內(nèi)插脈沖響應(yīng) 等于，為前一幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的(N-i)/N倍，加上為當(dāng)前幀確定的噪聲減少濾波器脈沖響應(yīng) 的i/N倍，N是當(dāng)前幀的子幀數(shù)。
18.如任一權(quán)利要求10至17所述的裝置，其特征在于，所述輸入信號(hào)(x(n))是音頻信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，當(dāng)在頻域分析輸入信號(hào)時(shí)，它確定輸入信號(hào)幀內(nèi)的噪聲電平估計(jì)量和有用信號(hào)電平估計(jì)量，從而能計(jì)算第一噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)，通過(guò)組合信號(hào)頻譜和第一濾波器傳遞函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)第二輪以良好地調(diào)節(jié)有用信號(hào)電平，然后根據(jù)經(jīng)良好調(diào)節(jié)的有用信號(hào)電平估計(jì)量和噪聲電平估計(jì)量計(jì)算第二噪聲減少濾波器的傳遞函數(shù)。然后，所述第二噪聲減少濾波器用于減少幀內(nèi)的噪聲電平。
文檔編號(hào)G10L21/0208GK1488136SQ01822358
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2001年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者P·斯卡拉爾特, P 斯卡拉爾特, ＠, C·馬羅, L·莫埃里 申請(qǐng)人:法國(guó)電信局