專利名稱：一種語音電平調(diào)整裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及語音傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種語音電平調(diào)整裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，語音質(zhì)量仍然是用戶最為關(guān)心的問題之一。在數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中，語音數(shù)據(jù)的傳輸是端到端之間進行的，在傳輸過程中，由于線路衰減、噪音、各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不匹配等可能造成語音電平變化，語音電平過大或過小都將最終影響系統(tǒng)語音質(zhì)量，對接聽者的聽覺效果造成影響。因此，需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對語音電平進行控制，將語音信號調(diào)整到人們能接受的狀態(tài)。
造成語音電平變化的原因很多，不同的原因引起語音電平的變化情況也是不同的，總結(jié)如下當不同廠家的通信設(shè)備之間存在電平和阻抗不匹配的情況時，語音在這些設(shè)備間傳輸時就會引起語音電平的固定衰減，如果信號的幅度過大或者過小，會很容易超出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的動態(tài)范圍，從而導致信號失真或者畸變，在接收端不能辨認原來的聲音；另外，在數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)中，一般都采用回波消除器消除聲學回波，回波消除器會引起語音電平的固定衰減。
除了以上兩種情況，以下原因會引起語音電平的非固定性衰減語音信號在傳輸過程中，由于線路衰減，會使語音信號被衰減或者放大過度，同時語音會受到噪聲等的影響，這樣接收端聽到的聲音會很不舒服，覺得語音不清或者過于嘈雜。
在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，為了節(jié)約有限的帶寬，在基站子系統(tǒng)(BSS，BaseStation Subsystem)進行無線信號發(fā)射前語音必須要經(jīng)過編碼壓縮，將64Kbit/秒的數(shù)據(jù)壓縮為小于16Kbit/秒的語音參數(shù)數(shù)據(jù)，這些語音參數(shù)數(shù)據(jù)在手機上進行解碼后恢復為正常的語音，反向從手機到BSS也一樣。語音編解碼的非線性處理可能會引起語音電平的變化。
實際應(yīng)用中還存在這樣的問題由于地區(qū)用戶的習慣語音電平不同，不同地區(qū)的用戶對語音電平的需求差別較大，在相同的無線網(wǎng)絡(luò)中，相同的語音電平，某些地區(qū)的用戶卻頻頻反映語音電平太低；另一方面，不同終端存在電平差異。
由以上分析可以看出，語音電平調(diào)整需要完成以下功能補償某些器件所引起的固定電平衰減；調(diào)整線路衰減、噪聲等引起的語音電平變化；調(diào)整不同終端的電平差異；滿足區(qū)域性用戶對系統(tǒng)電平的不同需求。
目前采用的電平調(diào)整方法一般有兩種1、單一的固定電平調(diào)整該方法用于電平經(jīng)固定衰減后的補償性調(diào)整。是否需要進行固定電平調(diào)整以及調(diào)整增益的大小，通常通過對系統(tǒng)參數(shù)進行測試、分析得知。調(diào)整的增益值一旦由系統(tǒng)配置，在任何情況下都保持不變。
2、單一的調(diào)整速率不變的自動電平調(diào)整該方法在系統(tǒng)沒有語音電平的固定衰減時采用。根據(jù)期望電平和經(jīng)線路傳輸后的語音電平的差值計算出語音電平的增益，以此調(diào)整語音電平。語音電平是通過計算一定窗長的語音信號的長時能量或短時能量來得出的，該窗長一旦確定，在整個調(diào)整過程中都保持不變，即調(diào)整速率不變。
圖1表示了語音電平調(diào)整裝置在網(wǎng)絡(luò)中可能的位置。從圖1可以看出，語音電平調(diào)整模塊與語音壓縮模塊綁定在一起，用于調(diào)整語音編碼和解碼引起的語音電平變化；語音電平調(diào)整模塊與回波消除器整合在一起，用于補償回波消除器引起的語音電平固定衰減；圖中的虛線表示語音電平調(diào)整模塊可能在這些位置上出現(xiàn)，用于調(diào)整線路衰減、噪聲等引起的語音電平變化或者調(diào)整不同終端的電平差異以及滿足區(qū)域性用戶對語音電平的不同需求等。
現(xiàn)有技術(shù)的缺點是
1、單一的固定電平調(diào)整滿足不了對系統(tǒng)語音電平的要求。由于系統(tǒng)在線路上傳輸?shù)恼Z音電平是不斷變化的，而固定電平調(diào)整的增益都是固定的，這樣，調(diào)整增益為負時，容易造成小的聲音聽不清楚；調(diào)整增益為正時，容易造成大的聲音電平值超過人可以容忍的范圍，結(jié)果反而降低了語音質(zhì)量。
2、單一的自動電平調(diào)整不適用于電平經(jīng)固定衰減后的補償性調(diào)整。自動電平調(diào)整在調(diào)整經(jīng)過固定衰減的語音電平時，由于原語音電平是上下波動的，從而使得調(diào)整增益時大時小，結(jié)果造成系統(tǒng)語音電平的失真。
3、調(diào)整速率保持不變的自動電平調(diào)整不能及時地跟蹤語音電平的變化。調(diào)整速率慢，會造成語音電平在變化較快時，遲遲不能跟蹤上電平的變化；調(diào)整速率快，在語音電平較穩(wěn)定的情況下，對突然出現(xiàn)的電平波動有明顯的削弱趨勢，造成調(diào)整后的語音電平減小。在保持調(diào)整速率不變的情況下，要做到自適應(yīng)語音電平的變化是比較困難的。
因此，在系統(tǒng)中采用單一的電平調(diào)整方式和單一的調(diào)整速率不僅無法滿足實際需求，同時還將引入一些負面因素。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種語音電平調(diào)整裝置和方法，以滿足不同系統(tǒng)和不同用戶對語音電平的不同需求，并進一步實現(xiàn)對語音電平變化的及時地調(diào)整。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種語音電平調(diào)整裝置，該裝置包括固定電平調(diào)整模塊、反饋模塊、自動電平調(diào)整模塊和輸入信號調(diào)整模塊，其中，固定電平調(diào)整模塊，用于保存語音電平的固定增益，并將固定增益分別輸出到輸入信號調(diào)整模塊以及自動電平調(diào)整模塊；反饋模塊，用于對輸入信號調(diào)整模塊的輸出進行監(jiān)測，當輸入信號調(diào)整模塊的輸出沒有達到預(yù)定要求，啟動自動電平調(diào)整模塊；自動電平調(diào)整模塊，當沒有接收到固定電平調(diào)整模塊的輸出時，或者當接收到反饋模塊的啟動時，根據(jù)接收的輸入語音信號，計算當前電平調(diào)整的增益，將增益輸出到輸入信號調(diào)整模塊；輸入信號調(diào)整模塊，根據(jù)固定電平調(diào)整模塊和自動電平調(diào)整模塊的輸出對輸入信號進行調(diào)整，并將調(diào)整后的輸入信號輸出到反饋模塊。
所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括短時能量計算模塊、噪聲門限確定模塊、信號狀態(tài)判斷模塊、速率調(diào)整模塊、長時能量計算模塊、期望電平輸入模塊、調(diào)整增益估計模塊，其中，短時能量計算模塊，根據(jù)接收的輸入信號，計算輸入信號的短時能量和該短時能量對應(yīng)的信號電平，將短時能量輸出到長時能量計算模塊，將所述信號電平輸出到信號狀態(tài)判斷模塊；噪聲門限確定模塊，用于保存噪聲門限，并將噪聲門限輸出到信號狀態(tài)判斷模塊；信號狀態(tài)判斷模塊，根據(jù)所述噪聲門限和所述短時能量計算模塊輸出的信號電平判斷當前輸入信號是語音還是噪聲，若信號電平小于噪聲門限，則判定當前輸入信號為噪聲，并將判斷結(jié)果輸出到調(diào)整增益估計模塊；否則，判定當前輸入信號為語音，啟動速率調(diào)整模塊；速率調(diào)整模塊，當接收到所述信號狀態(tài)判斷模塊輸出的啟動指令時，開始對語音的累積時間計時，當語音的累積時間達到語音快速調(diào)整完成的時間時，減少短時能量在長時能量中的累積比重，并將累積比重的減少值輸出到長時能量計算模塊，當語音的累積時間未達到語音快速調(diào)整完成的時間時，保持短時能量在長時能量中的累積比重不變；長時能量計算模塊，根據(jù)所述輸入信號的短時能量和前一次的長時能量，以及速率調(diào)整模塊輸出的累積比重減少值計算當前語音信號的長時能量，根據(jù)此長時能量計算出當前語音電平，將當前語音電平輸出到調(diào)整增益估計模塊；期望電平輸入模塊，用于保存期望電平，并將期望電平輸出到調(diào)整增益估計模塊；
調(diào)整增益估計模塊，根據(jù)期望電平與所述長時能量計算模塊輸出的當前語音電平，計算兩者的差值得到調(diào)整增益，并將調(diào)整增益輸出到輸入信號調(diào)整模塊；當接收到信號狀態(tài)判斷模塊的輸出為噪聲時，保持當前調(diào)整增益不變。
所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括短時能量最大值計算模塊，該模塊用于搜索短時能量計算模塊輸出的短時能量在一定時間內(nèi)的最大值，計算出該短時能量最大值對應(yīng)的信號電平，并將此信號電平作為新的噪聲門限輸出到噪聲門限確定模塊。
所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括鉗制電平輸入模塊，用于保存噪聲門限的最大鉗制電平和最小鉗制電平，并將最大鉗制電平和最小鉗制電平輸出到噪聲門限確定模塊；所述噪聲門限確定模塊進一步包括，當噪聲門限超過鉗制電平的上限時，將當前噪聲門限的值設(shè)為鉗制電平上限的值；當噪聲門限低于鉗制電平的下限時，將當前噪聲門限的值設(shè)為鉗制電平下限的值。
所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括最大鉗制增益輸入模塊，用于保存最大鉗制增益，并將最大鉗制增益輸出到調(diào)整增益估計模塊；所述調(diào)整增益估計模塊進一步包括，當調(diào)整增益大于最大鉗制增益時，以最大鉗制增益代替調(diào)整增益。
一種語音電平調(diào)整方法，該方法包括，判斷輸入信號是否進行了固定增益調(diào)整，若是，判斷經(jīng)固定電平調(diào)整后的輸入信號的電平是否達到預(yù)定要求，若達到預(yù)定要求，則保持當前的固定電平調(diào)整；如果未達到預(yù)定要求，對輸入信號進行自動電平調(diào)整；如果輸入信號未進行固定增益調(diào)整，則直接對輸入信號進行自動電平調(diào)整。
所述自動電平調(diào)整步驟包括，101、計算輸入信號的短時能量及其對應(yīng)的信號電平；102、判斷步驟101中的信號電平是否小于噪聲門限，若是，則判定當前信號為噪聲，保持當前增益不變，然后結(jié)束本流程；否則，判定當前輸入信號為語音，并開始對語音累積時間計時，判斷語音累積時間是否小于語音快速調(diào)整完成時間，若是，根據(jù)短時能量和前一次的長時能量計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平；否則，根據(jù)短時能量、前一次的長時能量以及短時能量在長時能量中的累積比重的減少值計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平；103、根據(jù)調(diào)整增益為期望電平與語音電平的差值，計算調(diào)整增益。
步驟102中，所述根據(jù)短時能量和前一次的長時能量計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平包括，所述長時能量等于r與短時能量的乘積加上1-r與前一次的長時能量的乘積，其中，r為短時能量在長時能量中的累積比重；所述根據(jù)短時能量、前一次的長時能量以及短時能量在長時能量中的累積比重的減少值計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平包括，所述長時能量為r-Δr與短時能量的乘積加上1-r+Δr與前一次的長時能量的乘積，其中，Δr為短時能量在長時能量中的累積比重的減少值。
所述步驟101之后、步驟102之前進一步包括，跟蹤一定時間內(nèi)短時能量的最大值，計算此短時能量最大值對應(yīng)的信號電平，并以此信號電平代替原來的噪聲門限。
所述步驟101之后、步驟102之前進一步包括，分別比較噪聲門限與最大鉗制電平、噪聲門限與最小鉗制電平，若噪聲門限大于最大鉗制電平，則將最大鉗制電平作為當前噪聲門限，若噪聲門限小于最小鉗制電平，則將最小鉗制電平作為當前噪聲門限，否則，保持噪聲門限不變。
所述步驟103之后進一步包括，判斷調(diào)整增益是否大于最大鉗制增益，若是，調(diào)整增益等于最大鉗制增益；否則，保持調(diào)整增益不變。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的將固定電平調(diào)整和自動電平調(diào)整相結(jié)合的無線系統(tǒng)語音電平調(diào)整裝置，通過反饋模塊對系統(tǒng)輸出的語音電平的監(jiān)測，實現(xiàn)了自動電平調(diào)整和固定電平調(diào)整的結(jié)合，同時，當固定電平調(diào)整無輸出時，可實現(xiàn)獨立的自動電平調(diào)整，當反饋模塊無輸出時，可實現(xiàn)獨立的固定電平調(diào)整，本發(fā)明裝置彌補了單一的電平調(diào)整方式有時不能滿足系統(tǒng)語音電平要求的不足；本發(fā)明提供的語音電平調(diào)整方法，當系統(tǒng)配置有固定增益時，對輸入信號進行固定電平調(diào)整；當系統(tǒng)沒有配置固定增益或經(jīng)固定電平調(diào)整后的輸入信號沒有達到預(yù)定要求時，對輸入信號進行自動電平調(diào)整，且根據(jù)人通話過程中語音的變化規(guī)律，通過改變短時能量在長時能量中的累積比重，實現(xiàn)了可變速率的自動電平調(diào)整，使得語音電平調(diào)整及時跟蹤了語音電平的變化。


圖1為語音電平調(diào)整裝置在數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)中的位置；圖2為本發(fā)明語音電平調(diào)整裝置的示意圖；圖3為本發(fā)明裝置中自動電平調(diào)整模塊的組成示意圖；圖4為本發(fā)明實現(xiàn)語音電平調(diào)整的流程圖；圖5為本發(fā)明實現(xiàn)可變速率的自動電平調(diào)整的流程圖；圖6為具體實施例中采用本發(fā)明可變速率的自動電平調(diào)整方法的自動增益變化曲線示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。
圖2是本發(fā)明裝置的示意圖，如圖2所示，本裝置主要包括以下模塊固定電平調(diào)整模塊201用于保存語音電平的固定增益，并將固定增益分別輸出到自動電平調(diào)整模塊203以及輸入信號調(diào)整模塊204，當系統(tǒng)無固定衰減時，該模塊無輸出。
反饋模塊202該模塊對輸入信號調(diào)整模塊204的輸出進行監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)輸入信號調(diào)整模塊204的輸出并沒有達到預(yù)定要求，就將啟動指令輸出到自動電平調(diào)整模塊203。
此處的“預(yù)定要求”指的是給定一個電平范圍，經(jīng)固定電平調(diào)整后的信號電平在此范圍之內(nèi)就達到了預(yù)定要求，在此范圍之外就沒達到預(yù)定要求。
自動電平調(diào)整模塊203根據(jù)接收的輸入語音信號，計算自動電平調(diào)整的自動增益，將自動增益輸出到輸入信號調(diào)整模塊204。當沒有接收到固定電平調(diào)整模塊201的輸出時，該模塊啟動；或者當接收到反饋模塊202的啟動指令時，該模塊啟動。
輸入信號調(diào)整模塊204用于接收輸入信號，并根據(jù)固定電平調(diào)整模塊201輸出的固定增益和自動電平調(diào)整模塊203輸出的自動增益對輸入信號進行調(diào)整，并將調(diào)整后的輸入信號輸出到反饋模塊202。其輸出結(jié)果可以表示為調(diào)整后的輸入信號＝調(diào)整前的輸入信號+固定電平調(diào)整模塊201的輸出，或調(diào)整后的輸入信號＝調(diào)整前的輸入信號+自動電平調(diào)整模塊203的輸出，或調(diào)整后的輸入信號＝調(diào)整前的輸入信號+固定電平調(diào)整模塊201的輸出+自動電平調(diào)整模塊203的輸出。
圖3是本發(fā)明裝置中自動電平調(diào)整模塊的組成示意圖，如圖3所示，本模塊的組成部分包括短時能量計算模塊301用于接收輸入信號，并計算輸入信號的短時能量和短時能量對應(yīng)的信號電平，將短時能量分別輸出到短時能量最大值計算模塊302以及長時能量計算模塊307，將其對應(yīng)的信號電平輸出到信號狀態(tài)判斷模塊305。
短時能量最大值計算模塊302用于跟蹤信號在一定時間內(nèi)的短時能量的最大值，計算出該短時能量最大值對應(yīng)的信號電平，并將該信號電平輸出到噪聲門限確定模塊304。
鉗制電平輸入模塊303用于保存噪聲門限的鉗制電平的上限和下限，并將它們輸出到噪聲門限確定模塊304。
噪聲門限確定模塊304用于保存初始噪聲門限，并根據(jù)短時能量最大值對應(yīng)的信號電平更新當前噪聲門限，且當噪聲門限超過鉗制電平的上限時，將當前噪聲門限的值設(shè)為鉗制電平上限的值；當噪聲門限低于鉗制電平的下限時，將當前噪聲門限的值設(shè)為鉗制電平下限的值；否則，保持當前噪聲門限不變，并將噪聲門限輸出到信號狀態(tài)判斷模塊305。
信號狀態(tài)判斷模塊305根據(jù)短時能量計算模塊301輸出的信號電平和噪聲門限判斷輸入信號是語音還是噪聲。若輸入信號的電平大于噪聲門限，則當前信號為噪聲，并將判斷結(jié)果輸出到調(diào)整增益估計模塊309；否則，當前信號為語音，并將啟動指令輸出到速率調(diào)整模塊306。
速率調(diào)整模塊306當接收到信號狀態(tài)判斷模塊的啟動指令時，開始對語音累積時間計時，當語音的累積時間達到語音快速調(diào)整完成的時間時，就減少短時能量在長時能量中的累積比重r，并將比重減少的值Δr輸出到長時能量計算模塊307。
長時能量計算模塊307根據(jù)輸入語音信號的短時能量和前一次的長時能量，計算當前語音信號的長時能量，根據(jù)此長時能量計算出當前語音電平，將當前語音電平輸出到調(diào)整增益估計模塊309。當速率調(diào)整模塊306無輸出時，長時能量＝r*短時能量+(1-r)*前一次的長時能量，當速率調(diào)整模塊306有輸出值Δr時，長時能量＝(r-Δr)*短時能量+(1-r+Δr)*前一次的長時能量。
最大鉗制增益和期望電平輸入模塊308用于保存最大鉗制增益和期望電平，最大鉗制增益用于鉗制調(diào)整增益的最大值，將最大鉗制增益和期望電平輸出到調(diào)整增益估計模塊309。
調(diào)整增益估計模塊309根據(jù)期望電平和長時能量計算模塊307輸出的當前語音電平的差值得出調(diào)整增益，并將調(diào)整增益輸出到輸入信號調(diào)整模塊310。
圖4是本發(fā)明進行語音電平調(diào)整的流程圖，如圖4所示，本發(fā)明進行語音電平調(diào)整的步驟如下步驟401、判斷系統(tǒng)是否配置有固定增益，若是，執(zhí)行步驟402；否則，執(zhí)行步驟405。
步驟402、根據(jù)系統(tǒng)配置的固定增益，對輸入信號進行固定電平調(diào)整。
步驟403、判斷經(jīng)固定電平調(diào)整后的輸入信號是否達到預(yù)定要求，若是，執(zhí)行步驟404；否則，執(zhí)行步驟405。
步驟404、保持當前的固定電平調(diào)整不變。
步驟405、根據(jù)設(shè)定的期望電平，對輸入信號進行自動電平調(diào)整。
對輸入信號進行自動電平調(diào)整，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)整速率不變的自動電平調(diào)整方法，也可以采用如圖5所示的可變速率的自動電平調(diào)整方法。
圖5是本發(fā)明對某語音信號進行可變速率的自動電平調(diào)整的流程圖，假定該語音信號的快速調(diào)整完成時間為T。如圖5所示，本發(fā)明進行自動電平調(diào)整的步驟如下步驟501、計算信號的短時能量Es及其對應(yīng)的信號電平LEs。
步驟502、跟蹤信號在一定時間范圍內(nèi)短時能量Es的最大值EsM，設(shè)EsM對應(yīng)的信號電平為LEsM。
步驟503更新信號的噪聲門限LNT＝LEsM。
步驟504分別比較LNT與最大鉗制電平LNTMax、LNT與最小鉗制電平LNTMm，若LNT＞LNTMax，則LNT＝LNTMax，并執(zhí)行步驟506；若LNT＜LNTMm，則LNT＝LNTMm，并執(zhí)行步驟506；否則，直接執(zhí)行步驟505。
步驟505保持LNT不變。
步驟506比較當前信號電平LEs與LNT，若LEs＜LNT，執(zhí)行步驟507；否則，執(zhí)行步驟508。
步驟507判定當前信號為噪聲，并保持增益不變，本流程結(jié)束。
步驟508判定當前信號為語音。
步驟509開始計時，并判斷語音累積時間是否小于語音快速調(diào)整完成時間T，若是，執(zhí)行步驟510；否則，執(zhí)行步驟511。
步驟510計算長時能量El(k)＝r*Es+(1-r)*El(k-1)及其對應(yīng)的語音電平LEl，其中El(k)為當前段的長時能量，r為短時能量在當前段長時能量中的累積比重，El(k-1)為前一次的長時能量。然后轉(zhuǎn)至步驟512。
步驟511計算長時能量El(k)＝(r-Δr)*Es+(1-r+Δr)*El(k-1)及其對應(yīng)的語音電平LEl。Δr為短時能量在當前段長時能量中的累積比重的減少值。隨著語音時間的增加，逐漸增大Δr的值，直到Δr的幅度達到語音穩(wěn)定狀態(tài)下的調(diào)整速率。
步驟512計算調(diào)整增益的值G＝Le-LEl。其中，Le為期望電平。
步驟513比較G與最大鉗制增益GMax，若G＞GMax，執(zhí)行步驟514；否則，執(zhí)行步驟515。
步驟514G＝GMax。
步驟515保持當前G不變。
圖6為具體實施例中采用本發(fā)明可變速率的自動電平調(diào)整方法的自動增益變化曲線示意圖，圖6的橫坐標為調(diào)整時間，縱坐標為調(diào)整增益。從圖6可以看出，自動增益在開始時上升較快，一定時間后漸趨平穩(wěn)。這是因為在語音開始時，語音信號的電平較小，所以在語音開始后的一定時間內(nèi)，將短時能量在長時能量中的累積比重設(shè)在較大值上，達到對語音電平進行快速調(diào)整的目的，使語音在較短時間內(nèi)達到期望電平；此后語音電平漸趨平穩(wěn)，就減小短時能量在長時能量中的累積比重，以減慢語音電平調(diào)整的速度。本實施例的感知評估語音質(zhì)量測試(PESQ，Perceptual Evaluation of SpeechQuality)結(jié)果為4.497，原語音信號的PESQ為4.5，可以看出，采用本發(fā)明后的語音與原語音之間有很高的匹配率，從而證明了本發(fā)明方法的有效性。
以上所述僅為本發(fā)明的過程及方法實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種語音電平調(diào)整裝置，其特征在于，該裝置包括固定電平調(diào)整模塊、反饋模塊、自動電平調(diào)整模塊和輸入信號調(diào)整模塊，其中，固定電平調(diào)整模塊，用于保存語音電平的固定增益，并將固定增益分別輸出到輸入信號調(diào)整模塊以及自動電平調(diào)整模塊；反饋模塊，用于對輸入信號調(diào)整模塊的輸出進行監(jiān)測，當輸入信號調(diào)整模塊的輸出沒有達到預(yù)定要求，啟動自動電平調(diào)整模塊；自動電平調(diào)整模塊，當沒有接收到固定電平調(diào)整模塊的輸出時，或者當接收到反饋模塊的啟動時，根據(jù)接收的輸入語音信號，計算當前電平調(diào)整的增益，將增益輸出到輸入信號調(diào)整模塊；輸入信號調(diào)整模塊，根據(jù)固定電平調(diào)整模塊和自動電平調(diào)整模塊的輸出對輸入信號進行調(diào)整，并將調(diào)整后的輸入信號輸出到反饋模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括短時能量計算模塊、噪聲門限確定模塊、信號狀態(tài)判斷模塊、速率調(diào)整模塊、長時能量計算模塊、期望電平輸入模塊、調(diào)整增益估計模塊，其中，短時能量計算模塊，根據(jù)接收的輸入信號，計算輸入信號的短時能量和該短時能量對應(yīng)的信號電平，將短時能量輸出到長時能量計算模塊，將所述信號電平輸出到信號狀態(tài)判斷模塊；噪聲門限確定模塊，用于保存噪聲門限，并將噪聲門限輸出到信號狀態(tài)判斷模塊；信號狀態(tài)判斷模塊，根據(jù)所述噪聲門限和所述短時能量計算模塊輸出的信號電平判斷當前輸入信號是語音還是噪聲，若信號電平小于噪聲門限，則判定當前輸入信號為噪聲，并將判斷結(jié)果輸出到調(diào)整增益估計模塊；否則，判定當前輸入信號為語音，啟動速率調(diào)整模塊；速率調(diào)整模塊，當接收到所述信號狀態(tài)判斷模塊輸出的啟動指令時，開始對語音的累積時間計時，當語音的累積時間達到語音快速調(diào)整完成的時間時，減少短時能量在長時能量中的累積比重，并將累積比重的減少值輸出到長時能量計算模塊，當語音的累積時間未達到語音快速調(diào)整完成的時間時，保持短時能量在長時能量中的累積比重不變；長時能量計算模塊，根據(jù)所述輸入信號的短時能量和前一次的長時能量，以及速率調(diào)整模塊輸出的累積比重減少值計算當前語音信號的長時能量，根據(jù)此長時能量計算出當前語音電平，將當前語音電平輸出到調(diào)整增益估計模塊；期望電平輸入模塊，用于保存期望電平，并將期望電平輸出到調(diào)整增益估計模塊；調(diào)整增益估計模塊，根據(jù)期望電平與所述長時能量計算模塊輸出的當前語音電平，計算兩者的差值得到調(diào)整增益，并將調(diào)整增益輸出到輸入信號調(diào)整模塊；當接收到信號狀態(tài)判斷模塊的輸出為噪聲時，保持當前調(diào)整增益不變。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括短時能量最大值計算模塊，該模塊用于搜索短時能量計算模塊輸出的短時能量在一定時間內(nèi)的最大值，計算出該短時能量最大值對應(yīng)的信號電平，并將此信號電平作為新的噪聲門限輸出到噪聲門限確定模塊。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括鉗制電平輸入模塊，用于保存噪聲門限的最大鉗制電平和最小鉗制電平，并將最大鉗制電平和最小鉗制電平輸出到噪聲門限確定模塊；所述噪聲門限確定模塊進一步包括，當噪聲門限超過鉗制電平的上限時，將當前噪聲門限的值設(shè)為鉗制電平上限的值；當噪聲門限低于鉗制電平的下限時，將當前噪聲門限的值設(shè)為鉗制電平下限的值。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述自動電平調(diào)整模塊進一步包括最大鉗制增益輸入模塊，用于保存最大鉗制增益，并將最大鉗制增益輸出到調(diào)整增益估計模塊；所述調(diào)整增益估計模塊進一步包括，當調(diào)整增益大于最大鉗制增益時，以最大鉗制增益代替調(diào)整增益。
6.一種語音電平調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括，判斷輸入信號是否進行了固定增益調(diào)整，若是，判斷經(jīng)固定電平調(diào)整后的輸入信號的電平是否達到預(yù)定要求，若達到預(yù)定要求，則保持當前的固定電平調(diào)整；如果未達到預(yù)定要求，對輸入信號進行自動電平調(diào)整；如果輸入信號未進行固定增益調(diào)整，則直接對輸入信號進行自動電平調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自動電平調(diào)整步驟包括，101、計算輸入信號的短時能量及其對應(yīng)的信號電平；102、判斷步驟101中的信號電平是否小于噪聲門限，若是，則判定當前信號為噪聲，保持當前增益不變，然后結(jié)束本流程；否則，判定當前輸入信號為語音，并開始對語音累積時間計時，判斷語音累積時間是否小于語音快速調(diào)整完成時間，若是，根據(jù)短時能量和前一次的長時能量計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平；否則，根據(jù)短時能量、前一次的長時能量以及短時能量在長時能量中的累積比重的減少值計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平；103、根據(jù)調(diào)整增益為期望電平與語音電平的差值，計算調(diào)整增益。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟102中，所述根據(jù)短時能量和前一次的長時能量計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平包括，所述長時能量等于r與短時能量的乘積加上1-r與前一次的長時能量的乘積，其中，r為短時能量在長時能量中的累積比重；所述根據(jù)短時能量、前一次的長時能量以及短時能量在長時能量中的累積比重的減少值計算當前長時能量以及該長時能量對應(yīng)的當前語音電平包括，所述長時能量為r-Δr與短時能量的乘積加上1-r+Δr與前一次的長時能量的乘積，其中，Δr為短時能量在長時能量中的累積比重的減少值。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟101之后、步驟102之前進一步包括，跟蹤一定時間內(nèi)短時能量的最大值，計算此短時能量最大值對應(yīng)的信號電平，并以此信號電平代替原來的噪聲門限。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟101之后、步驟102之前進一步包括，分別比較噪聲門限與最大鉗制電平、噪聲門限與最小鉗制電平，若噪聲門限大于最大鉗制電平，則將最大鉗制電平作為當前噪聲門限，若噪聲門限小于最小鉗制電平，則將最小鉗制電平作為當前噪聲門限，否則，保持噪聲門限不變。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟103之后進一步包括，判斷調(diào)整增益是否大于最大鉗制增益，若是，調(diào)整增益等于最大鉗制增益；否則，保持調(diào)整增益不變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種語音電平調(diào)整裝置，該裝置包括固定電平調(diào)整模塊、反饋模塊、自動電平調(diào)整模塊和輸入信號調(diào)整模塊。本發(fā)明同時公開了一種語音電平調(diào)整方法，當系統(tǒng)配置有固定增益時，對輸入信號進行固定電平調(diào)整；當系統(tǒng)沒有配置固定增益或經(jīng)固定電平調(diào)整后的輸入信號沒有達到預(yù)定要求時，對輸入信號進行自動電平調(diào)整，且根據(jù)人通話過程中語音的變化規(guī)律，通過改變短時能量在長時能量中的累積比重，實現(xiàn)了可變速率的自動電平調(diào)整。本發(fā)明裝置和方法彌補了采用單一調(diào)整方式的語音電平調(diào)整裝置的不足，提高了系統(tǒng)的語音質(zhì)量。
文檔編號G10L15/20GK1766991SQ20041008840
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者覃景繁, 董曉宏, 張曉楓 申請人:華為技術(shù)有限公司