專利名稱：用于語音通信的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本公開涉及語音通信系統(tǒng)和語音通信方法，更具體地講，涉及這樣一種語音通信系統(tǒng)和語音通信方法以及聲音質(zhì)量改進設備及其操作方法，該語音通信系統(tǒng)和語音通信方法能夠通過經(jīng)由基于考慮發(fā)送頻率響應(SFR)不同地設置權(quán)重的增益函數(shù)的修正的譜減技術(spectrum subtraction technique)改進語音信號的聲音質(zhì)量,來抑制增強頻帶中由SFR特性引起的音樂噪聲殘留并確保減弱頻帶中的語音疏散(voice evacuation)。
背景技術：
在現(xiàn)實生活中，背景噪聲污染純語音，并使諸如移動電話、語音識別、語音編碼、說話人識別等的語音通信系統(tǒng)的能力變差。因此，隨著時間推移進行了有關改進聲音質(zhì)量以減少噪聲影響并增強系統(tǒng)能力的研究，其重要性目前引起了很多注意。此外，在各種聲音質(zhì)量改進方法當中，譜減法(SS)是由于其低成本和易于實現(xiàn)而廣泛用于單信道的典型方法。然而，譜減法的一個主要缺點在于，通過譜減法改進的語音中仍留有與新的偽聲對應的音樂噪聲。音樂噪聲是指通過將估計的噪聲評價為低于原始噪聲而生成的隨機頻率分量，另外還指由于在頻譜圖中在時間和頻率軸上殘留的音樂噪聲不連續(xù)地擴展而在感覺上干擾收聽者的音調(diào)。在這方面，為了抑制音樂噪聲的殘留，已提出了基于增益函數(shù)的譜減法。然而，已知的是，大多數(shù)提出的方法是非靜態(tài)的，無法在低信噪比(SNR)的噪聲環(huán)境中改進聲音質(zhì)量。這是因為改進的語音仍具有音樂噪聲或無法提供可靠的語音可懂度(speechintelligibility)。因此，使用基于增益函數(shù)的譜減法(SS)的聲音質(zhì)量改進的成功與否可根據(jù)準確的增益函數(shù)設置來確定，通過該增益函數(shù)設置，產(chǎn)生較小的語音信號損失，并且抑制了音樂噪聲的殘留。此外，語音通信系統(tǒng)廣泛使用發(fā)送頻率響應(SFR)濾波功能，該SFR濾波功能增強或減弱特定頻帶的響應，以便通過針對所提供的語音信號提供平坦的頻率響應模式來盡可能多地再現(xiàn)對應的語音。當通過基于增益函數(shù)的譜減(SS)法改進的語音通過SFR濾波功能進行濾波時，在增強的頻帶中，不僅增強了語音，而且增強了噪聲，因此收聽者聽到較大噪聲，相反在減弱的頻帶中，不僅減弱了語音，而且減弱了噪聲，因此向收聽者提供的語音可懂度較低。因此，本公開提供了一種基于根據(jù)發(fā)送頻率響應特性不同地設置權(quán)重的增益函數(shù)的修正的譜減(SS)法，該譜減法在語音通信系統(tǒng)中增強或減弱特定頻帶的響應。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本公開致力于解決上述問題，本發(fā)明的目的在于通過經(jīng)由基于考慮發(fā)送頻率響應(SFR)特性不同地設置權(quán)重的增益函數(shù)的修正的譜減法改進語音信號的聲音質(zhì)量，來抑制殘留音樂噪聲并確保語音可懂度。所述目的通過提供一種語音通信系統(tǒng)和語音通信方法來實現(xiàn)，在該語音通信系統(tǒng)和語音通信方法中，聲音質(zhì)量改進設備針對基于設置給所述系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重(subtractionweight),基于針對各個所述子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，并通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進從外部提供的語音信號的聲音質(zhì)量，并且頻率響應濾波設備根據(jù)預設的頻率響應特性對從所述聲音質(zhì)量改進設備提供的語音信號進行濾波，并輸出經(jīng)濾波的語音信號。本發(fā)明的另一目的在于通過基于考慮發(fā)送頻率響應(SFR)特性不同地設置權(quán)重的增益函數(shù)的修正的譜減法來改進語音信號的聲音質(zhì)量。所述目的通過提供一種聲音質(zhì)量改進設備以及該聲音質(zhì)量改進設備的操作方法來實現(xiàn)，該聲音質(zhì)量改進設備針對基于設置給所述系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，基于針對各個所述子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，并通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進從外部提供的語音信號的聲音質(zhì)量。問題解決手段根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種語音通信系統(tǒng)。該語音通信系統(tǒng)包括:聲音質(zhì)量改進設備，其被構(gòu)造為針對基于設置給所述系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，被構(gòu)造為基于針對各個所述子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，并被構(gòu)造為通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進從外部提供的語音信號的聲音質(zhì)量；以及頻率響應濾波設備，其被構(gòu)造為根據(jù)預設的頻率響應特性對從所述聲音質(zhì)量改進設備提供的語音信號進行濾波，并被構(gòu)造為輸出經(jīng)濾波的語音信號。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了 一種聲音質(zhì)量改進設備。所述設備包括:信號接收器，其被構(gòu)造為接收從外部提供的語音信號；子頻帶分割器，其被構(gòu)造為根據(jù)設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性將頻帶分割成多個子頻帶；增益函數(shù)計算器，其被構(gòu)造為針對所述分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并基于針對各個所述子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；以及聲音質(zhì)量改進單元，其被構(gòu)造為通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進語音信號的聲音質(zhì)量。所述增益函數(shù)計算器可根據(jù)預定義的權(quán)重設置策略針對基于所述特定頻率響應特性分割的各個所述子頻帶設置不同的減法權(quán)重。所述增益函數(shù)計算器可基于根據(jù)預設的節(jié)點分割策略對所述頻帶進行分割的多個節(jié)點，確定語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過預設的噪聲閾值，并根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇對應的減法權(quán)重并分配所選擇的減法權(quán)重。根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點，當所述對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時，所述增益函數(shù)計算器可根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第一子頻帶對應的減法權(quán)重，當所述對應節(jié)點被包括在第二子頻帶區(qū)域中時，所述增益函數(shù)計算器可根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第二子頻帶對應的減法權(quán)重，并且當所述對應節(jié)點未被包括在所述第一子頻帶區(qū)域和所述第二子頻帶區(qū)域這二者中時，所述增益函數(shù)計算器可根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配特定的最大減法權(quán)重。所述增益函數(shù)計算器可根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點的語音信號，基于所分配的減法權(quán)重和與所述對應節(jié)點對應的語音信號的噪聲量中的至少一個計算增益函數(shù)。所述增益函數(shù)計算器可根據(jù)作為確定語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過所述預設的噪聲閾值的結(jié)果，被確定為等于或小于所述噪聲閾值的對應節(jié)點的語音信號，來計算與所述對應節(jié)點對應的語音信號的增益函數(shù)。所述設備還可包括幀確定器，其被構(gòu)造為基于由所述聲音質(zhì)量改進單元對語音信號的前一幀執(zhí)行的聲音質(zhì)量改進執(zhí)行程度信息，來確定語音信號的當前幀是類語音幀還是類噪聲中貞?；谒鰩_定器的確定結(jié)果，當語音信號的當前幀是類語音幀時，所述增益函數(shù)計算器可以是基于依據(jù)所述類語音幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類語音幀預設的所述噪聲閾值的，并且當語音信號的當前幀是類噪聲幀時，所述增益函數(shù)計算器可以是基于依據(jù)所述類噪聲幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類噪聲幀預設的噪聲閾值的。所述聲音質(zhì)量改進單元可基于由所述增益函數(shù)計算器計算的根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，針對對應的增益函數(shù)超過預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了對應的增益函數(shù)的聲音質(zhì)量改進，并且針對對應的增益函數(shù)沒有超過所述預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了所述頻譜平滑系數(shù)β的聲音質(zhì)量改進。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種語音通信方法。該語音通信方法包括以下步驟:由聲音質(zhì)量改進設備接收語音信號；由所述聲音質(zhì)量改進設備針對基于設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，基于針對各個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；由所述聲音質(zhì)量改進設備通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進所述語音信號的聲音質(zhì)量；以及由頻率響應濾波設備根據(jù)預設的頻率響應特性對從所述聲音質(zhì)量改進設備提供的語音信號進行濾波，并輸出經(jīng)濾波的語音信號。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種操作聲音質(zhì)量改進設備的方法，該方法包括以下步驟:接收從外部提供的語音信號；根據(jù)設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性將頻帶分割成多個子頻帶；針對所述分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并基于針對各個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；以及通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進語音信號的聲音質(zhì)量。計算增益函數(shù)的步驟可包括以下步驟:根據(jù)預定義的權(quán)重設置策略針對基于所述特定頻率響應特性分割的各個子頻帶設置不同的減法權(quán)重。計算增益函數(shù)的步驟可包括以下步驟:基于根據(jù)預設的節(jié)點分割策略對所述頻帶進行分割的多個節(jié)點，確定語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過預設的噪聲閾值，并根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇對應的減法權(quán)重并分配所選擇的減法權(quán)重。根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點，計算增益函數(shù)的步驟可包括以下步驟:當所述對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時，根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第一子頻帶對應的減法權(quán)重，當所述對應節(jié)點被包括在第二子頻帶區(qū)域中時，根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第二子頻帶對應的減法權(quán)重，并且當所述對應節(jié)點未被包括在所述第一子頻帶區(qū)域和所述第二子頻帶區(qū)域這二者中時，根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配特定的最大減法權(quán)重。計算增益函數(shù)的步驟可包括以下步驟:根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點的語音信號，基于所分配的減法權(quán)重和與所述對應節(jié)點對應的語音信號的噪聲量中的至少一個計算增益函數(shù)。計算增益函數(shù)的步驟可包括以下步驟:根據(jù)作為確定語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過所述預設的噪聲閾值的結(jié)果，被確定為等于或小于所述噪聲閾值的對應節(jié)點的語音信號，計算與所述對應節(jié)點對應的語音信號的增益函數(shù)。所述方法還可包括以下步驟:通過基于在改進聲音質(zhì)量的步驟中對語音信號的前一幀執(zhí)行的聲音質(zhì)量改進執(zhí)行程度信息確定語音信號的當前幀是類語音幀還是類噪聲幀，來確定中貞?；诖_定當前幀的步驟的確定結(jié)果，計算增益函數(shù)的步驟可包括以下步驟:當語音信號的當前幀是類語音幀時，基于依據(jù)所述類語音幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類語音幀預設的所述噪聲閾值，并且當語音信號的當前幀是類噪聲幀時，基于依據(jù)所述類噪聲幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類噪聲幀預設的所述噪聲閾值。改進聲音質(zhì)量的步驟可包括以下步驟:基于由所述增益函數(shù)計算器計算出的根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，針對對應的增益函數(shù)超過預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了所述對應的增益函數(shù)的聲音質(zhì)量改進，針對對應的增益函數(shù)沒有超過所述預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了所述頻譜平滑系數(shù)β的聲音質(zhì)量改進。發(fā)明效果根據(jù)依照本發(fā)明的實施方式的語音通信系統(tǒng)和語音通信方法，可通過基于考慮發(fā)送頻率響應不同地設置的增益函數(shù)的修正的譜減法改進語音信號的聲音質(zhì)量，來抑制增強頻帶中可能由SFR特性引起的殘留音樂噪聲并確保弱頻帶中的語音可懂度。


圖1是示出一般發(fā)送頻率響應的模式的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的語音通信系統(tǒng)的構(gòu)造圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的聲音質(zhì)量改進設備的框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的語音通信方法的控制流程的流程圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的聲音質(zhì)量改進設備的操作方法的控制流程圖。
具體實施例方式以下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的語音通信系統(tǒng)。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的語音通信系統(tǒng)包括:聲音質(zhì)量改進設備200，其被構(gòu)造為針對基于設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，基于針對各個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，并通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進從外部提供的語音信號的聲音質(zhì)量；以及頻率響應濾波設備300，其被構(gòu)造為根據(jù)預設的頻率響應特性對從聲音質(zhì)量改進設備200提供的語音信號進行濾波，并輸出經(jīng)濾波的語音信號。下面，在詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的語音通信系統(tǒng)之前，將參照圖1描述一般發(fā)送頻率響應模式。如圖1所示，根據(jù)語音通信系統(tǒng)中通常使用的發(fā)送頻率響應(SFR)濾波功能的SFR，可識別出根據(jù)發(fā)送頻率響應特性，特定頻帶的響應被增強，或者另一特定頻帶被減弱。具體地講，可識別出與另一頻帶相比，在0.6kHz至3.5kHz范圍內(nèi)的頻帶中，響應相對進一步地增強。如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的語音通信系統(tǒng)還采用具有對應的頻率響應特性的頻率響應濾波設備300。下面，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的語音通信系統(tǒng)的詳細描述中，聲音質(zhì)量改進設備200檢測設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性，即，設置給頻率響應濾波設備300的發(fā)送頻率響應(SFR)特性，并針對基于所檢測到的SFR特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重。另外，聲音質(zhì)量改進設備200基于針對各個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)。聲音質(zhì)量改進設備200接收從信號發(fā)送/接收設備100提供的語音信號，所述信號發(fā)送/接收設備100用于從外部接收信號。另外，如上所述，聲音質(zhì)量改進設備200通過反映根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)送頻率響應特性計算的針對各個頻帶的增益函數(shù)來改進從外部(即，信號發(fā)送/接收設備100)提供的語音
信號的聲音質(zhì)量。然后，聲音質(zhì)量改進設備200可通過基于增益函數(shù)(根據(jù)發(fā)送頻率響應特性不同地設置權(quán)重)的修正的譜減法來改進語音信號的聲音質(zhì)量，并將經(jīng)改進的語音信號提供給頻率響應濾波設備300。頻率響應濾波設備300根據(jù)預設的頻率響應特性對從聲音質(zhì)量改進設備200提供的語音信號進行濾波，并將經(jīng)濾波的語音信號輸出給輸出設備400。這里，優(yōu)選的是，頻率響應濾波設備300具有發(fā)送頻率響應(SFR)特性，該發(fā)送頻率響應(SFR)特性增強或減弱特定頻帶的響應，以便通過向所提供的語音信號提供平坦的頻率響應模式，來通過輸出設備400盡可能準確地再現(xiàn)對應的語音。設置給頻率響應濾波設備300的發(fā)送頻率響應特性可以是由系統(tǒng)用戶選擇性地改變/設置的信息或者固定地設置而不改變的信息。因此，頻率響應濾波設備300根據(jù)設置的發(fā)送頻率響應特性對從聲音質(zhì)量改進設備200提供的語音信號進行濾波(增強或減弱特定頻帶的響應)，并將語音信號輸出給輸出設備400。因此，從頻率響應濾波設備300輸出的SFR響應根據(jù)發(fā)送頻率響應特性在特定頻帶處增強或減弱。這里，輸出設備400可包括揚聲器。下面將參照圖3描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的聲音質(zhì)量改進設備200的詳細構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的聲音質(zhì)量改進設備200包括:信號接收器210，其被構(gòu)造為接收從外部提供的語音信號；子頻帶分割器220，其被構(gòu)造為根據(jù)設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性將頻帶分割成多個子頻帶；增益函數(shù)計算器230，其被構(gòu)造為針對所述多個分割的子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并被構(gòu)造為基于針對各個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；以及聲音質(zhì)量改進單元240，其被構(gòu)造為通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進語音信號的聲音質(zhì)量。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的聲音質(zhì)量改進設備200還可包括巾貞確定器250,其被構(gòu)造為基于由聲音質(zhì)量改進單兀240對語音信號的前一巾貞執(zhí)行的聲音質(zhì)量改進執(zhí)行程度信息，來確定語音信號的當前幀是類語音幀(SF)還是類噪聲幀(NF)。信號接收器210接收從外部(即，信號發(fā)送/接收設備100)提供的語音信號。子頻帶分割器220根據(jù)設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性將頻帶分割成多個子頻帶。換言之，子頻帶分割器220可檢測設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性(S卩，設置給包括在系統(tǒng)中的頻率響應濾波設備300的發(fā)送頻率響應特性)，并根據(jù)所檢測到的發(fā)送頻率響應特性將整個頻帶分割成多個子頻帶。增益函數(shù)計算器230針對由子頻帶分割器220分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并基于針對設置的各個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)。更具體地講，增益函數(shù)計算器230通過預定義的權(quán)重設置策略根據(jù)由子頻帶分割器220分割的所述多個子頻帶不同地設置減法權(quán)重。例如，當基于幀確定器250的確定結(jié)果，此時接收到的語音信號的當前幀是類語音幀時，增益函數(shù)計算器230可通過根據(jù)由子頻帶分割器220分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶不同地設置減法權(quán)重的權(quán)重設置策略，針對各個子頻帶設置與類語音幀對應的減法權(quán)重kSF。另外，當基于幀確定器250的確定結(jié)果，此時接收的語音信號的當前幀是類噪聲幀時，增益函數(shù)計算器230可通過根據(jù)由子頻帶分割器220分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶不同地設置減法權(quán)重的權(quán)重設置策略，針對各個子頻帶設置與類噪聲幀對應的減法權(quán)重kNF。這里，減法權(quán)重對應于被設置為確定類語音子頻帶或類噪聲子頻帶中的噪聲減法信息的權(quán)重。另外，增益函數(shù)計算器230基于針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重計算根據(jù)特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)。更具體地講，增益函數(shù)計算器230基于根據(jù)預設的節(jié)點分割策略從頻帶分割出的多個節(jié)點，確定語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過預設的噪聲閾值，并且根據(jù)被確定為超過噪聲閾值的對應節(jié)點從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇并分配對應的減法權(quán)重。S卩，增益函數(shù)計算器230根據(jù)預設的節(jié)點分割策略將整個頻帶分割成多個節(jié)點。另外，將描述語音信號的當前幀為類語音幀的情況。當確定語音信號的當前幀為類語音幀時，增益函數(shù)計算器230識別與預設的類語音幀對應的噪聲閾值SFth,并基于多個分割的節(jié)點根據(jù)噪聲閾值SFth在語音信號的當前幀中確定與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量UmsnM (j)是否超過與類語音幀對應的噪聲閾值SFth。這里，i表示語音信號的巾貞索引，j表示從整個頻帶窗口(frequency band bin) 2P分割出的2P節(jié)點當中的節(jié)點2P_P的索引，即，節(jié)點索引。這里，P表示用于確定FFT點的索弓I，P表示用于確定節(jié)點數(shù)的索引。增益函數(shù)計算器230可根據(jù)作為確定語音信號的噪聲量是否超過噪聲閾值的結(jié)果而被確定為超過噪聲閾值的對應節(jié)點，從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇并分配對應的減法權(quán)重kSF。例如，當根據(jù)被確定為超過噪聲閾值SFth的對應節(jié)點，對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時(例如，JXSFRsb(O))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配與第一子頻帶對應的減法權(quán)重。這里，SFRsb(I)表示根據(jù)發(fā)送頻率響應(SFR)特性的子頻帶的節(jié)點數(shù)，SB表示子頻帶的大小，I是根據(jù)由系統(tǒng)提供的發(fā)送頻率響應(SFR)特性，存在于從全部節(jié)點2P_P分割出的子頻帶內(nèi)的頻譜位置索引。當對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時(例如，j〈SFRSB(0)),增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配與第一子頻帶(S卩，子頻帶(I (O)))對應的減法權(quán)重kSF(0)。這里，根據(jù)發(fā)送頻率響應特性，分配減法權(quán)重kSF(0)的情況被確定為對應于弱頻帶，從而可對其進行分析以指派相對低的噪聲權(quán)重。另外，當根據(jù)被確定為超過噪聲閾值SFth的對應節(jié)點，對應節(jié)點不被包括在第一子頻帶區(qū)域中，而是被包括在第二子頻帶區(qū)域中時(例如，KSFRsb (I))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配與包括的對應子頻帶(I)對應的減法權(quán)重kSF(l)。另外，當根據(jù)被確定為超過噪聲閾值SFth的對應節(jié)點，對應節(jié)點不被包括在第一子頻帶區(qū)域和第二子頻帶區(qū)域這二者中時(例如，j ^ SFRsb(I))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配特定的最大減法權(quán)重kSF(L)。這里，根據(jù)發(fā)送頻率響應特性，分配減法權(quán)重kSF(L)的情況被確定為對應于增強頻帶，從而可對其進行分析以指派相對高的噪聲權(quán)重。如上所述，在根據(jù)被確定為超過噪聲閾值的對應節(jié)點從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇并分配對應減法權(quán)重之后，增益函數(shù)計算器230可基于根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配的減法權(quán)重和對應節(jié)點的語音信號的噪聲量中的至少一個計算增益函數(shù)。S卩，增益函數(shù)計算器230可計算如下的增益函數(shù)。GrR(k) = l-(l + kSF)UmmrJj)此外，作為基于噪聲閾值SFth確定語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量Umsl^iU)是否超過與類語音幀對應的噪聲閾值SFth的結(jié)果，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)噪聲量被確定為等于或小于噪聲 閾值SFth的對應節(jié)點的語音信號，來計算與對應節(jié)點對應的語音信號的增益函數(shù)。
S卩，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)語音信號的噪聲量Umsmii (j)被確定為等于或小于噪聲閾值SFth的對應節(jié)點的語音信號，來計算如下的增益函數(shù)。G^fr(k) = 1-Umsm iU)此外，將描述語音信號的當前幀為類噪聲幀的情況。當確定語音信號的當前幀為類噪聲幀時，增益函數(shù)計算器230識別與預設的類噪聲幀對應的噪聲閾值NFth,并基于多個分割的節(jié)點根據(jù)噪聲閾值NFth在語音信號的當前幀中確定與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量UmsnM (j)是否超過與類噪聲幀對應的噪聲閾值NFth。因此，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)作為確定是否超過噪聲閾值的結(jié)果被確定為超過噪聲閾值的對應節(jié)點，從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇并分配對應的減法權(quán)軍:kNF。例如，當根據(jù)被確定為超過噪聲閾值NFth的對應節(jié)點，對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時(例如，JXSFRsb(O))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配與第一子頻帶對應的減法權(quán)重。因此，當對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時(例如，j〈SFRSB(0))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配與第一子頻帶(即，子頻帶(I (O)))對應的減法權(quán)重kNF(0)。這里，根據(jù)發(fā)送頻率響應特性，分配減法權(quán)重kNF(O)的情況被確定為對應于弱頻帶，從而可對其進行分析以指派相對低的噪聲權(quán)重。另外，當根據(jù)被確定為超過噪聲閾值NFth的對應節(jié)點，對應節(jié)點不被包括在第一子頻帶區(qū)域中，而是被包括在第二子頻帶區(qū)域中時(例如，KSFRsb (I))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配與對應子頻帶(I)對應的減法權(quán)重kNF(l)。
`
另外，當根據(jù)被確定為超過噪聲閾值NFth的對應節(jié)點，對應節(jié)點不被包括在第一子頻帶區(qū)域和第二子頻帶區(qū)域這二者中時(例如，j ^ SFRsb(I))，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配特定的最大減法權(quán)重kNF(L)。這里，根據(jù)發(fā)送頻率響應特性，分配減法權(quán)重kNF(L)的情況被確定為對應于增強頻帶，從而可對其進行分析以指派相對高的噪聲權(quán)重。如上所述，在根據(jù)被確定為超過噪聲閾值的對應節(jié)點從針對各個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇并分配對應的減法權(quán)重之后，增益函數(shù)計算器230可基于根據(jù)對應節(jié)點的語音信號分配的減法權(quán)重和對應節(jié)點的語音信號的噪聲量中的至少一個計算增益函數(shù)。S卩，增益函數(shù)計算器230可計算如下的增益函數(shù)。Gr(k) = lHl + kNF)UmsnrJ(j)此外，作為基于噪聲閾值NFth確定在語音信號的當前幀中，與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量Umsm，i(j)是否超過與類噪聲幀對應的噪聲閾值NFth的結(jié)果，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)噪聲量被確定為等于或小于噪聲閾值NFth的對應節(jié)點的語音信號，來計算與對應的節(jié)點對應的語音信號的增益函數(shù)。S卩，增益函數(shù)計算器230可根據(jù)噪聲量UmsnU (j)被確定為等于或小于噪聲閾值NFth的對應節(jié)點的語音信號，計算如下的增益函數(shù)。GrR(k) = 1-UmjU)聲音質(zhì)量改進單元240通過反映由增益函數(shù)計算器230計算出的增益函數(shù)來改進語音信號的聲音質(zhì)量。具體地講，聲音質(zhì)量改進單元240基于由增益函數(shù)計算器230計算的根據(jù)特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，通過反映對應的增益函數(shù)來改進對應的增益函數(shù)超過平滑系數(shù)β的語音信號的聲音質(zhì)量，通過反映頻譜平滑系數(shù)β來改進對應的增益函數(shù)沒有超過平滑系數(shù)β的語音信號的聲音質(zhì)量。換言之，聲音質(zhì)量改進單元240可通過下式(I)反映由增益函數(shù)計算器230計算
出的增益函數(shù)，來改進語音信號的聲音質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種語音通信系統(tǒng)，該語音通信系統(tǒng)包括: 聲音質(zhì)量改進設備，其被構(gòu)造為針對基于設置給所述系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，被構(gòu)造為基于針對所述多個子頻帶中的每一個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，并被構(gòu)造為通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進從外部提供的語音信號的聲音質(zhì)量；以及 頻率響應濾波設備，其被構(gòu)造為根據(jù)預設的頻率響應特性對從所述聲音質(zhì)量改進設備提供的語音信號進行濾波，并被構(gòu)造為輸出經(jīng)濾波的語音信號。
2.一種聲音質(zhì)量改進設備，該聲音質(zhì)量改進設備包括: 信號接收器，其被構(gòu)造為接收從外部提供的語音信號； 子頻帶分割器，其被構(gòu)造為根據(jù)設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性將頻帶分割成多個子頻帶； 增益函數(shù)計算器，其被構(gòu) 造為針對所述分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并基于針對所述多個子頻帶中的每一個子頻帶的減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；以及 聲音質(zhì)量改進單元，其被構(gòu)造為通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進所述語音信號的聲音質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其中，所述增益函數(shù)計算器根據(jù)預定義的權(quán)重設置策略針對基于所述特定頻率響應特性分割的所述多個子頻帶中的每一個子頻帶設置不同的減法權(quán)重。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設備，其中，所述增益函數(shù)計算器基于根據(jù)預設的節(jié)點分割策略對所述頻帶進行分割的多個節(jié)點，確定所述語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過預設的噪聲閾值，并根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點從針對所述多個子頻帶中的每一個子頻帶設置的所述減法權(quán)重當中選擇對應的減法權(quán)重并分配所選擇的減法權(quán)重。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備，其中，根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的所述對應節(jié)點，當所述對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時，所述增益函數(shù)計算器根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第一子頻帶對應的減法權(quán)重， 當所述對應節(jié)點被包括在第二子頻帶區(qū)域中時，所述增益函數(shù)計算器根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第二子頻帶對應的減法權(quán)重， 并且當所述對應節(jié)點未被包括在所述第一子頻帶區(qū)域和所述第二子頻帶區(qū)域這二者中時，所述增益函數(shù)計算器根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配特定的最大減法權(quán)重。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備，其中，所述增益函數(shù)計算器根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的所述對應節(jié)點的語音信號，基于所分配的減法權(quán)重和與所述對應節(jié)點對應的語音信號的噪聲量中的至少一個計算所述增益函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備，其中，所述增益函數(shù)計算器根據(jù)作為確定所述語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過所述預設的噪聲閾值的結(jié)果而被確定為等于或小于所述噪聲閾值的對應節(jié)點的語音信號，來計算與所述對應節(jié)點對應的語音信號的增益函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的一項所述的設備，該設備還包括幀確定器，該幀確定器被構(gòu)造為基于由所述聲音質(zhì)量改進單元對所述語音信號的前一幀執(zhí)行的聲音質(zhì)量改進執(zhí)行程度信息，來確定所述語音信號的當前幀是類語音幀還是類噪聲幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設備，其中，基于所述幀確定器的確定結(jié)果，當所述語音信號的所述當前幀是所述類語音幀時，所述增益函數(shù)計算器是基于依據(jù)所述類語音幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類語音幀預設的所述噪聲閾值的，并且當所述語音信號的所述當前幀是所述類噪聲幀時，所述增益函數(shù)計算器是基于依據(jù)所述類噪聲幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類噪聲幀預設的噪聲閾值的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其中，所述聲音質(zhì)量改進單元基于由所述增益函數(shù)計算器計算的根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的所述增益函數(shù)，針對對應的增益函數(shù)超過預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了對應的增益函數(shù)的聲音質(zhì)量改進，并且針對對應的增益函數(shù)沒有超過所述預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了所述頻譜平滑系數(shù)β的聲音質(zhì)量改進。
11.一種語音通信方法，該語音通信方法包括以下步驟: 由聲音質(zhì)量改進設備接收語音信號；· 由所述聲音質(zhì)量改進設備針對基于設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并且基于針對所述多個子頻帶中的每一個子頻帶的所述減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；· 由所述聲音質(zhì)量改進設備通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進所述語音信號的聲音質(zhì)量；以及 由頻率響應濾波設備根據(jù)預設的頻率響應特性對從所述聲音質(zhì)量改進設備提供的語音信號進行濾波，并輸出經(jīng)濾波的語音信號。
12.—種操作聲音質(zhì)量改進設備的方法，該方法包括以下步驟: 接收從外部提供的語音信號； 根據(jù)設置給系統(tǒng)的特定頻率響應特性將頻帶分割成多個子頻帶； 針對所述分割的多個子頻帶中的每一個子頻帶設置減法權(quán)重，并基于針對所述多個子頻帶中的每一個子頻帶的所述減法權(quán)重計算根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)；以及 通過反映所計算出的增益函數(shù)來改進所述語音信號的聲音質(zhì)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，計算所述增益函數(shù)的步驟包括以下步驟:根據(jù)預定義的權(quán)重設置策略針對基于所述特定頻率響應特性分割的所述多個子頻帶中的每一個子頻帶設置不同的減法權(quán)重。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，計算所述增益函數(shù)的步驟包括以下步驟:基于根據(jù)預設的節(jié)點分割策略對所述頻帶進行分割的多個節(jié)點，確定所述語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過預設的噪聲閾值，并根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點從針對所述多個子頻帶中的每一個子頻帶設置的減法權(quán)重當中選擇對應的減法權(quán)重并分配所選擇的減法權(quán)重。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的對應節(jié)點，當所述對應節(jié)點被包括在第一子頻帶區(qū)域中時，根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第一子頻帶對應的減法權(quán)重， 當所述對應節(jié)點被包括在第二子頻帶區(qū)域中時，根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配與所述第二子頻帶對應的減法權(quán)重， 并且當所述對應節(jié)點未被包括在所述第一子頻帶區(qū)域和所述第二子頻帶區(qū)域這二者中時，根據(jù)所述對應節(jié)點的語音信號分配特定的最大減法權(quán)重。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，計算所述增益函數(shù)的步驟包括以下步驟:根據(jù)被確定為超過所述噪聲閾值的所述對應節(jié)點的語音信號，基于所分配的減法權(quán)重和與所述對應節(jié)點對應的語音信號的噪聲量中的至少一個計算所述增益函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，計算所述增益函數(shù)的步驟包括以下步驟:根據(jù)作為確定所述語音信號的當前幀中的與各個節(jié)點對應的語音信號的噪聲量是否超過所述預設的噪聲閾值的結(jié)果而被確定為等于或小于所述噪聲閾值的對應節(jié)點的語音信號，來計算與所述對應節(jié)點對應的語音信號的所述增益函數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的一項所述的方法，該方法還包括以下步驟:通過基于在改進聲音質(zhì)量的步驟中對所述語音信號的前一幀執(zhí)行的聲音質(zhì)量改進執(zhí)行程度信息確定所述語音信號的當前幀是類語音幀還是類噪聲幀，來確定幀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，基于確定所述當前幀的步驟的確定結(jié)果，計算所述增益函數(shù)的步驟包括以下步驟:當所述語音信號的所述當前幀是所述類語音幀時，基于依據(jù)所述類語音幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類語音幀預設的所述噪聲閾值，當所述語音信號的所述當前幀是所述類噪聲幀時，基于依據(jù)所述類噪聲幀而根據(jù)所述權(quán)重設置策略設置的針對各個子頻帶的所述減法權(quán)重和依據(jù)所述類噪聲幀預設的所述噪聲閾值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，改進聲音質(zhì)量的步驟包括以下步驟:基于由所述增益函數(shù)計算器計算出的根據(jù)所述特定頻率響應特性的針對各個頻帶的增益函數(shù)，針對對應的增益函數(shù)超過預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了所述對應的增益函數(shù)的聲音質(zhì)量改進，針對對應的增益函數(shù)沒有超過所述預定義的頻譜平滑系數(shù)β的語音信號，進行反映了所述頻譜平滑系數(shù)β的聲音質(zhì)量改進。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于語音通信的系統(tǒng)和用于語音通信的方法，該系統(tǒng)和該方法能夠通過基于在考慮發(fā)送頻率響應(SFR)特性的同時逐步設置權(quán)重的增益函數(shù)，利用修正的譜減法改進語音信號的聲音質(zhì)量，來有效地抑制增強頻帶中由于SFR的特性而出現(xiàn)的音樂噪聲，并且該系統(tǒng)和該方法能夠可靠地確保減弱頻帶中的語音可懂度。
文檔編號G10L21/02GK103189914SQ201180049920
公開日2013年7月3日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者樸圣水, 鄭盛日, 河東庚, 宋在勛 申請人:Sk電信有限公司, 傳索諾公司