專利名稱：一種語(yǔ)音背景噪聲的消除方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于語(yǔ)音通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種語(yǔ)音背景噪聲的消除方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展和日益普及，通信已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｂ?lián)絡(luò)交流的一種重 要手段，因此，人們對(duì)通話的語(yǔ)音質(zhì)量也提出了更高的要求，在實(shí)際通信中，通信用戶雙方 常常在一個(gè)嘈雜的背景環(huán)境下進(jìn)行通話。這時(shí)麥克風(fēng)接收的音頻信號(hào)中不僅包括通話者發(fā) 出的語(yǔ)音信號(hào)，還包括通話者周圍其它聲源發(fā)出的聲音信號(hào)，如他人語(yǔ)音信號(hào)、腳步聲、物 品碰撞聲、音樂(lè)、交通工具發(fā)出的聲音等噪聲信號(hào)，這些噪聲信號(hào)嚴(yán)重影響了通話者之間的 通話，因此，如何在保持高效去噪的同時(shí)使用較少的期間消除語(yǔ)音信號(hào)中混雜的噪聲信號(hào) 成為了許多公司關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)一般是采用模擬濾波器來(lái)消除語(yǔ)音背景噪聲，或者采用數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)來(lái)消除語(yǔ)音背景噪聲。但由于模擬濾波器僅僅過(guò)濾掉語(yǔ)音信號(hào)中不關(guān)注的高頻段部 分或者低頻段部分，從而其應(yīng)用范圍窄，難以消除與語(yǔ)音信號(hào)處在近似頻率段的噪聲信號(hào)。 而采用數(shù)字信號(hào)處理器消除語(yǔ)音背景噪聲，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、硬件成本高、功耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種語(yǔ)音背景噪聲的消除方法，旨在消除語(yǔ)音背景噪聲的 同時(shí)，以可變的增益增強(qiáng)語(yǔ)音信號(hào)的效果的問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種語(yǔ)音背景噪聲的消除方法，所述方法包括下述步驟A、對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音頻信號(hào)調(diào)制為占空比變化的脈 沖信號(hào)；B、將所述占空比變化的脈沖信號(hào)與預(yù)設(shè)的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生 音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；C、根據(jù)所述音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。本發(fā)明的另一目的在于提供一種語(yǔ)音背景噪聲的消除裝置，所述裝置還包括脈沖寬帶調(diào)制單元，用于對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音頻信號(hào) 調(diào)制為占空比變化的脈沖信號(hào)；可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元，用于將所述脈沖寬帶調(diào)制單元輸出的占空比變化的脈沖信號(hào) 與預(yù)設(shè)的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；消噪放大處理單元，用于根據(jù)所述可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)的可變?cè)鲆?信號(hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)采用PWM調(diào)制技術(shù)將含有語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)的音頻信 號(hào)的幅度變化轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)的占空比變化，通過(guò)將占空比變化的脈沖信號(hào)與具有固定占 空比的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生可變?cè)鲆嫘盘?hào)，根據(jù)該可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪 處理，以消除語(yǔ)音信號(hào)中混雜的噪聲信號(hào)，同時(shí)以可變的增益增強(qiáng)語(yǔ)音信號(hào)的效果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的語(yǔ)音背景噪聲的消除方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的對(duì)音頻信號(hào)及性能幅值處理的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的語(yǔ)音背景噪聲的消除裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的比較單元的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)采用PWM調(diào)制技術(shù)將含有語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)的音頻信 號(hào)的幅度變化轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)的占空比變化，通過(guò)將占空比變化的脈沖信號(hào)與具有固定占 空比的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生可變?cè)鲆嫘盘?hào)，根據(jù)該可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪 處理，以消除語(yǔ)音信號(hào)中混雜的噪聲信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音背景噪聲的消除。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的語(yǔ)音背景噪聲的消除方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如 下在步驟SlOl中，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)，將音頻信號(hào)調(diào)制為占空比變化的脈沖信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，接收的音頻信號(hào)可以為采集的音頻信號(hào)，也可以為從其他設(shè) 備傳輸過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)。由于說(shuō)話者所處的環(huán)境一般較為復(fù)雜，存在除說(shuō)話者以外的多種 發(fā)聲源，如周圍其他說(shuō)話者的聲音、周圍交通工具的聲音等，因此，接收的音頻信號(hào)中不僅 包括說(shuō)話者發(fā)出的語(yǔ)音信號(hào)，也包括說(shuō)話者周圍環(huán)境其他聲源發(fā)出的噪聲信號(hào)。其中接收 的音頻信號(hào)一般為交流音頻信號(hào)，且音頻信號(hào)中語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)的幅度一般不相同， 經(jīng)PWM調(diào)制后，占空比變化的脈沖信號(hào)反映了音頻信號(hào)中語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)的幅度變 化。由于接收的音頻信號(hào)一般為交流音頻信號(hào)，為了使調(diào)制得到的占空比變化的脈沖 信號(hào)可以準(zhǔn)確的反映音頻信號(hào)中語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)的幅度變化，在本發(fā)明實(shí)施例中，在 對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制之前，在方法還包括下述步驟對(duì)接收 的音頻信號(hào)進(jìn)行全 波整流，將該音頻信號(hào)整流為幅值非負(fù)的音頻信號(hào)。其中全波整流的具體實(shí)現(xiàn)步驟屬于現(xiàn) 有技術(shù)，在此不再贅述。在本發(fā)明實(shí)施例中，采用具有固定頻率、恒定峰峰值的調(diào)制三角波信號(hào)對(duì)全波整 流后的音頻信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制，將全波整流后的音頻信號(hào)調(diào)制為與該調(diào)制三角波信號(hào)周期 一致的占空比變化的脈沖信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，在噪聲環(huán)境下，一般通話者的語(yǔ)音聲壓級(jí)明顯大于噪聲聲壓 級(jí)，從而使語(yǔ)音信號(hào)的幅度一般大于噪聲信號(hào)的幅度，由于對(duì)包含語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)的 音頻信號(hào)進(jìn)行全波整流是將交流音頻信號(hào)整流為直流音頻信號(hào)，不會(huì)改變語(yǔ)音信號(hào)與噪聲 信號(hào)的幅值，因此，采用調(diào)制三角波信號(hào)對(duì)直流音頻信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制后，即可將音頻信號(hào) 中語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)的幅度變化轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)的占空比變化，即調(diào)制得到的脈沖信號(hào)的占空比的大小反映了直流音頻信號(hào)的幅度的大小。在步驟S102中，將產(chǎn)生的占空比變化的脈沖信號(hào)與預(yù)設(shè)的占空比固定的脈沖信 號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)先產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制三角波信號(hào)頻率一致且同步的占空比固 定的脈沖信號(hào)，將占空比變化的脈沖信號(hào)與該占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，即可產(chǎn)生 該音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。其中產(chǎn)生的占空比固定的脈沖信號(hào)的占空比由調(diào)制三角波信 號(hào)的幅值決定。在本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過(guò)計(jì)數(shù)器分別檢測(cè)出占空比變化的脈沖信號(hào)的占空比 和占空比固定的脈沖信號(hào)的占空比，通過(guò)將計(jì)數(shù)器檢測(cè)到的兩路脈沖信號(hào)的占空比輸入除 法器，得到兩路脈沖信號(hào)占空比的比值，該比值即為產(chǎn)生的該音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。在步驟S103中，根據(jù)音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。在本發(fā)明實(shí)施例中，由于計(jì)數(shù)器是按照每個(gè)脈沖信號(hào)的周期清零的，因而計(jì)數(shù)器 每經(jīng)歷一個(gè)周期輸出一個(gè)值，兩路脈沖信號(hào)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器就輸出兩個(gè)值，兩個(gè)值同時(shí)送入 除法器，得到一個(gè)唯一的值，該唯一的值是對(duì)應(yīng)一個(gè)周期的，因而得到離散的該音頻信號(hào)的 可變?cè)鲆嫘盘?hào)，由于音頻信號(hào)是連續(xù)的，為了達(dá)到較好的消噪效果，在本發(fā)明另一實(shí)施例 中，在步驟S103之前，該方法還包括下述步驟對(duì)音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)進(jìn)行積分平均處理，將離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)處理成光 滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)進(jìn)行積分平均處理，即可發(fā) 現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的小幅值與噪聲段的小幅值所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的區(qū)別，即根據(jù)積分平均處理得 到的光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)可以合理的判斷出語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)。根據(jù)光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。其中對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行 消噪處理的具體過(guò)程是，根據(jù)光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)中的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大 處理，對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行消除處理，從而使音頻信號(hào)中的語(yǔ)音信號(hào)被放大，使音頻信號(hào)中的噪 聲信號(hào)被衰減甚至消除。為了防止過(guò)大的信號(hào)引起聽(tīng)者的不適，同時(shí)保護(hù)元器件，在本發(fā)明另一實(shí)施例中， 在根據(jù)光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理之前，該方法還包括下述步驟對(duì)接收的音頻信號(hào)的峰值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在音頻信號(hào)的峰值超過(guò)預(yù)設(shè)電平門限 時(shí)，對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減。其具體過(guò)程如下對(duì)接收的音頻信號(hào)的峰值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)音頻信號(hào)的峰值超過(guò)預(yù)設(shè)的電平門限 時(shí)，立即對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減，直到音頻信號(hào)的峰值低于預(yù)設(shè)的電平門限，同時(shí)對(duì)音 頻信號(hào)的峰值的下限不做控制。請(qǐng)參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的對(duì)音頻信號(hào)及性能幅值處理的示意圖，預(yù)先設(shè) 置電平門限，實(shí)時(shí)檢測(cè)接收的音頻信號(hào)的峰值，當(dāng)音頻信號(hào)的峰值超過(guò)該預(yù)設(shè)的電平門限 時(shí)，立即對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減。為了提高聽(tīng)者的舒適度，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該方法還包括下述步驟在步驟S104中，對(duì)消噪處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理。由于人體發(fā)聲器官發(fā)出的聲 音的頻率段大概為80Hz-3.4KHz，為了保留語(yǔ)音的高次諧波和語(yǔ)音的清晰度，在本發(fā)明實(shí)施例中，在對(duì)消噪處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理時(shí)， 對(duì)頻率段80Hz-3. 4KHz內(nèi)的音頻信號(hào)保持全通，在高頻處的截止頻率為8KHz，在低頻處的 截止頻率為80Hz。為了更好的增強(qiáng)語(yǔ)音信號(hào)的清晰度，使語(yǔ)音信號(hào)具有直通能力，在本發(fā)明另一實(shí) 施例中，該方法還包括下述步驟在步驟S105中，對(duì)濾波處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行音效處理。其中音效處理包括但不 限于均衡、混響處理。
為了向用戶呈現(xiàn)音效處理后的音頻信號(hào)，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該方法還包括 下述步驟在步驟S106中，輸出音效處理后的音頻信號(hào)。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的語(yǔ)音背景噪聲的消除裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō) 明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。該語(yǔ)音背景噪聲的消除裝置可連接于以麥克風(fēng) 或傳感器接受語(yǔ)音信號(hào)的移動(dòng)通訊終端，如手機(jī)的話筒與聽(tīng)筒、對(duì)講機(jī)的接收端與發(fā)射端、 錄音筆等設(shè)備，以消除這些設(shè)備接收的語(yǔ)音信號(hào)中混雜的背景噪聲。其中脈沖寬帶調(diào)制單元13對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將音頻信號(hào)調(diào)制為 占空比變化的脈沖信號(hào)。其中脈沖寬度調(diào)制單元13包括第一信號(hào)產(chǎn)生電路131和PWM調(diào) 制電路132。其中第一信號(hào)產(chǎn)生電路131產(chǎn)生具有固定頻率、恒定峰峰值的調(diào)制三角波信號(hào)。該調(diào) 制三角波信號(hào)作為PWM調(diào)制電路132的調(diào)制信號(hào)。調(diào)制三角波信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程屬于現(xiàn)有技 術(shù)，在此不再贅述。PWM調(diào)制電路132的其中一個(gè)輸入端與第一信號(hào)產(chǎn)生電路131連接，另一輸入端與 用于接收音頻信號(hào)的裝置連接，其采用第一信號(hào)產(chǎn)生電路131產(chǎn)生的調(diào)制三角波對(duì)接收的 音頻信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制，將音頻信號(hào)調(diào)制為與調(diào)制三角波信號(hào)周期一致的占空比變化的脈 沖信號(hào)。其中PWM調(diào)制的具體過(guò)程屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。在本發(fā)明實(shí)施例中，接收的音頻信號(hào)可以為采集的音頻信號(hào)，也可以為從其他設(shè) 備傳輸過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)。由于說(shuō)話者所處的環(huán)境一般較為復(fù)雜，存在除說(shuō)話者以外的多種 發(fā)聲源，如周圍其他說(shuō)話者的聲音、周圍交通工具的聲音等，因此，接收的音頻信號(hào)中不僅 包括說(shuō)話者發(fā)出的語(yǔ)音信號(hào)，也包括說(shuō)話者周圍環(huán)境其他聲源發(fā)出的噪聲信號(hào)。當(dāng)接收的 音頻信號(hào)為采集的音頻信號(hào)時(shí)，該裝置還包括音頻采集單元11。該音頻采集單元11采集音 頻信號(hào)，該音頻信號(hào)中包括語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用全指向駐極 體式麥克風(fēng)作為音頻采集單元11，該全指向駐極體式麥克風(fēng)具有-42dBV/Pa的靈敏度。該 音頻采集單元11的輸出端與脈沖寬度調(diào)制單元13的輸入端連接。當(dāng)接收的音頻信號(hào)為交流音頻信號(hào)，為了使調(diào)制得到的占空比變化的脈沖信號(hào)可 以準(zhǔn)確的反映音頻信號(hào)中語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)的幅度變化，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該裝 置還包括全波整流單元12。該全波整流單元12對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行全波整流，將音頻信 號(hào)整流成幅值非負(fù)的音頻信號(hào)。當(dāng)該裝置包括音頻采集單元11時(shí)，該全波整流單元12的 輸入端與音頻采集單元11的輸出端連接，其輸出端與PWM調(diào)制電路132連接?？勺?cè)鲆娈a(chǎn)生單元14將脈沖寬度調(diào)制單元13輸出的占空比變化的脈沖信號(hào)與預(yù) 設(shè)的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。該可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元14包括第二信號(hào)產(chǎn)生電路141、比較電路142。其中第二信號(hào)產(chǎn)生電路141產(chǎn)生一個(gè)與 調(diào)制三角波信號(hào)頻率一致且同步的占空比固定的脈沖信號(hào)。該占空比固定的脈沖信號(hào)的占 空比由調(diào)制三角波信號(hào)的幅值決定。比較電路142將脈沖寬度調(diào)制單元13產(chǎn)生的占空比變化的脈沖信號(hào)與第二信號(hào) 產(chǎn)生電路141產(chǎn)生占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。該比 較單元16包括將脈沖信號(hào)占空比轉(zhuǎn)化為電壓值的轉(zhuǎn)化模塊，電壓除法器等，并共同將調(diào)制 得到的占空比變化的脈沖信號(hào)與固定占空比脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，其輸出信號(hào)與麥克風(fēng)裝置 的輸入音頻信號(hào)幅值成正比，且輸出信號(hào)改變間隔一個(gè)調(diào)制三角波的周期。請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓除法器的電路原理。由于電壓除法器的結(jié) 構(gòu)和工作原理屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過(guò)計(jì)數(shù)器作為轉(zhuǎn)化模塊，分別檢測(cè)出占空比變化的脈 沖信號(hào)的占空比和占空比固定的脈沖信號(hào)的占空比，通過(guò)將計(jì)數(shù)器檢測(cè)到的兩路脈沖信號(hào) 的占空比輸入除法器，得到兩路脈沖信號(hào)占空比的比值，該比值即為產(chǎn)生的該音頻信號(hào)的 可變?cè)鲆嫘盘?hào)。由于計(jì)數(shù)器是按照每個(gè)脈沖信號(hào)的周期清零的，因而計(jì)數(shù)器每經(jīng)歷一個(gè)周期輸出 一個(gè)值，兩路脈沖信號(hào)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器就輸出兩個(gè)值，兩個(gè)值同時(shí)送入除法器，得到一個(gè)唯一 的值，該唯一的值是對(duì)應(yīng)一個(gè)周期的，因而得到離散的該音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)，由于音 頻信號(hào)是連續(xù)的，為了達(dá)到較好的消噪效果，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元 14還包括可變?cè)鲆娣e分電路143。該可變?cè)鲆娣e分電路143對(duì)比較電路142產(chǎn)生的音頻信 號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)進(jìn)行積分平均處理，將離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)處理成光滑連續(xù)的可變?cè)鲆?信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)進(jìn)行積分平均處理，即可發(fā) 現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的小幅值與噪聲段的小幅值所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的區(qū)別，即根據(jù)積分平均處理得 到的光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)可以合理的判斷出語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)。消噪放大處理單元15根據(jù)可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元14產(chǎn)生的音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘?號(hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。其中對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理的具體過(guò)程是，根據(jù) 光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)中的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大處理，對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行消除處 理，從而使音頻信號(hào)中的語(yǔ)音信號(hào)被放大，使音頻信號(hào)中的噪聲信號(hào)被衰減甚至消除。為了防止過(guò)大的信號(hào)引起聽(tīng)者的不適，同時(shí)保護(hù)元器件，在本發(fā)明另一實(shí)施例中， 該裝置還包括幅值處理單元16對(duì)接收的音頻信號(hào)的峰值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在音頻信號(hào)的峰值 超過(guò)預(yù)設(shè)電平門限時(shí)，對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減。其具體過(guò)程如下對(duì)接收的音頻信號(hào)的峰值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)音頻信號(hào)的峰值超過(guò)預(yù)設(shè)的電平門限 時(shí)，立即對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減，直到音頻信號(hào)的峰值低于預(yù)設(shè)的電平門限，同時(shí)對(duì)音 頻信號(hào)的峰值的下限不做控制。在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)該裝置包括音頻采集單元11時(shí)，該幅值處理單元的輸入端 與音頻采集單元連接，其輸出端與消噪放大處理單元15連接。為了提高聽(tīng)者的舒適度，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該裝置還包括濾波處理單元17。 該濾波處理單元17的輸入端與消噪放大處理單元15連接，對(duì)消噪放大處理單元15處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理。由于人體發(fā)聲器官發(fā)出的聲音的頻率段大概為80Hz-3.4KHz，為了保留語(yǔ)音的高 次諧波和語(yǔ)音的清晰度，在本發(fā)明實(shí)施例中，濾波處理單元17在對(duì)消噪放大處理單元15處 理后的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理時(shí)，對(duì)頻率段80Hz-3. 4KHz內(nèi)的音頻信號(hào)保持全通，在高頻 處的截止頻率為8KHz，在低頻處的截止頻率為80Hz。為了更好的增強(qiáng)語(yǔ)音信號(hào)的清晰度，使語(yǔ)音信號(hào)具有直通能力，在本發(fā)明另一實(shí) 施例中，該裝置還包括音效處理單元18。該音效處理單元18對(duì)濾波處理單元17處理后的 音頻信號(hào)進(jìn)行音效處理。其中音效處理包括但不限于均衡、混響處理。為了向用戶呈現(xiàn)音效處理后的音頻信號(hào)，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該裝置還包括 音頻信號(hào)輸出單元19。該音頻信號(hào)輸出單元19輸出音效處理單元18處理后的音頻信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)采用PWM調(diào)制技術(shù)將含有語(yǔ)音信號(hào)和噪聲信號(hào)的音頻信 號(hào)的幅度變化轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)的占空比變化，通過(guò)將占空比變化的脈沖信號(hào)與具有固定占 空比的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生可變?cè)鲆嫘畔ⅲ鶕?jù)該可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪 處理，從而消除語(yǔ)音信號(hào)中混雜的噪聲信號(hào)，同時(shí)以可變的增益提高語(yǔ)音信號(hào)的效果。通過(guò) 對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行幅值處理后，再根據(jù)可變?cè)鲆嫘盘?hào)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理，從而 提高了聽(tīng)者的舒適度。以上所述僅為本發(fā)明的 較佳實(shí)施例而已，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)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種語(yǔ)音背景噪聲的消除方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟A、對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音頻信號(hào)調(diào)制為占空比變化的脈沖信號(hào)；B、將所述占空比變化的脈沖信號(hào)與預(yù)設(shè)的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；C、根據(jù)所述音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟A之前，所述方法還包括下述步驟對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行全波整流，將所述音頻信號(hào)整流為幅值非負(fù)的音頻信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括 A1、產(chǎn)生一個(gè)具有固定頻率、恒定峰峰值的調(diào)制三角波信號(hào)；A2、采用所述調(diào)制三角波信號(hào)對(duì)全波整流后的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音 頻信號(hào)調(diào)制為占空比變化的脈沖信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體包括B1、產(chǎn)生一個(gè)與所述調(diào)制三角波信號(hào)頻率一致且同步的占空比固定的脈沖信號(hào)； B2、將所述占空比變化的脈沖信號(hào)與所述占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生離散 的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；B3、對(duì)所述離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)進(jìn)行積分平均處理，將離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)處理成光 滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟C之前，所述方法還包括下述步驟對(duì)接收的音頻信號(hào)的峰值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在音頻信號(hào)的峰值超過(guò)預(yù)設(shè)電平門限時(shí)， 對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減處理。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟C之后，所述方法還包括下述步驟對(duì)消噪處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理； 對(duì)濾波處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行音效處理；和/或 輸出音效處理后的音頻信號(hào)。
7.一種語(yǔ)音背景噪聲的消除裝置，其特征在于，所述裝置包括脈沖寬帶調(diào)制單元，用于對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音頻信號(hào)調(diào)制 為占空比變化的脈沖信號(hào)；可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元，用于將所述脈沖寬帶調(diào)制單元輸出的占空比變化的脈沖信號(hào)與預(yù) 設(shè)的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；消噪放大處理單元，用于根據(jù)所述可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘?號(hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括全波整流單元，其輸出端與所述脈沖寬度調(diào)制單元連接，用于對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行 全波整流，將所述音頻信號(hào)整流為幅值非負(fù)的音頻信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述脈沖寬帶調(diào)制單元包括第一信號(hào)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一個(gè)具有固定頻率、恒定峰峰值的調(diào)制三角波信號(hào)；PWM調(diào)制電路，用于采用所述第一信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的調(diào)制三角波信號(hào)對(duì)所述全波整 流單元輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音頻信號(hào)調(diào)制為占空比變化的脈沖信 號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述可變?cè)鲆娈a(chǎn)生單元包括第二信號(hào)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一個(gè)與所述調(diào)制三角波信號(hào)頻率一致且同步的占空比固 定的脈沖信號(hào)；比較電路，用于將所述第二信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的占空比變化的脈沖信號(hào)與所述脈沖寬 度調(diào)制單元輸出的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；可變?cè)鲆娣e分電路，用于對(duì)所述比較電路產(chǎn)生的離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)進(jìn)行積分平均處 理，將離散的可變?cè)鲆嫘盘?hào)處理成光滑連續(xù)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括幅值處理單元，其輸出端與所述消噪放大處理單元連接，用于對(duì)接收的音頻信號(hào)的峰 值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在音頻信號(hào)的峰值超過(guò)預(yù)設(shè)電平門限時(shí)，對(duì)音頻信號(hào)的幅值進(jìn)行衰減 處理。
12.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括濾波處理單元，用于對(duì)所述消噪放大處理單元處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理；音效處理單元，用于對(duì)所述濾波處理單元處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行音效處理；和/或音頻信號(hào)輸出單元，用于輸出所述音效處理單元處理后的音頻信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明適用于語(yǔ)音通訊領(lǐng)域，提供了一種語(yǔ)音背景噪聲的消除方法和裝置，所述方法對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將所述音頻信號(hào)調(diào)制為占空比變化的脈沖信號(hào)；將所述占空比變化的脈沖信號(hào)與預(yù)設(shè)的占空比固定的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)；根據(jù)所述音頻信號(hào)的可變?cè)鲆嫘盘?hào)，對(duì)接收的音頻信號(hào)進(jìn)行消噪處理。本發(fā)明實(shí)施例提供的語(yǔ)音背景噪聲消除方法不僅消除了語(yǔ)音信號(hào)中混雜的噪聲信號(hào)，同時(shí)以可變的增益增強(qiáng)了語(yǔ)音信號(hào)的效果。
文檔編號(hào)H03K7/08GK101859567SQ200910106629
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者馮衛(wèi), 張禮振, 徐坤平, 楊云, 馬雙雙 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司