專利名稱：噪聲抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在各種噪聲環(huán)境下使用的聲音通信系統(tǒng)和聲音確認(rèn)系統(tǒng)等中抑制目標(biāo)信號以外噪聲的噪聲抑制裝置。
作為抑制在聲音信號上重疊的噪聲等目標(biāo)外信號的噪聲抑制裝置，例如披露于特開平8-221093號中。它著眼于文獻(xiàn)1(Steven F.Boll，“Suppression of Acoustic noise in speech using spectralsubtraction”，IEE ETrans.ASSP，Vol.ASSP-27，No.2，April 1997)中所示的振幅頻譜，是基于所謂的頻譜減法(SpectralSubtractionSS)方法的裝置。
使用圖13來說明在特開平8-221093號中披露的以往的噪聲抑制裝置的結(jié)構(gòu)。在圖13中，101是幀化處理部分，102是開窗口處理部分，103是快速傅立葉變換部分，104是頻帶分割部分，105是噪聲估計部分，106是NR值計算部分，107是Hn值計算部分，108是濾波器處理部分，109是頻帶變換部分，110是頻譜修正部分，111是逆快速傅立葉變換部分，112是重疊加法部分，113是聲音信號輸入端子，114是聲音信號輸出端子，114是運(yùn)算裝置，115是輸出信號端。此外，作為噪聲估計部分105的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，121是RMS計算部分，122是相對能量計算部分，123是最大RMS計算部分，124是估計噪聲電平計算部分，125是最大SNR計算部分，126是噪聲頻譜估計部分。
以下說明以往的噪聲抑制裝置的工作原理。
在聲音信號輸入端子113上，輸入包括聲音和噪聲成分的輸入聲音信號y[t]。該輸入信號y[t]例如是抽樣頻率為FS的數(shù)字信號，向幀化處理部分101傳送，幀長度被分割成每個FL抽樣的幀，進(jìn)行對以下各幀的處理。
在開窗口處理部分102中，在快速傅立葉變換處理部分103的計算之前，對于由幀化處理部分101傳送的各幀化信號yframe[j，k]進(jìn)行開窗口處理。但是，j是抽樣號碼，k是幀號碼。
在快速傅立葉變換部分103中，例如實施256點(diǎn)的快速傅立葉變換，將獲得的頻率頻譜振幅值用頻帶分割部分104例如分割成18個頻帶。該頻帶分割的輸入信號頻譜Y[w，k]被傳送至頻譜修正部分110、噪聲估計部分105內(nèi)的噪聲頻譜估計部分126和Hn值計算部分107。W是頻帶號碼。
接著，在噪聲估計部分105中，從幀化信號yframe[j，k]中區(qū)分為噪聲和聲音，檢測噪聲和估計的幀，并將估計噪聲電平值和最大SN比傳送至NR計算部分106。
在RMS計算部分121中，進(jìn)行每幀的各信號成分的平方平均值的平方根(RMS均方根)的計算，作為RMS值RMS[k]來輸出。
在相對能量計算部分122中，計算、輸出與前幀的衰減能量有關(guān)的第k幀的相對能量。
在最大RMS計算部分123中，求出后述的估計噪聲電平值與信號電平和估計噪聲電平之間比的最大值，即求出估算所謂的最大SN比所需要的最大RMS值，作為最大RMS值MaxRMS[k]來輸出。
在估計噪聲電平計算部分124中，在評價基底噪聲或背景噪聲電平上最合適的最小RMS值從當(dāng)前幀的過去5個局部極小值(局部最小值)內(nèi)的最小值來選擇，作為估計噪聲電平值MinRMS[k]輸出。
在最大SN比計算部分125中，使用最大RMS值MaxRMS[k]和估計噪聲值MinRMS[k]，算出最大SN比MaxSNR[k]。
在噪聲頻譜估計部分126中，使用RMS值RMS[k]、相對能量、估計噪聲電平MinRMS[k]、最大RMS值MaxRMS[k]，算出并輸出背景噪聲頻譜的時間平均估計值N[w，k]。
在NR值計算部分106中，算出為避免濾波器響應(yīng)急劇變化使用的值NR[w，k]。
在Hn值計算部分107中，使用頻帶分割后的輸入信號頻譜Y[w，k]、噪聲頻譜的時間平均估計值N[w，k]和NR值計算部分106輸出的NR[w，k]，生成用于從輸入信號中除去噪聲信號的濾波器Hn[w，k]。其中，生成的濾波器Hn[w，k]，如果噪聲成分比聲音成分大，那么表示增強(qiáng)抑制的響應(yīng)，相反地，如果聲音成分比噪聲成分大，那么表示減弱抑制的響應(yīng)。
在濾波器處理部分108中，將濾波器Hn[w，k]值在頻率軸方向和時間軸方向上進(jìn)行平滑。對頻率軸方向的平滑進(jìn)行中值濾波處理，對于時間軸方向的平滑來說，僅在聲音區(qū)間或噪聲區(qū)間進(jìn)行AR平滑處理，而對于過度信號來說不進(jìn)行處理。
在頻帶變換部分109中，對來自濾波處理部分108的頻帶分割的濾波值進(jìn)行可適合反快速傅立葉變換處理部分的輸入的內(nèi)插處理。頻譜修正部分110將快速傅立葉變換處理部分103的輸出信號與上述內(nèi)插的濾波值相乘，進(jìn)行頻譜修正即降低噪聲成分的處理，輸出噪聲降低信號。
在反快速傅立葉變換處理部分111中，使用由頻譜處理部分110獲得的噪聲降低信號，進(jìn)行反快速傅立葉變換處理，輸出得到的IFFT信號。在重疊加法部分112中，進(jìn)行對于各幀的IFFT信號的幀邊界部分的重合，將獲得的輸出聲音信號從聲音信號輸出端子114輸出。
以上說明的噪聲抑制裝置根據(jù)估計噪聲信號與輸入聲音信號的比(估計SN比)和噪聲信號電平，按照幀內(nèi)的聲音信號和噪聲信號的分布量來控制用于除去來自輸入頻譜的噪聲頻譜的濾波特性，使用該濾波特性進(jìn)行頻譜抑制處理，將目的信號的失真抑制到最小限度，并且可以出色地確保大的噪聲抑制量，但卻存在以下問題。
由于進(jìn)行依賴于估計噪聲信號電平和估計SN比的控制，所以在估計噪聲信號電平的估計不同的情況下，存在不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑肼曇种疲鴷M(jìn)行過度抑制的問題。
此外，使用估計噪聲信號的抑制量控制由于從判定為過去的噪聲的幀的平均頻譜中來生成估計噪聲信號，例如在句首等急劇變化輸入聲音信號電平的部分上由于在濾波控制中產(chǎn)生時滯，所以會進(jìn)行過度的抑制，其結(jié)果，存在產(chǎn)生句首消失感等異常噪聲的問題。
本發(fā)明用于解決這種課題，目的在于提供聽感好可抑制噪聲并且即使在高噪聲下品質(zhì)劣化小的噪聲抑制裝置。
本發(fā)明的噪聲抑制裝置從不需要的噪聲信號混入目標(biāo)信號的輸入信號中除去噪聲信號，輸出目標(biāo)信號，該噪聲抑制裝置包括時間/頻率變換裝置，在每一幀中頻率分析輸入信號，變換為振幅頻譜和相位頻譜；類噪聲分析裝置，判定輸入信號幀的類噪聲；噪聲振幅頻譜計算裝置，根據(jù)所述類噪聲分析裝置輸出的判定結(jié)果，使用該幀的輸入振幅頻譜算出噪聲振幅頻譜；頻譜校正增益計算裝置，使用所述輸入振幅頻譜和所述噪聲振幅頻譜及第一預(yù)定系數(shù)算出噪聲振幅頻譜校正增益，同時使用相同的所述輸入振幅頻譜和所述噪聲振幅頻譜及第二預(yù)定系數(shù)算出噪聲除去頻譜校正增益；頻譜減法裝置，從所述輸入振幅頻譜中減去所述噪聲振幅頻譜與所述校正增益計算裝置輸出的噪聲振幅頻譜校正增益的乘積，輸出第一噪聲除去頻譜；頻譜振幅抑制裝置，將所述第一噪聲除去頻譜乘以所述校正增益計算裝置輸出的除去噪聲頻譜校正增益，輸出第二噪聲除去頻譜；和頻率/時間變換裝置，將所述第二噪聲除去頻譜變換為時間軸信號。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置包括頻譜校正增益限制值計算裝置，所述頻譜校正增益計算裝置使用輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出限制噪聲振幅頻譜和噪聲除去頻譜的校正增益的頻譜校正增益限制值；和校正增益計算裝置，使用輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜及頻譜校正增益限制值，算出噪聲振幅頻譜的各振幅中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜的各振幅值中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲除去頻譜校正增益。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置配有頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出每個頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出每個頻帶的平均頻譜；頻譜校正增益限制值計算裝置和校正增益計算裝置使用頻譜頻帶分割裝置輸出的輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的每個頻帶的平均頻譜代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出噪聲振幅頻譜校正增益、噪聲除去頻譜校正增益。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置包括頻譜平滑系數(shù)計算裝置，根據(jù)輸入信號的狀態(tài)，算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)；頻譜平滑裝置，使用所述頻譜平滑系數(shù)，在時間/頻率方向平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，輸出平滑化的輸入振幅頻譜和平滑化的噪聲振幅頻譜；和校正增益計算裝置，使用所述平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜算出噪聲振幅頻譜的各振幅值中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜的各振幅值中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲除去頻譜校正增益。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置配有頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜；頻譜平滑系數(shù)計算裝置使用來自頻譜頻帶分割裝置的各頻帶的輸入振幅平均頻譜和各頻帶的噪聲振幅平均頻譜算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)；頻譜平滑裝置使用來自頻譜頻帶分割裝置的各頻帶的輸入振幅平均頻譜和各頻帶的噪聲振幅平均頻譜算出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置配有頻譜平滑系數(shù)計算裝置，根據(jù)輸入信號的狀態(tài)，算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)；和頻譜平滑裝置，使用所述頻譜平滑系數(shù)，在時間/頻率方向上平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，輸出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜；所述校正增益計算裝置使用平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜及頻譜校正增益限制值代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜校正增益。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置配有頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜；所述頻譜平滑系數(shù)計算裝置、頻譜平滑裝置、頻譜校正增益限制值計算裝置和校正增益計算裝置使用來自所述頻譜頻帶分割裝置的輸出代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜。
此外，本發(fā)明的噪聲抑制裝置的所述頻譜平滑系數(shù)計算裝置根據(jù)類噪聲分析裝置輸出的判定結(jié)果算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)。
圖1是表示本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示本發(fā)明實施例3結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是表示本發(fā)明實施例4結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5是表示本發(fā)明實施例5結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例6結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是噪聲振幅頻譜校正增益限制值的對全頻帶的SN比變化圖。
圖8是噪聲除去頻譜校正增益限制值對輸入信號功率的變化圖。
圖9是噪聲振幅頻譜校正增益的變化圖。
圖10是噪聲除去頻譜校正增益的變化圖。
圖11是與噪聲振幅頻譜校正增益有關(guān)的聽覺加權(quán)Wα的示意圖。
圖12是與噪聲除去頻譜校正增益有關(guān)的聽覺加權(quán)Wβ的示意圖。
圖13是表示以往的噪聲抑制裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。
實施例1以下，參照


本發(fā)明噪聲抑制裝置的實施例1。
圖1是表示本發(fā)明噪聲抑制裝置的實施例1結(jié)構(gòu)的方框圖。1是輸入信號端子，2是時間/頻率變換裝置，3是類噪聲分析裝置，4是噪聲振幅頻譜計算裝置，5是頻譜校正增益限制值計算裝置，6是校正增益計算裝置，7是頻譜減法裝置，8是頻譜抑制裝置，9是頻率/時間變換裝置，10是輸出信號端子。
再有，在本實施例1中，由頻譜校正增益限制值計算裝置5和校正增益計算裝置6構(gòu)成頻譜校正增益計算裝置。
以下，根據(jù)圖1說明本發(fā)明的噪聲抑制裝置的工作原理。
按預(yù)定的抽樣頻率(例如8kHz)來抽樣，從輸入信號端子1輸入分割成預(yù)定幀單位(例如20ms)的輸入信號s[t]。該輸入信號有只有背景噪聲的情況，也有背景噪聲混入聲音信號的情況。
時間/頻率變換裝置2使用例如256點(diǎn)FFT(快速傅立葉變換)，將輸入信號s[t]變換為振幅頻譜S[f]和相位頻譜P[f]。再有，由于FFT是公知的方法，所以省略說明。
類噪聲分析裝置3由線性預(yù)測分析裝置14、低通濾波器11、反濾波器12、自相關(guān)分析裝置13、更新速度系數(shù)決定裝置15構(gòu)成。
首先，用低通濾波器11獲得進(jìn)行輸入信號濾波處理的低通濾波信號。該濾波器的截止頻率例如為2kHz。通過進(jìn)行低通濾波處理，可以除去高頻帶噪聲影響并能進(jìn)行穩(wěn)定分析。
接著，用線性預(yù)測分析裝置14進(jìn)行低通濾波信號的線性預(yù)測分析，獲得線性預(yù)測系數(shù)(例如10次的α參數(shù))。反濾波器12使用線性預(yù)測系數(shù)，將低通濾波信號進(jìn)行反濾波處理，輸出低通線性預(yù)測殘留誤差信號(以下略記為低通殘留誤差信號)。接著，用自相關(guān)分析裝置13進(jìn)行低通殘留誤差信號的自相關(guān)分析，求出正的峰值，以該值作為RACmax。
更新速度系數(shù)決定裝置15例如使用前面的RACmax、當(dāng)前幀的低通殘留誤差信號的功率Rpow、來自輸入信號端子1的當(dāng)前幀的全頻帶功率Fpow，算出類噪聲電平Nlevel，根據(jù)它算出噪聲振幅頻譜更新速度系數(shù)r。
類噪聲電平Nlevel使用RACmax、Rpow和Fpow按照以下規(guī)則來決定。但是，RACth、Rpowth、Fpowth分別為自相關(guān)最大值的閾值、低通殘留誤差功率閾值、幀全頻帶功率閾值，各自為預(yù)定的常數(shù)。
startNlevel=0；；；將類噪聲電平值清零if(RACmax＞RACth)Nlevel=Nlevel+2if(Rpow＞Rpowth) Nlevel=Nlevel+1if(Fpow＞Fpowth) Nlevel=Nlevel+1output Nlevel；；；輸出類噪聲電平值end噪聲振幅頻譜更新速度系數(shù)r與各個類噪聲電平Nlevel對應(yīng)，例如象表1那樣來提供。再有，r越大，在作為保持的過去噪聲振幅頻譜的平均的噪聲振幅頻譜N[f]中，當(dāng)前幀的輸入振幅頻譜成分就被越大地反映。
表1
噪聲振幅頻譜計算裝置4根據(jù)類噪聲分析裝置3輸出的噪聲振幅頻譜更新系數(shù)r和時間/頻率變換裝置2輸出的輸入振幅頻譜S[f]進(jìn)行式(1)那樣的噪聲振幅頻譜N[f]更新。Nold[f]是更新前的噪聲振幅頻譜，而Nnew[f]是更新后的噪聲振幅頻譜。以下，噪聲振幅頻譜N[f]指更新后的噪聲振幅頻譜Nnew[f]。
Nnew[f]=(1-r)·Nold[f]+r·S[f]…式1再有，噪聲振幅頻譜N[f]的初期值以噪聲振幅頻譜更新系數(shù)r為1.0按式(1)求出。
頻譜校正增益限制值計算裝置5使用時間/頻率變換裝置2輸出的輸入振幅頻譜S[f]和噪聲振幅頻譜計算裝置4輸出的噪聲振幅頻譜N[f]，算出噪聲振幅頻譜校正增益的限制值Lα和噪聲除去頻譜校正增益的限制值Lβ。
首先，按照式(2)求出輸入振幅頻譜S[f]的功率Ps(分貝值)。
Ps(dB)=10log10(∑(S[f]·S[f]))…式2接著，按式(3)求出噪聲振幅頻譜N[f]的功率Pn(分貝值)。再有，將Pn限制在PnMIN≤Pn≤0的范圍內(nèi)。PnMIN是表示噪聲信號功率的最小值(分貝值)的預(yù)定常數(shù)。MIN(a，b)是選擇兩個自變量a、b中大的一個的函數(shù)。
Pn(dB)=MAX(-10log10(∑(N[f]·N[f])，PnMIN) …式3接著，使用前面的Ps和Pn按式(4)求出當(dāng)前幀全頻帶的輸入信號與噪聲信號的SN比snrall。
Snrall(dB)=Ps+Pn …式4
接著，使用按式(4)求出的全頻帶SN比snrall，根據(jù)式(5)決定并輸出噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα。式(5)中的αMIN是噪聲振幅頻譜校正增益的最大值(dB)，αMIN是噪聲振幅頻譜校正增益的最小值(dB)，分別為預(yù)定的常數(shù)。此外，SNR1、SNRn是與全頻帶SN比有關(guān)的閾值，都為預(yù)定的常數(shù)。再有，Lα是后述的頻譜減法裝置7中從輸入振幅頻譜中減去噪聲振幅頻譜的抽取率的最大值極限。圖7表示式(5)的Lα對snrall的變化的大致情況。 接著，使用式(6)，算出輸入信號功率Ps和閾值Psth之間的差dPs。再有，Psth是作為輸入信號功率閾值的預(yù)定常數(shù)。
dPs(dB)=Ps-Psth…式6在求出輸入信號功率和閾值之間的差dPs后，使用式7，決定并輸出噪聲除去頻譜校正增益β[f]的限制值Lβ。再有，Lβ是后述的頻譜抑制裝置中的振幅抑制量的最大值的極限。圖8表示Ps與式(7)的Lβ的變化的大致情況。 校正增益計算裝置6使用輸入振幅頻譜S[f]、噪聲振幅頻譜N[f]、噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα和噪聲除去頻譜校正增益限制值Lβ算出用于進(jìn)行對噪聲振幅頻譜N[f]中每個頻率成分的校正的噪聲頻譜校正增益α[f]、以及用于進(jìn)行對后述的第一噪聲除去頻譜Ss[t]中每個頻率成分校正的噪聲除去頻譜校正增益α[f]。
首先，根據(jù)式(8)求出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的各頻率成分的SN比snrsp[f]，fn是乃奎斯特頻率。 根據(jù)式(9)，使用按式(8)求出的每個頻率的SN比snrsp[f]、噪聲功率的最小值PnMIN、噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα、聽覺加權(quán)Wα算出噪聲振幅頻譜校正增益α[f]。式(9)中的噪聲功率的最小值PnMIN是預(yù)定的常數(shù)。此外，MIN(a，b)是兩個自變量a、b中返回小的值的函數(shù)。
gainα=MIN(snrsp[f]·Wα[f]+Ph，0)α[f]=Lα·{(PnMIN+gainα)／PnMIN}…式9通過使用式(9)，隨著snrsp[f]變大即每個頻率的SN比變高，gainα變大，其結(jié)果，由于噪聲振幅頻譜校正增益α[f]變大，所以在后述的頻譜減法裝置7中，SN比高的頻譜成分使從輸入信號頻譜中抽取噪聲頻譜的比率變大，而SN比低的頻譜成分使抽取率變小。圖9表示α[f]對snrsp[f]的變化的大概情況。
再有，聽覺加權(quán)Wα[f]是以頻率f為參數(shù)的預(yù)定加權(quán)系數(shù)，頻率越高，其值越大。通過進(jìn)行這種加權(quán)，因在高頻區(qū)域中α[f]的值變小而防止高頻區(qū)域中的過度抑制，防止發(fā)生異常聲音。圖11表示W(wǎng)α[f]的大概情況。
接著，根據(jù)式(10)，使用輸入振幅頻譜S[f]、噪聲振幅頻譜N[f]、聽覺加權(quán)Wβ[f]和噪聲除去頻譜校正增益限制值Lβ算出用于校正第二噪聲除去頻譜Sr[f]的各振幅值的噪聲除去頻譜校正增益β[f]。
gainβ=MIN(snrsp[f]·Wβ[f]+Lβ，0) 通過使用式(10)，隨著snrsp[f]變大即SN比變高，gainβ變小，其結(jié)果，由于噪聲除去頻譜校正增益β[f]變大，所以在后述的頻譜抑制裝置8中，SN比高的頻譜成分使輸出的噪聲除去頻譜振幅變大，而SN比低的頻譜成分使輸出振幅變小。圖10表示β[f]對snrsp[f]變化的大概情況。
再有，聽覺加權(quán)Wβ與前面的聽覺加權(quán)Wα[f]一樣，是以頻率f為參數(shù)的預(yù)定加權(quán)系數(shù)，頻率越高，其值越大。通過進(jìn)行這種加權(quán)，因在高頻區(qū)域中β[f]的值變大而防止高頻區(qū)域中的過度抑制，防止發(fā)生異常聲音。圖12表示W(wǎng)β[f]的大概情況。
頻譜減法裝置7從式(11)那樣的輸入振幅頻譜S[f]中減去噪聲振幅頻譜N[f]與校正增益計算裝置6輸出的噪聲振幅頻譜校正增益α[f]的乘積，輸出第一噪聲除去頻譜Ss[f]。此外，在第一噪聲除去頻譜Ss[f]變負(fù)的情況下，進(jìn)行插入0或預(yù)定的低電平噪聲n[f]回填處理。通過將校正增益α[f]與噪聲頻譜相乘，在SN比低的情況下可以抑制噪聲頻譜成分的抽取，而在SN比高的情況下，通過加強(qiáng)抽取噪聲頻譜成分，可以抑制低SN時的過度頻譜抽取。 頻譜抑制裝置8使用式(12)，將所述第一噪聲除去頻譜Ss[f]乘以校正增益計算裝置6輸出的噪聲除去頻譜校正增益β[f]后，輸出第二噪聲除去頻譜Sr[f]。通過將校正增益β[f]與第一噪聲除去頻譜相乘，具有抑制上述頻譜減法裝置7中頻譜抽取殘留的殘留噪聲和頻譜減法的結(jié)果產(chǎn)生的人工噪聲(音樂噪聲)的效果，此外，由于在低SN時可減弱振幅抑制，而在高SN時可增強(qiáng)振幅抑制，所以可以防止低SN時的過度振幅抑制。
Sr[f]=β[f]·Ss[f]…式12頻率/時間變換裝置9采用時間/頻率變換裝置2的相反程序，例如進(jìn)行逆FFT，使用第二噪聲除去頻譜Sr[f]和相位頻譜P[f]變換成時間信號sr[t]，進(jìn)行與前幀的邊界部分的信號重合，由輸出信號端子10輸出噪聲抑制信號。
通過將噪聲振幅頻譜校正增益α[f]與噪聲振幅頻譜相乘，在SN比低的情況下抑制噪聲振幅頻譜成分的消失，而在SN比高的情況下通過加強(qiáng)減去噪聲頻譜成分，可以抑制低SN時過度的頻譜抽取，此外，通過將噪聲除去頻譜校正增益β[f]與第一噪聲除去頻譜相乘，具有抑制頻譜減法中頻譜抽取殘留的殘留噪聲和頻譜減法的結(jié)果產(chǎn)生的人工噪聲(音樂噪聲)的效果。
此外，由于在低SN時可減弱振幅抑制，而在高SN時可增強(qiáng)振幅抑制，所以可以防止低SN時的過度振幅抑制，而且，即使在句首等輸入聲音信號電平急劇變化的部分中，由于進(jìn)行不僅與噪聲信號電平而且與輸入信號電平對應(yīng)的頻譜減法和頻譜振幅抑制處理，所以同時可以防止因過度的頻譜減法和抑制處理造成的句首消失感和頻譜變形感等的發(fā)生，極大地原樣保持噪聲區(qū)間的噪聲抑制量，防止聲音區(qū)間中過度的頻譜抑制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
實施例2下面，參照

本發(fā)明噪聲抑制裝置的實施例2。
圖2是表示實施例2結(jié)構(gòu)的方框圖。與圖1相比，在結(jié)構(gòu)上除去了頻譜校正增益限制值計算裝置5，而新設(shè)置了頻譜平滑系數(shù)計算裝置21和頻譜平滑裝置22。由于對于其它結(jié)構(gòu)來說與實施例1相同，所以省略說明。以下，按照圖2說明實施例2的工作原理。
例如，頻譜平滑系數(shù)計算裝置21根據(jù)類噪聲判定裝置3輸出的輸入信號的類噪聲判定結(jié)果的電平算出對頻譜的時間軸方向的平滑使用的頻譜時間方向平滑系數(shù)γt、對頻譜的頻率方向的平滑使用的頻譜頻率方向平滑系數(shù)γf。
作為按照類噪聲算出平滑系數(shù)的方法，例如，可以使用表參照表2所示的與類噪聲對應(yīng)的平滑系數(shù)。由此，在噪聲性大的情況下，即在噪聲區(qū)間中選擇可增強(qiáng)平滑的平滑系數(shù)γt、γf，在噪聲性小時，即在聲音部分可以選擇可減弱平滑的平滑系數(shù)γt、γf并進(jìn)行輸出。
表2
頻譜平滑裝置22按照式(13)、式(14)，使用時間方向平滑系數(shù)γt、頻率方向平滑系數(shù)γf在時間方向和頻率方向上平滑輸入振幅頻譜S[f]和噪聲振幅頻譜N[f]，算出平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]。
首先，使用式(13)進(jìn)行輸入振幅頻譜Ssm[f]和噪聲振幅頻譜Nsm[f]的時間方向的平滑，算出時間方向平滑輸入振幅頻譜St[f]、時間方向平滑噪聲振幅頻譜Nt[f]。式(13)中的Spre[f]、Npre[f]分別是前幀的輸入振幅頻譜、噪聲振幅頻譜。Fn是乃奎斯特(Nyquist)頻率。
St[f]=γt·S[f]+(1-γt)·Spre[f]，f=0，…，fnNt[f]=γt·N[f]+(1-γt)·Npre[f]，f=0，…，fn…式(13)接著，使用式(14)進(jìn)行由式(13)得到的時間方向平滑輸入振幅頻譜St[f]、時間方向平滑噪聲振幅頻譜Nt[f]的頻率方向的平滑，算出作為頻譜平滑裝置輸出結(jié)果的平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]、平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]。
Ssm[f]=γf·St[f]+(1-γf)·St[f-1]，f=1，…，fnNsm[f]=γf·Nt[f]+(1-γf)·Nt[f-1]，f=1，…，fn…式(14)校正增益計算裝置6使用平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]代替輸入振幅頻譜S[f]和噪聲振幅頻譜N[f]，算出噪聲振幅頻譜校正增益α[f]和噪聲除去頻譜校正增益β[f]。
首先，使用式(15)，使用平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]，求出各頻率成分的平滑SN比snrsp-sm[f]。 接著，使用平滑SN比snrsp-sm[f]，根據(jù)式(16)和式(17)，算出平滑噪聲振幅頻譜校正增益αsm[f]和平滑噪聲除去頻譜校正增益βsm[f]。
gainα=MIN(snrsp-sm[f]·Wα[f]+Pn，0)αsm[f]=αMAX·{(PnMIN+gainα)/PnMIN)…式16gainβ=MIN(snrsp-sm[f]·Wβ[f]+Pn(=βMIN)，0)βsm[f]=10(gain，/20)…式17通過使用平滑SN比snrsm[f]求出校正增益，輸入聲音的電平比即SN比對噪聲信號小的噪聲區(qū)間中，極大地抑制頻譜校正增益的變動，而在聲音區(qū)間那樣的SN比高的區(qū)間中，成為不大抑制校正增益變動的動作。
再有，在式(16)和式(17)中，與上述實施例1中式(9)和式(10)不同的部分在于未使用噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα和噪聲除去頻譜校正增益限制值Lβ。此外，式中的αMAX為噪聲振幅頻譜校正增益最大值，βMIN為噪聲除去頻譜校正增益最小值(βMIN=Pn)，分別為預(yù)定的常數(shù)。
通過進(jìn)行與類噪聲電平對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)的控制，由于在噪聲性大的情況下增強(qiáng)平滑，在噪聲性小即聲音部分中選擇可減弱平滑的平滑系數(shù)，在噪聲性大即在噪聲區(qū)間中選擇可增強(qiáng)平滑的平滑系數(shù)，所以可以進(jìn)一步進(jìn)行頻譜校正增益的適當(dāng)控制，可以進(jìn)行良好的噪聲控制。
上述噪聲除去頻譜的不連續(xù)感緩和效果在高噪聲電平等頻譜校正增益的精度變低的低SN時特別有效。
實施例3作為實施例1的另一形態(tài)，在實施例1的結(jié)構(gòu)中可以導(dǎo)入用實施例2說明的頻譜平滑處理。圖3是表示本實施例3的結(jié)構(gòu)的方框圖。
頻譜校正增益限制值計算裝置5按照用實施例2說明的步驟，使用頻譜平滑裝置22算出的平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]，按與實施例1相同的步驟，算出噪聲振幅頻譜校正增益的限制值Lα和噪聲除去頻譜校正增益的限制值Lβ。
校正增益計算裝置6使用來自頻譜平滑裝置22的平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]，以及來自頻譜校正增益限制值計算裝置5的噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα和噪聲除去頻譜校正增益限制值Lβ，按照與上述實施例1相同的式(9)和式(10)，算出噪聲振幅頻譜校正增益α[f]和噪聲除去頻譜校正增益β[f]。
由于其它結(jié)構(gòu)與在實施例1和實施例2中說明的結(jié)構(gòu)相同，所以省略說明。
通過獲得本實施例的結(jié)構(gòu)，除了實施例1的效果以外，利用實施例2的相乘效果，可以進(jìn)行更合適的噪聲抑制。
實施例4作為根據(jù)輸入聲音的狀態(tài)算出頻譜平滑系數(shù)的方法，例如，也可以使用當(dāng)前幀的SN比。圖4是表示本實施例4結(jié)構(gòu)的方框圖。
在頻譜平滑系數(shù)計算裝置21中，首先使用式(18)求出當(dāng)前幀的輸入信號的SN比SNRfr。 接著，按照式19，使用幀的SN比SNRfr，求出對頻譜的時間方向平滑使用的頻譜時間方向平滑系數(shù)的偽系數(shù)γt’、對頻譜的頻率方向平滑使用的頻譜頻率方向平滑系數(shù)的偽系數(shù)γf’。 接著，按照式(20)，使用前幀的平滑系數(shù)γ(old)t、γ(old)f將偽平滑系數(shù)γt’、γf’進(jìn)行AR平滑，輸出頻譜時間方向平滑系數(shù)γt和頻譜頻率方向平滑系數(shù)γf。
γt=0.8·γt’+0.2·γ(old)tγf=0.8·γf’+0.2·γ(old)f…式20如本實施例所示，通過使用與輸入信號的SN比對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)來平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，采用使用它們算出的頻譜校正增益來進(jìn)行噪聲抑制處理，可以根據(jù)輸入信號的SN比來控制頻譜校正增益的變動，例如，在噪聲區(qū)間等的低SN時，由于可以緩和噪聲除去頻譜的時間方向和頻率方向的不連續(xù)感，所以可以抑制輸出聲音發(fā)生異常聲音，可以進(jìn)行穩(wěn)定的噪聲抑制。
實施例5作為發(fā)明的實施例1的另一形態(tài)，將輸入振幅頻譜不僅分割成其每個頻率成分，還分割成多個頻帶，使用每個頻帶的平均頻譜，算出噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜校正增益，利用這些增益可以進(jìn)行各自的頻譜校正。
在本實施例5中，在頻譜校正增益限制值計算裝置5的前級中，配有頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜。
頻譜頻帶分割裝置將輸入振幅頻譜分割成例如16個頻帶，如式(21)所示，對于各個頻帶(稱為信道ch)求出輸入信號的平均頻譜Save[ch]和噪聲信號的平均頻譜Nave[ch]。nch是信道ch中的頻譜成分?jǐn)?shù)。Save[ch]=ΣfnchS[f]/nch]]> 接著，頻譜校正增益限制值計算裝置5使用按式(21)求出的不同信道的平均頻譜Save[ch]、Nave[ch]，按照式(22)求出輸入信號功率Psave和噪聲信號功率Pnave，求出全頻帶SN比snrall-ave。PnMIN是最低噪聲功率的預(yù)定常數(shù)。
Psave(dB)=10log10(∑Save[ch]·Save[ch])Pnave(dB)=MAX(-10log10(∑Nave[ch]·Nave[ch]，PnMIN)snrall-ave=Psave+Pnave…式22接著，代替上述發(fā)明的實施例1中的Ps、Pn，使用上述得到的輸入信號功率Psave、噪聲信號功率Pnave，算出噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα、噪聲除去頻譜校正增益限制值Lβ。
在校正增益計算裝置6中，按式(23)求出各信道的SN比snrsp[ch]，利用它算出各信道中噪聲振幅頻譜校正增益α[ch]、噪聲除去頻譜校正增益β[ch]。Nch是信道總數(shù)。 在頻譜減法裝置7、頻譜抑制裝置8中，根據(jù)各自輸入的校正增益，展開與頻譜各成分對應(yīng)的值，進(jìn)行頻譜減法和頻譜振幅抑制。
通過獲得本實施例的結(jié)構(gòu)，除了發(fā)明的實施例1具有的效果以外，還具有可以消減進(jìn)行頻譜校正增益計算的運(yùn)算量，以及存儲頻譜校正增益的存儲量的效果。
實施例6作為實施例4的另一形態(tài)，不僅將輸入振幅頻譜分割成其每個頻率成分，還分割成多個頻帶，使用每個頻帶的平均頻譜，也可以算出頻譜平滑系數(shù)。圖5是本實施例6的結(jié)構(gòu)圖。
在圖5中，23是頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜。
頻譜頻帶分割裝置23與上述式(21)一樣將輸入振幅頻譜分割成例如16個頻帶，對于各個頻帶(稱為信道ch)求出輸入信號的平均頻譜Save[ch]和噪聲信號的平均頻譜Nave[ch]。
接著，頻譜平滑系數(shù)計算裝置21根據(jù)輸入信號的平均頻譜Save[ch]和噪聲信號的平均頻譜Nave[ch]，使用式(24)求出當(dāng)前幀的輸入信號的SN比SNRfr-ave。 接著，使用上述發(fā)明的實施例2中的式(14)和式(15)，代替上述幀的SN比SNRfr，采用使用平均頻譜算出的幀的SN比SNRfr-ave，輸出頻譜時間方向平滑系數(shù)γt和頻譜頻率方向平滑系數(shù)γf。
頻譜平滑裝置22按照式(25)、式(26)，使用由上述平均頻譜得到的時間方向平滑系數(shù)γt、頻率方向平滑系數(shù)γf在時間方向和頻率方向上平滑輸入信號的平均頻譜Save[ch]和噪聲信號的平均頻譜Nave[ch]，算出平滑輸入平均頻譜Ssm-ave[ch]和平滑噪聲平均頻譜Nsm- ave[ch]。
首先，使用式(25)，進(jìn)行輸入信號的平均頻譜Save[ch]和噪聲信號的平均頻譜Nave[ch]的時間方向的平滑，算出時間方向平滑輸入信號的平均頻譜St-ave[ch]、時間方向平滑噪聲信號的平均頻譜Nt- ave[ch]。式(25)中的Spre-ave[ch]、Npre-ave[ch]分別是前幀的輸入信號平均頻譜、噪聲信號平均頻譜。Nch是最大信道數(shù)。
St-ave[ch]=γt·Save[ch]+(1-γt)·Spre-ave[ch]，ch=0，…NchNt-ave[ch]=γt·Nave[ch]+(1-γt)·Npre-ave[ch]，ch=0，…Nch…式25接著，使用式(26)，進(jìn)行由式(25)得到的時間方向平滑輸入信號的平均頻譜St-ave[ch]、時間方向平滑噪聲信號的平均頻譜Nt- ave[ch]的頻率方向的平滑，算出作為頻譜平滑裝置的輸出結(jié)果的平滑輸入振幅頻譜Ssm-ave[ch]、平滑噪聲振幅頻譜Nsm-ave[ch]。
Ssm-ave[ch]=γf·St-ave[ch]+(1-γf)·St-ave[ch-1]，ch=0，…，NchNsm-ave[ch]=γf·Nt-ave[ch]+(1-γf)·Nt-ave[ch-1]，ch=0，…，Nch…式26校正增益計算裝置6使用平滑輸入信號的平均頻譜Ssm-ave[ch]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm-ave[ch]代替平滑輸入振幅頻譜Ssm[f]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm[f]，算出每個信道的噪聲振幅頻譜校正增益α[ch]和噪聲除去頻譜校正增益β[ch]。
首先，使用式(27)，采用平滑輸入信號的平均頻譜Ssm-ave[ch]和平滑噪聲振幅頻譜Nsm-ave[ch]，求出各信道的平滑SN比snrsm- ave[f]。 接著，使用平滑SN比snrch-sm[ch]，根據(jù)式(28)和式(29)，算出平滑噪聲振幅頻譜校正增益αsm[ch]和平滑噪聲除去頻譜校正增益βsm[ch]。
gainα=MIN(snrch-sm[ch]·Wα[ch]+Pn，0)αsm[ch]=αMAX·{(PnMIN+gainα)/PnMIN}…式28gainβ=MIN(snrch-sm[ch]·Wβ[ch]+Pn(=βMIN，0)βsrn[ch]=10(gainβ/20)…式29使用以上得到的平滑噪聲振幅頻譜校正增益αsm[ch]和平滑噪聲除去頻譜校正增益βsm[ch]，進(jìn)行頻譜的減法和頻譜抑制處理。
通過形成本實施例的結(jié)構(gòu)，除了發(fā)明的實施例2具有的效果以外，還具有可以消減進(jìn)行頻譜平滑系數(shù)的計算和頻譜平滑的運(yùn)算量，以及存儲頻譜平滑系數(shù)的存儲量的效果。
實施例7作為實施例3的另一形態(tài)，也可以有組合上述實施例5和實施例6結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。圖6是本實施例7的結(jié)構(gòu)圖。
頻譜頻帶分割裝置23與實施例6一樣將輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜。
頻譜平滑裝置22使用從頻譜平滑系數(shù)計算裝置21得到的時間方向平滑系數(shù)γt、頻率方向平滑系數(shù)γf在時間方向和頻率方向上平滑輸入信號的各頻帶的平均頻譜Save[ch]和噪聲信號的各頻帶的平均頻譜Nave[ch]，算出平滑輸入平均頻譜Ssm-ave[ch]和平滑噪聲平均頻譜Nsm- ave[ch]。
接著，頻譜校正增益限制值計算裝置5使用平滑輸入平均頻譜Ssm-ave[ch]和平滑噪聲平均頻譜Nsm-ave[ch]，根據(jù)式(22)求出輸入信號功率Psave和噪聲信號功率Pnave，求出全頻帶SN比snrall-ave。PnMIN是最低噪聲功率的預(yù)定常數(shù)。
接著，代替上述發(fā)明的實施例1中的Ps、Pn，使用上述獲得的輸入信號功率Psave、噪聲信號功率Pnave，算出噪聲振幅頻譜校正增益限制值Lα、噪聲除去頻譜校正增益限制值Lβ。
在校正增益計算裝置6中，按式(23)求出各信道的SN比snrsp[ch]，用它算出各信道中噪聲振幅頻譜校正增益α[ch]、噪聲除去頻譜校正增益β[ch]。Nch是信道總數(shù)。
由于其它結(jié)構(gòu)與實施例5和實施例6中說明的結(jié)構(gòu)相同，所以省略說明。
通過形成本實施例的結(jié)構(gòu)，除了實施例3具有的效果以外，還具有可以消減算出頻譜校正增益、頻譜平滑系數(shù)和用于進(jìn)行頻譜平滑的運(yùn)算量，以及存儲頻譜校正增益、頻譜平滑系數(shù)的存儲量的效果。
按照如上所述的本發(fā)明的噪聲抑制裝置，由于根據(jù)輸入信號幀的類噪聲的判定結(jié)果，使用該幀的輸入振幅頻譜算出的噪聲振幅頻譜和使用輸入振幅頻譜和各個預(yù)定系數(shù)算出噪聲振幅頻譜校正增益及噪聲除去頻譜校正增益，從所述輸入振幅頻譜中減去所述噪聲振幅頻譜與所述校正增益計算裝置輸出的噪聲振幅頻譜校正增益的乘積，將輸出的第一噪聲除去頻譜與所述校正增益計算裝置輸出的噪聲除去頻譜校正增益相乘，輸出第二噪聲除去頻譜，將所述第二噪聲除去頻譜變換成時間軸信號，所以即使在句首等輸入聲音信號電平急劇變化的部分中，由于進(jìn)行不僅與噪聲信號電平而且與輸入信號電平對應(yīng)的頻譜減法和頻譜振幅抑制處理，所以可以防止因過度的頻譜減法和抑制處理造成的句首消失感和頻譜變形感等的發(fā)生，極大地原樣保持噪聲區(qū)間的噪聲抑制量，防止聲音區(qū)間中過度的頻譜抑制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，通過使噪聲除去頻譜校正增益與第一噪聲除去頻譜相乘，具有抑制頻譜減法中抽取殘留頻譜的殘留噪聲和頻譜減法的結(jié)果產(chǎn)生的人工噪聲(音樂噪聲)的效果。
此外，按照本發(fā)明的噪聲抑制裝置，使用與輸入信號狀態(tài)對應(yīng)的輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)，在時間/頻率方向上平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜，算出使用該平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜的噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜校正增益，通過進(jìn)行與類噪聲電平對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)的控制，由于在噪聲性大的情況下增強(qiáng)平滑，在噪聲性小即在聲音部分中選擇使平滑減弱的平滑系數(shù)，在噪聲性大即在噪聲區(qū)間選擇可增強(qiáng)平滑的平滑系數(shù)，所以可以進(jìn)一步進(jìn)行頻譜校正增益的適當(dāng)控制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，按照本發(fā)明的噪聲抑制裝置，配有頻譜頻帶分割裝置，將輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，通過將各頻帶的平均頻譜使用于頻譜的平滑系數(shù)和平滑頻譜的計算出，可以防止因過度的頻譜減法和抑制處理造成的句首消失感和頻譜變形感等的發(fā)生，極大地原樣保持噪聲區(qū)間的噪聲抑制量，防止聲音區(qū)間中過度的頻譜抑制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，由于通過進(jìn)行與類噪聲電平對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)的控制，可以在噪聲性大的情況下增強(qiáng)平滑，在噪聲性小即在聲音部分中選擇使平滑減弱的平滑系數(shù)，在噪聲性大即在噪聲區(qū)間選擇可增強(qiáng)平滑的平滑系數(shù)，所以可以進(jìn)一步進(jìn)行頻譜校正增益的適當(dāng)控制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，按照本發(fā)明的噪聲抑制裝置，通過使用與輸入信號狀態(tài)對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)，將輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜平滑，使用用這些頻譜算出的頻譜校正增益來進(jìn)行噪聲抑制處理，可以根據(jù)輸入信號的狀態(tài)來控制頻譜校正增益的變動，例如，在噪聲區(qū)間等低SN時，由于可以緩和噪聲除去頻譜的時間方向和頻率方向的不連續(xù)感，所以可以抑制輸出聲音的異常聲音的發(fā)生，可以進(jìn)行穩(wěn)定的噪聲抑制。
此外，按照本發(fā)明的噪聲抑制裝置，由于根據(jù)輸入信號的狀態(tài)使用輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)，在時間/頻率方向上平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜，使用該平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜以及頻譜校正增益限制值，算出噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜校正增益，所以可以防止因過度的頻譜減法和抑制處理造成的句首消失感和頻譜變形感等的發(fā)生，極大地原樣保持噪聲區(qū)間的噪聲抑制量，防止聲音區(qū)間中過度的頻譜抑制，可以達(dá)到良好的噪聲抑制，此外，具有可以消減進(jìn)行頻譜校正增益計算的運(yùn)算量，以及可以消減存儲頻譜校正增益的存儲量的效果。
此外，按照本發(fā)明的噪聲抑制裝置，由于將輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，使用各頻帶的平均頻譜算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)，使用該各頻帶的輸入振幅平均頻譜和各頻帶的噪聲振幅平均頻譜，算出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜，由于可以進(jìn)行與類噪聲電平對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)的控制，可以在噪聲性大的情況下增強(qiáng)平滑，在噪聲性小即在聲音部分中選擇使平滑減弱的平滑系數(shù)，在噪聲性大即在噪聲區(qū)間選擇增強(qiáng)平滑的平滑系數(shù)，所以可以進(jìn)一步進(jìn)行頻譜校正增益的適當(dāng)控制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，具有可以消減進(jìn)行頻譜平滑系數(shù)的計算和頻譜平滑的運(yùn)算量，以及可以消減存儲頻譜平滑系數(shù)存儲量的效果。
此外，按照本發(fā)明的噪聲抑制裝置，所述頻譜平滑系數(shù)計算裝置、頻譜平滑裝置、頻譜校正增益限制值計算裝置和校正增益計算裝置通過將輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，使用各頻帶的平均頻譜，和將噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，使用各頻帶的平均頻譜，代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，可以防止因過度的頻譜減法和抑制處理造成的句首消失感和頻譜變形感等的發(fā)生，極大地原樣保持噪聲區(qū)間的噪聲抑制量，防止聲音區(qū)間中過度的頻譜抑制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，由于通過進(jìn)行與類噪聲電平對應(yīng)的頻譜平滑系數(shù)的控制，可以在噪聲性大的情況下增強(qiáng)平滑，在噪聲性小即在聲音部分中選擇使平滑減弱的平滑系數(shù)，在噪聲性大即在噪聲區(qū)間選擇增強(qiáng)平滑的平滑系數(shù)，所以可以進(jìn)一步進(jìn)行頻譜校正增益的適當(dāng)控制，可以進(jìn)行良好的噪聲抑制。
此外，具有可以消減算出頻譜校正增益、頻譜平滑系數(shù)的運(yùn)算量和進(jìn)行頻譜平滑的運(yùn)算量，以及可以消減存儲頻譜校正增益、頻譜平滑系數(shù)的存儲量的效果。
權(quán)利要求
1．一種噪聲抑制裝置，從不需要的噪聲信號混入目標(biāo)信號的輸入信號中除去噪聲信號，輸出目標(biāo)信號，其特征在于，該噪聲抑制裝置包括時間/頻率變換裝置，在每一幀中頻率分析輸入信號，變換成振幅頻譜和相位頻譜；類噪聲分析裝置，判定輸入信號幀的類噪聲；噪聲振幅頻譜計算裝置，根據(jù)所述類噪聲分析裝置輸出的判定結(jié)果，使用該幀的輸入振幅頻譜算出噪聲振幅頻譜；頻譜校正增益計算裝置，使用所述輸入振幅頻譜和所述噪聲振幅頻譜及第一預(yù)定系數(shù)算出噪聲振幅頻譜校正增益，同時使用相同的所述輸入振幅頻譜和所述噪聲振幅頻譜及第二預(yù)定系數(shù)算出噪聲除去頻譜校正增益；頻譜減法裝置，從所述輸入振幅頻譜中減去所述噪聲振幅頻譜與所述校正增益計算裝置輸出的噪聲振幅頻譜校正增益的乘積，輸出第一噪聲除去頻譜；頻譜振幅抑制裝置，將所述第一噪聲除去頻譜乘以所述校正增益計算裝置輸出的噪聲除去頻譜校正增益，輸出第二噪聲除去頻譜；和頻率/時間變換裝置，將所述第二噪聲除去頻譜變換為時間軸信號。
2．如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制裝置，其特征在于，包括頻譜校正增益限制值計算裝置，所述頻譜校正增益計算裝置使用輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出限制噪聲振幅頻譜和噪聲除去頻譜的校正增益的頻譜校正增益限制值；和校正增益計算裝置，使用輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜及頻譜校正增益限制值，算出在噪聲振幅頻譜的各振幅中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲振幅頻譜校正增益和在噪聲除去頻譜的各振幅值中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲除去頻譜校正增益。
3．如權(quán)利要求2所述的噪聲抑制裝置，其特征在于包括頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出每個頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出每個頻帶的平均頻譜；形成頻譜校正增益計算裝置的頻譜校正增益限制值計算裝置和校正增益計算裝置使用頻譜頻帶分割裝置輸出的輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的每個頻帶的平均頻譜代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出頻譜振幅限制值、噪聲振幅頻譜校正增益、噪聲除去頻譜校正增益。
4．如權(quán)利要求1所述的噪聲抑制裝置，其特征在于包括頻譜平滑系數(shù)計算裝置，根據(jù)輸入信號的狀態(tài)，算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)；頻譜平滑裝置，使用所述頻譜平滑系數(shù)，在時間/頻率方向平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，輸出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜；所述頻譜校正增益計算裝置配有校正增益計算裝置，使用所述平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜算出在噪聲振幅頻譜的各振幅值中進(jìn)行各頻率成分校正的噪聲振幅頻譜校正增益和在噪聲除去頻譜的各振幅值中進(jìn)行各頻率成分的校正的噪聲除去頻譜校正增益。
5．如權(quán)利要求4所述的噪聲抑制裝置，其特征在于配有頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜；頻譜平滑系數(shù)計算裝置使用來自頻譜頻帶分割裝置的各頻帶的輸入振幅平均頻譜和各頻帶的噪聲振幅平均頻譜算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)；頻譜平滑裝置使用來自頻譜頻帶分割裝置的各頻帶的輸入振幅平均頻譜和各頻帶的噪聲振幅平均頻譜算出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜。
6．如權(quán)利要求2所述的噪聲抑制裝置，其特征在于配有頻譜平滑系數(shù)計算裝置，根據(jù)輸入信號的狀態(tài)，算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)；和頻譜平滑裝置，使用所述頻譜平滑系數(shù)，在時間/頻率方向上平滑輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，輸出平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜；所述校正增益計算裝置使用平滑輸入振幅頻譜和平滑噪聲振幅頻譜及頻譜校正增益限制值代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜，算出噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜校正增益。
7．如權(quán)利要求6所述的噪聲抑制裝置，其特征在于配有頻譜頻帶分割裝置，將來自所述時間/頻率變換裝置的輸入振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜，同時將來自噪聲振幅頻譜計算裝置的噪聲振幅頻譜分割成多個頻帶，算出各頻帶的平均頻譜；所述頻譜平滑系數(shù)計算裝置、頻譜平滑裝置、頻譜校正增益限制值計算裝置和校正增益計算裝置使用來自所述頻譜頻帶分割裝置的輸出來代替輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜。
8．如權(quán)利要求4至權(quán)利要求7中任何一項所述的噪聲抑制裝置，其特征在于，所述頻譜平滑系數(shù)計算裝置根據(jù)類噪聲分析裝置輸出的判定結(jié)果算出輸入振幅頻譜和噪聲振幅頻譜的平滑系數(shù)。
全文摘要
提供聽覺上良好可抑制噪聲即使在高噪聲情況下品質(zhì)劣化也小的噪聲抑制裝置。該噪聲抑制裝置頻率分析輸入信號,用噪聲振幅頻譜計算裝置算出用于該幀的輸入振幅頻譜的噪聲振幅頻譜,用頻譜校正增益計算裝置算出噪聲振幅頻譜校正增益和噪聲除去頻譜校正增益,用頻譜減法裝置輸出第一噪聲除去頻譜,頻譜振幅抑制裝置將第二噪聲除去頻譜變換成時間軸信號。
文檔編號G10L19/02GK1296258SQ0012213
公開日2001年5月23日 申請日期2000年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者古田訓(xùn) 申請人:三菱電機(jī)株式會社