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)境下使用的語(yǔ)音通信系統(tǒng)及語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)等中，抑制目的信號(hào)以外噪聲的噪聲抑制裝置。
背景技術(shù)：
作為通過(guò)從混入了噪聲的輸入信號(hào)抑制作為目的外信號(hào)的噪聲，強(qiáng)調(diào)作為目的信號(hào)的語(yǔ)音信號(hào)等的噪聲抑制裝置，在比如特開(kāi)2000-347688公報(bào)中有披露。其以如文獻(xiàn)(Steven F.Boll，“Suppressionof Acoustic noise in speech using spectral subtraction利用頻譜相減抑制語(yǔ)音中的噪聲”，IEEE Trans.ASSP，Vol.ASSP-27，No.2，April 1979)所示的通過(guò)從振幅譜減去另外估算的平均噪聲譜進(jìn)行噪聲抑制的所謂頻譜相減法為基本。
圖1是表示特開(kāi)2000-347688公報(bào)中公開(kāi)的現(xiàn)有的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖，圖中，1是輸入端子，2是時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部，3是噪聲相似度分析部，4是噪聲譜估算部，5是頻帶SN比計(jì)算部，6是聽(tīng)覺(jué)權(quán)重計(jì)算部，7是聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部，8是頻譜相減部，9是頻譜抑制部，10是頻率·時(shí)間轉(zhuǎn)換部，11是輸出端子。此外在圖1的噪聲相似度分析部3中，12是低通濾波器，13是反向?yàn)V波器，14是自相關(guān)分析部，15是線性預(yù)測(cè)分析部，16是更新速度決定部。
以下對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
混入了噪聲的輸入信號(hào)S[t]被按規(guī)定的取樣頻率(比如8kHz)取樣，在規(guī)定的幀周期(比如20ms)被幀分割并被輸入。時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2利用比如256點(diǎn)FFT(Fast Fourier Transform高速傅立葉變換)，對(duì)輸入信號(hào)s[t]進(jìn)行頻率分析，轉(zhuǎn)換為振幅譜S[f]及相位譜P[f]。此外由于FFT是周知的方法，因而省略說(shuō)明。
在噪聲相似度分析部3中，首先，由低通濾波器12進(jìn)行輸入信號(hào)s[t]的濾波處理，得到低通濾波信號(hào)s1[t]。接下來(lái)，由線性預(yù)測(cè)分析部15進(jìn)行低通濾波信號(hào)s1[t]的線性預(yù)測(cè)分析，得到比如10次的α參數(shù)的線性預(yù)測(cè)系數(shù)及幀功率POWfr。反向?yàn)V波器13利用線性預(yù)測(cè)系數(shù)對(duì)低通濾波信號(hào)s1[t]進(jìn)行反向?yàn)V波處理，輸出低通線性預(yù)測(cè)殘余信號(hào)(以下簡(jiǎn)稱為低通殘余信號(hào))res[t]。接著，由自相關(guān)分析部14進(jìn)行低通殘余信號(hào)res[t]的自相關(guān)分析，從自相關(guān)系數(shù)系列rac[t]求出自相關(guān)系數(shù)的正的峰值，將其設(shè)為RACmax。
更新速度決定部16使用比如自相關(guān)系數(shù)的正峰值RACmax和低通殘余信號(hào)res[t]的功率POWres、幀功率POWfr，決定噪聲相似度信號(hào)Noise，并決定與所決定的噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)的噪聲譜更新速度系數(shù)r并輸出。圖2是表示噪聲相似度信號(hào)Noise與噪聲譜更新速度系數(shù)r的關(guān)系的附圖。更新速度決定部16從比如圖2所示的5個(gè)量級(jí)中決定1個(gè)噪聲相似度信號(hào)Noise，決定出與所決定的噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)的噪聲譜更新速度系數(shù)r并輸出。
噪聲譜估算部4從噪聲相似度分析部3輸出的噪聲譜更新系數(shù)r、時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的振幅譜S[f]、內(nèi)部保存的過(guò)去的平均噪聲譜Nold[f]，如下列式(1)所示進(jìn)行噪聲譜N[f]的更新。
N[f]＝(1-r)·Nold[f]+r·S[f] (1)頻帶SN比計(jì)算部5從時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的振幅譜S[f]和噪聲譜估算部4輸出的噪聲譜N[f]，根據(jù)下列式(2)計(jì)算每個(gè)頻帶f的信噪比(頻帶SN比)SNR[f]。但在SNR[f]為負(fù)值的場(chǎng)合下設(shè)為0。
SNR[f]＝20·log10(S[f]/N[f]) (dB)；S[f]＞N[f]＝0(dB)；上述以外 (2)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重計(jì)算部6輸入規(guī)定的常數(shù)α、α′(比如α＝1.2，α′＝0.5)、β，β′(比如β＝0.8，β′＝0.1)以及γ，γ′(比如γ＝0.25，γ′＝0.4)，根據(jù)下列式(3)計(jì)算在頻率方向被加權(quán)了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αw(f)、第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βw(f)及第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γw[f]。此外式(3)中的Fc是尼奎斯特頻率。
αw[f]＝(α′-α)·f/fc+αβw[f]＝(β′-β)·f/fc+βγw[f](γ′-γ)·f/fc+γ (3)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7對(duì)第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αw[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βw[f]，基于頻帶SN比計(jì)算部5輸出的頻帶SN比SNR[f]，通過(guò)比如下列式(4)，在頻帶SN比SNR[f]小的場(chǎng)合下，將第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αw[f]、第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βw[f]修正為小值，按照隨頻帶SN比SNR[f]的增大而增大的原則，修正為與各頻帶的SN比對(duì)應(yīng)的值，把修正后的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]和第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γw[f]向頻譜相減部8輸出，把修正后的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]向頻譜抑制部9輸出。
αc[f]＝αw(f)·SNR[f]-MIN_GAINαβc[f]＝βw(f)·SNR[f]-MIN_GAINβ(4)此外在上述式(4)中，MIN_GAINα，MIN_GAINβ是規(guī)定的常數(shù)，分別表示第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αw(f)、第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βw(f)的最大抑制量[dB]。
圖3是表示后述的頻譜相減及頻譜振幅抑制用的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]的頻率方向加權(quán)控制一例的附圖，圖中，101表示作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]，102表示作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]，103表示語(yǔ)音頻譜，104表示噪聲譜。聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7在下列式(5)所示的當(dāng)前幀的平均SN比SNRave高的場(chǎng)合下，按照αc
與αc[fc]值之差增大的原則設(shè)定。即，圖3中的αc[f]的斜率變大。此外聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7在平均SN比SNRave高的場(chǎng)合下，按照βc[f]縮小βc
與βc[fc]之差的原則設(shè)定。即，圖3中的βc[f]的斜率變小。這樣，隨著當(dāng)前幀的平均SN比SNRave變小，減小αc
與αc[fc]之差，即αc[f]的斜率變小，反之βc
與βc[fc]之差變大，即βc[f]的斜率變大。
SNRave＝∑(SNR[f])/fc，f＝0，……，fc(5)頻譜相減部8對(duì)噪聲譜N[f]乘以被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]，按下列式(6)進(jìn)行振幅譜S[f]的相減，輸出噪聲消除頻譜Ss[f]。此外在作為頻譜相減的結(jié)果，噪聲消除頻譜Ss[f]為負(fù)值的場(chǎng)合下，進(jìn)行置換為對(duì)比如輸入信號(hào)的振幅譜S[f]相乘了第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γw[f]的頻譜，并將其設(shè)為噪聲消除頻譜Ss[f]的回填處理。
Ss[f]＝S[f]-αc[f]·N[f]；S[f]＞αc[f]·N[f]＝γw[f]·S[f]；上述以外的場(chǎng)合 (6)頻譜抑制部9根據(jù)下列式(7)，對(duì)噪聲消除頻譜Ss[f]乘以被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]，輸出減小了噪聲振幅的噪聲抑制頻譜Sr[f]。
Sr[f]＝10^(-βc[f])·Ss[f] (7)
這里，10^(-βc[f])＝10-βc[f]。
頻率·時(shí)間轉(zhuǎn)換部10采用與上述的時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2所進(jìn)行的處理相反的順序，進(jìn)行比如反向FFT，利用噪聲抑制頻譜Sr[f]及時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的相位譜P[f]轉(zhuǎn)換為時(shí)間信號(hào)，進(jìn)行與前幀的部分時(shí)間信號(hào)成分疊加的處理，從輸出信號(hào)端子11輸出噪聲抑制信號(hào)sr[t]。
這樣，現(xiàn)有的噪聲抑制裝置在基于頻帶SN比SNR[f]修正的同時(shí)，基于當(dāng)前幀的平均SN比SNRave利用在頻率方向上被加權(quán)了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]進(jìn)行頻譜相減及頻譜振幅抑制。即由于按照在頻帶SN比SNR[f]大的頻率區(qū)域內(nèi)，第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]增大，在頻帶SN比SNR[f]小的頻率區(qū)域內(nèi)，第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]變小的原則進(jìn)行控制，因而在頻譜相減處理中，在SN比大的區(qū)域(主要是低頻帶)較多地減去噪聲，在SN比小的區(qū)域(主要是高頻帶)較少地相減，從而對(duì)在低頻帶具有大的成分的汽車行駛噪聲等可有效地進(jìn)行噪聲抑制，同時(shí)防止頻譜的過(guò)度相減。此外由于在頻譜振幅抑制中，在低頻帶減弱振幅抑制，隨著趨于高頻帶，增強(qiáng)振幅抑制，因而可防止被稱為音樂(lè)噪聲(musical noise)的不自然而且不愉快的殘留噪聲的發(fā)生。
由于現(xiàn)有的噪聲抑制裝置具有上述構(gòu)成，因而比如在根據(jù)第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]進(jìn)行了某一定量以上的噪聲相減的場(chǎng)合下，由于在現(xiàn)有的噪聲抑制裝置中沒(méi)有在基于第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]的噪聲振幅抑制中附加限制的機(jī)構(gòu)，第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]分別獨(dú)立被控制，因此基于第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重αc[f]及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重βc[f]的綜合的噪聲抑制量(以下稱總噪聲抑制量)在各幀內(nèi)不是一定的，存在在輸出信號(hào)中發(fā)生時(shí)間方向上的不穩(wěn)定感，聽(tīng)覺(jué)上令人不快的課題。
本發(fā)明旨在解決上述課題，其目的是得到一種可進(jìn)行在聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制，而且即使在高噪聲下質(zhì)量劣化也較少的噪聲抑制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置具備了振幅抑制量計(jì)算部，其從噪聲相似度信號(hào)及噪聲譜計(jì)算作為當(dāng)前幀的噪聲抑制水平的振幅抑制量；聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部，其從振幅抑制量及噪聲相似度信號(hào)決定作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量的頻率特性分配模式即聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式；聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部，其依據(jù)頻帶SN比對(duì)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式提供的作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量進(jìn)行修正，輸出被修正了的頻譜相減量和被修正了的頻譜振幅抑制量；頻譜相減部，其從振幅譜減去對(duì)噪聲譜相乘了被修正了的頻譜相減量的頻譜，求出噪聲消除頻譜；頻譜抑制部，其對(duì)噪聲消除頻譜乘以被修正了的頻譜振幅抑制量，求出噪聲抑制頻譜。
這樣，由于噪聲抑制后的輸出信號(hào)在時(shí)間方向上穩(wěn)定，因而具有在可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的同時(shí)，即使在高噪聲下也可進(jìn)行質(zhì)量劣化較少的噪聲抑制的效果。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部在頻帶SN比大的低頻帶，在增大作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量的同時(shí)，減小作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量，在頻帶SN比小的高頻帶，在減小作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量的同時(shí)，增大作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量。
這樣，其效果為在可有效抑制在低頻帶具有大的噪聲成分的汽車行駛噪聲，在高頻帶可防止頻譜的過(guò)度消除從而防止語(yǔ)音頻譜變形的同時(shí)，對(duì)疊加了在低頻帶具有大的成分的汽車行駛噪聲的語(yǔ)音信號(hào)，可抑制在頻譜相減處理中未完全除去的高頻帶殘留噪聲。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式，其由成為用于決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式的基本的、與噪聲相似度信號(hào)對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻率特性模式組成，從該聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式中選擇與由噪聲相似度分析部輸出的噪聲相似度信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率特性模式，決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
這樣，其效果為在噪聲相似度信號(hào)的噪聲相似度小的場(chǎng)合下，在通過(guò)在低頻帶增大頻譜相減的程度，可獲得大的噪聲抑制量的同時(shí)，通過(guò)隨著噪聲相似度的增大，減小低頻帶的頻譜相減的程度，可防止頻譜變形。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部具備了聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式，其由根據(jù)使用環(huán)境被任意變更的多個(gè)頻率特性模式組成。
這樣，其效果為可提高被修正了的頻譜相減量與被修正了的頻譜振幅抑制量的精度，進(jìn)一步進(jìn)行質(zhì)量劣化少的噪聲抑制。
本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其求出振幅譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部根據(jù)振幅譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
這樣，其效果為可使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式適應(yīng)語(yǔ)音區(qū)間的頻譜形狀，進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其求出噪聲譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部根據(jù)噪聲譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
這樣，其效果為可穩(wěn)定地使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式適應(yīng)噪聲區(qū)間的平均頻譜形狀，進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其求出根據(jù)振幅譜及噪聲譜的加權(quán)平均獲得的平均頻譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部根據(jù)平均頻譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
這樣，其效果為可在聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式中加進(jìn)輸入信號(hào)的振幅譜和噪聲譜的形狀，進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，頻譜相減部在相減結(jié)果為負(fù)值的場(chǎng)合下，根據(jù)振幅譜、振幅抑制量以及越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重，求出噪聲消除頻譜。
這樣，其效果為由于在可抑制被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的在頻率軸上孤立的尖銳頻譜的生成的同時(shí)，在語(yǔ)音區(qū)間可使高頻帶的殘留噪聲的頻譜形狀與輸入信號(hào)的振幅譜類似，因而高頻帶的殘留噪聲與語(yǔ)音信號(hào)類似，自然性提高，可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，頻譜相減部在相減結(jié)果為負(fù)值的場(chǎng)合下，根據(jù)噪聲譜、振幅抑制量以及越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重，求出噪聲消除頻譜。
這樣，其效果為在可抑制被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的在頻率軸上孤立的尖銳頻譜的生成的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高頻帶的殘留噪聲的時(shí)間·頻率方向的穩(wěn)定化，可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，頻譜相減部在相減結(jié)果為負(fù)值的場(chǎng)合下，根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的平均頻譜、振幅抑制量以及越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重，求出噪聲消除頻譜。
這樣，其效果為由于在可抑制被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的在頻率軸上孤立的尖銳頻譜的生成的同時(shí)，在子音等過(guò)渡部區(qū)間也可在高頻帶的殘留噪聲譜中加進(jìn)輸入信號(hào)的振幅譜及噪聲譜，因而殘留噪聲的自然性提高，可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的振幅譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，變更越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
這樣，其效果為在可抑制音樂(lè)噪聲的發(fā)生的同時(shí)，可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的噪聲譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，變更越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
這樣其效果為在可抑制音樂(lè)噪聲的發(fā)生的同時(shí)，可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的振幅譜及噪聲譜的加權(quán)平均獲得的平均頻譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，變更越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
這樣其效果為在可抑制音樂(lè)噪聲的發(fā)生的同時(shí)，可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。
在本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部基于噪聲相似度信號(hào)求出平均頻譜。
這樣其效果為可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制。


圖1是表示現(xiàn)有的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖2是表示噪聲相似度信號(hào)Noise與噪聲譜更新速度系數(shù)r的關(guān)系的附圖。
圖3是表示現(xiàn)有的噪聲抑制裝置中的頻譜相減及頻譜振幅抑制的控制方法一例的附圖。
圖4是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式1的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖5是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式1的噪聲抑制裝置中的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式的一例的附圖。
圖6A至圖6C是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式1的噪聲抑制裝置中的頻譜相減量及頻譜振幅抑制量的分配模式調(diào)整的一例的附圖。
圖7是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式3的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖8A及圖8B是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式3的噪聲抑制裝置中的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式的變更控制方法一例的附圖。
圖9是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式4的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖10是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式5的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖11是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式6的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖12是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式6的噪聲抑制裝置中的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻率方向模式一例的附圖。
圖13A及圖13B是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式6的噪聲抑制裝置中的未進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)加權(quán)場(chǎng)合下的噪聲消除頻譜一例的附圖。
圖14A及圖14B是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式6的噪聲抑制裝置中的進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)加權(quán)場(chǎng)合下的噪聲消除頻譜一例的附圖。
圖15是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式8的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖16是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式9的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖17是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式10的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
圖18是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式11的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。
實(shí)施方式以下為更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，按附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式作以說(shuō)明。
實(shí)施方式1圖4是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式1的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。圖中，1是輸入輸入信號(hào)S[t]的輸入端子，2是對(duì)輸入信號(hào)S[t]進(jìn)行頻率分析，轉(zhuǎn)換為振幅譜s[f]及相位譜P[f]的時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部，3是在從輸入信號(hào)S[t]判定噪聲相似度，輸出噪聲相似度信號(hào)Noise的同時(shí)，輸出與噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)的噪聲譜更新速度系數(shù)r的噪聲相似度分析部。
此外在圖4中，4是從噪聲譜更新系數(shù)r、振幅譜S[f]、內(nèi)部保存的過(guò)去的平均噪聲譜Nold[f]對(duì)噪聲譜N[f]進(jìn)行更新并輸出的噪聲譜估算部，5是從振幅譜S[f]及噪聲譜N[f]計(jì)算作為各頻帶f的信噪比的頻帶SN比SNR[f]的頻帶SN比計(jì)算部。
此外在圖4中，20是振幅抑制量計(jì)算部，其從噪聲相似度信號(hào)Noise及噪聲譜N[f]計(jì)算作為當(dāng)前幀的噪聲抑制水平的振幅抑制量min_gain，21是聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部，其從振幅抑制量min_gain及噪聲相似度信號(hào)Noise決定系作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量α[f]與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量β[f]的頻率特性分配模式的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]，7是聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部，其依據(jù)頻帶SN比SNR[f]對(duì)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]提供的作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量α[f]與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量β[f]進(jìn)行修正，輸出作為被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]與作為被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]。
此外在圖4中，8是頻譜相減部，其從振幅譜S[f]減去對(duì)噪聲譜N[f]相乘了被修正了的頻譜相減量αc[f]的頻譜，求出噪聲消除頻譜Ss[f]，9是頻譜抑制部，其對(duì)噪聲消除頻譜Ss[f]乘以被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]，求出噪聲抑制頻譜Sr[f]，10是頻率·時(shí)間轉(zhuǎn)換部，其依據(jù)相位譜P[f]把噪聲抑制頻譜Sr[f]轉(zhuǎn)換為時(shí)間信號(hào)，輸出噪聲抑制信號(hào)sr[t]，11是噪聲抑制信號(hào)sr[t]的輸出端子。
以下對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2與現(xiàn)有的一樣，對(duì)輸入信號(hào)s[t]進(jìn)行頻率分析，轉(zhuǎn)換為振幅譜S[f]及相位譜P[f]并輸出。噪聲相似度分析部3在從輸入信號(hào)s[t]判定噪聲相似度，輸出噪聲相似度信號(hào)Noise的同時(shí)，輸出與噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)的噪聲譜更新速度系數(shù)r。
噪聲譜估算部4與現(xiàn)有的同樣，從來(lái)自噪聲相似度分析部3的噪聲譜更新系數(shù)r、來(lái)自時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2的振幅譜S[f]、內(nèi)部保存的過(guò)去的平均噪聲譜Nold[f]，對(duì)噪聲譜N[f]進(jìn)行更新并輸出。此外頻帶SN比計(jì)算部5也與現(xiàn)有的同樣，根據(jù)來(lái)自時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2的振幅譜S[f]和來(lái)自噪聲譜估算部4的噪聲譜N[f]，計(jì)算作為每個(gè)頻帶f的信噪比的頻帶SN比SNR[f]。
振幅抑制量計(jì)算部20從來(lái)自噪聲相似度分析部3的噪聲相似度信號(hào)Noise、來(lái)自噪聲譜估算部4的噪聲譜N[f]，按以下方法計(jì)算作為當(dāng)前幀的噪聲抑制水平的振幅抑制量min_gain。首先，振幅抑制量計(jì)算部20根據(jù)下列式(8)進(jìn)行噪聲譜N[f]的功率計(jì)算，獲得當(dāng)前幀的噪聲功率Npow。此外式(8)中的fc是尼奎斯特頻率。
Npow＝10·log10(∑N[f])，f＝0，……，fc (8)接下來(lái)，振幅抑制量計(jì)算部20根據(jù)下列式(9)，將作為規(guī)定的常數(shù)的最大振幅抑制量MIN_GAIN與由上述式(8)獲得的噪聲功率Npow進(jìn)行比較，在噪聲功率Npow超過(guò)最大振幅抑制量MIN_GAIN的場(chǎng)合下，將振幅抑制量min_gain限制到MIN_GAIN。此外在把最大振幅抑制量MIN_GAIN設(shè)定到了比如10dB的較小值的場(chǎng)合下，除了在式(9)中Npow＜MIN_GAIN時(shí)(在輸入信號(hào)s[t]中幾乎沒(méi)有噪聲時(shí))，振幅抑制量min_gain被設(shè)定到MIN_GAIN。即，在有噪聲的場(chǎng)合下，噪聲抑制水平固定為MIN_GAIN值。此外在輸入信號(hào)s[t]中幾乎沒(méi)有噪聲時(shí)，振幅抑制量min_gain被設(shè)定為Npow。
min_gain＝MIN_GAIN (dB)；Npow＞MIN_GAIN＝Npow(dB)；上述以外(9)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部21從由上述式(9)求出的振幅抑制量min_gain、來(lái)自噪聲相似度分析部3的噪聲相似度信號(hào)Noise、成為決定作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量α[f]與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量β[f]的范圍的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式的基本的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]，決定作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量α[f]與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量β[f]的頻率特性分配模式即聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]并輸出。
圖5是表示用于決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]的示例的附圖。這里，i隨噪聲相似度信號(hào)Noise的值變化，比如i＝0～4。在圖5中，101表示頻譜相減量αc[f]，102表示頻譜振幅抑制量βc[f]，150表示存儲(chǔ)器。如圖5所示，作為聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]，與噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)，準(zhǔn)備具有各種頻率特性的振幅抑制量，被存儲(chǔ)到聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部21內(nèi)的ROM表等的存儲(chǔ)器(未圖示)，與來(lái)自噪聲相似度分析部3的噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[Noise][f]被從存儲(chǔ)器輸出。
接下來(lái)，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部21根據(jù)下式(10)，對(duì)與噪聲相似度信號(hào)Noise對(duì)應(yīng)的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[Noise][f]，乘以來(lái)自振幅抑制量計(jì)算部20的振幅抑制量min_gain，決定作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量α[f]與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量β[f]的頻率特性分配模式的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]并輸出。
min_gain_pat[f]＝min_gain·MIN_GAIN_PAT[Noise][f] (10)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7利用來(lái)自頻帶SN比計(jì)算部5的頻帶SN比SNR[f]及由上述式(10)求出的來(lái)自聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部21的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]，通過(guò)下式(11)～(13)，決定作為被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]和作為被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]并輸出。
首先，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7根據(jù)下式(11)對(duì)頻帶SN比SNR[f]進(jìn)行穩(wěn)定化處理，求出穩(wěn)定化了的SN比SNRlim[f]。在式(11)中，SNR_THLD[f]是用于在頻帶SN比SNR[f]極小的場(chǎng)合下，使后述的式(12)的頻譜振幅抑制量β[f]穩(wěn)定到聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]值，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化的規(guī)定的常數(shù)閾值。
SNRlim[f]＝SNR_THLD[f]；SNR[f]＜SNR_THLD[f]＝SNR[f]；上述以外(11)接下來(lái)，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7根據(jù)下式(12)，求出被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]。在式(12)中，GAIN[f]是規(guī)定的常數(shù)，按照比如隨著趨于高頻帶增大的原則設(shè)定，被修正了的頻譜相減量αc[f]和被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]是用于按照越趨于高頻帶對(duì)SNR[f]的變化反應(yīng)越敏感的原則動(dòng)作的加速系數(shù)。根據(jù)式(12)，如果頻帶SN比SNR[f]增大，式(12)的第1項(xiàng)((SNRlim[f]-SNR_THLD[f])·GAIN[f])增大，在第1項(xiàng)(如果SNRlim[f]＞SNR_THLD[f]則為正值)小于第2項(xiàng)(min_gain_pat[f])的場(chǎng)合下，被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]取負(fù)數(shù)，但由于隨著第1項(xiàng)的增大，βc[f]的絕對(duì)值變小，因而負(fù)增益變小。即振幅抑制減弱。反之如果頻帶SN比SNR[f]減小，由于被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]增大，因而負(fù)增益增大。即振幅抑制增強(qiáng)。此外在被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]超過(guò)0(dB)的場(chǎng)合下，限制到0(dB)，不進(jìn)行振幅抑制。此外在頻帶SN比SNR[f]小于SNR_THLD[f]的場(chǎng)合下，根據(jù)上述式(11)，因?yàn)镾NRlim[f]被限制到SNR_THLD[f]，因而被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]成為穩(wěn)定到min_gain_pat[f]的定值。
βc[f]＝(SNRlim[f]-SNR_THLD[f])·GAIN[f]-min_gain_pat[f]＝0(dB)；βc[f]＞0 (12)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7在利用上述式(12)求出被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]后，通過(guò)下式(13)，利用被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]求出被修正了的頻譜相減量αc[f]。
αc[f]＝min_gain-βc[f] (13)在圖5的示例中，在噪聲相似度信號(hào)Noise的噪聲相似度最小的場(chǎng)合下(Noise＝3，4的場(chǎng)合)，在低頻帶頻譜相減的程度最大，隨著噪聲相似度的增大(Noise＝2，1)，低頻帶的頻譜相減程度減小，頻譜振幅抑制的程度相對(duì)增大。這里，圖5中的(a)表示Noise＝3，4的場(chǎng)合，(b)表示Noise＝2的場(chǎng)合，(c)表示Noise＝0的場(chǎng)合。這樣在噪聲相似度小的場(chǎng)合下(有音的概率高的場(chǎng)合)，由于當(dāng)前幀的全頻帶的平均SN比大，因而由頻譜相減可得到大的噪聲抑制量。另一方面，在噪聲相似度大的場(chǎng)合下(噪聲的概率高的場(chǎng)合)，由于當(dāng)前幀的全頻帶的平均SN比小，因而通過(guò)頻譜相減程度的變小，頻譜振幅抑制程度相對(duì)增大，可防止頻譜變形。
圖6A是表示當(dāng)前幀為有音場(chǎng)合下在噪聲相似度信號(hào)Noise＝4，min_gain為10dB場(chǎng)合下的作為被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]及作為被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]的分配模式調(diào)整一例的附圖，圖中，103表示語(yǔ)音頻譜，104表示噪聲譜，105表示min_gain＝10dB，對(duì)于表示與圖5相同的要素的部分附加同一符號(hào)，省略其說(shuō)明。此外圖6B表示可按圖6A中的頻譜相減量αc[f]的所分配的SN比修正的范圍，圖6C表示可按圖6A中的頻譜振幅抑制量βc[f]的所分配的SN比修正的范圍。在圖6A的示例中，雖然與現(xiàn)有的圖3所示的噪聲抑制裝置的頻譜相減量·振幅抑制量控制同樣，在低頻帶后述的頻譜相減的程度增大，隨著趨于高頻帶后述的頻譜振幅抑制程度增大，但與圖3所示的以往技術(shù)的控制的不同點(diǎn)在于，被修正了的頻譜相減量αc[f]及被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]相互不會(huì)大到超過(guò)圖6A中的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]的程度。
即，在整個(gè)頻帶內(nèi)，由于基于被修正了的頻譜相減量αc[f]及被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]的總的噪聲抑制量穩(wěn)定在min_gain，因而在可防止過(guò)度的頻譜相減及頻譜振幅抑制的同時(shí)，幀間的振幅抑制量可達(dá)到穩(wěn)定，不連續(xù)感可降低。
頻譜相減部8根據(jù)下式(14)，從振幅譜S[f]，減去對(duì)噪聲譜N[f]相乘了被修正了的頻譜相減量αc[f]的頻譜，輸出噪聲消除頻譜Ss[f]。在噪聲消除頻譜Ss[f]成為負(fù)值的場(chǎng)合下，進(jìn)行把振幅抑制量計(jì)算部20輸出的振幅抑制量min_gain(dB)轉(zhuǎn)換為線性值min_gain_lin，把對(duì)其乘以輸入信號(hào)的振幅譜S[f]的乘積作為噪聲消除頻譜Ss[f]的回填處理。
Ss[f]＝S[f]-αc[f]·N[f]；S[f]＞αc[f]·N[f]＝S[f]·min_gain_lin；上述以外 (14)頻譜抑制部9把由上述式(12)求出的被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f](dB值)轉(zhuǎn)換為線性值β_1[f]，通過(guò)下式(15)，對(duì)噪聲消除頻譜Ss[f]乘以頻譜振幅抑制量β_1[f]，輸出噪聲抑制頻譜Sr[f]。
Sr[f]＝β_1[f]·Ss[f] (15)頻率·時(shí)間轉(zhuǎn)換部10利用時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的相位譜P[f]把噪聲抑制頻譜Sr[f]轉(zhuǎn)換為時(shí)間信號(hào)，與前幀的部分信號(hào)疊加，從輸出端子11輸出噪聲抑制信號(hào)sr[t]。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式1，如圖6A至圖6C及式(13)所示，由于根據(jù)作為被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]的值，決定作為被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]的值，因而基于被修正了的頻譜振幅抑制量αc[f]和被修正了的頻譜相減量βc[f]的總的噪聲抑制量成為穩(wěn)定的min_gain，由于噪聲抑制后的輸出信號(hào)在時(shí)間方向上穩(wěn)定，因而可得到在可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的同時(shí)，即使在高噪聲下也可進(jìn)行較少質(zhì)量劣化的噪聲抑制的效果。
比如，在利用被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]進(jìn)行了至振幅抑制量min_gain的頻譜振幅抑制的場(chǎng)合下，由于不再進(jìn)行基于被修正了的頻譜相減量αc[f]的頻譜相減，因而總噪聲抑制量在各幀成為定值。
此外基于本實(shí)施方式1，根據(jù)噪聲譜的形狀其數(shù)值有差異，由于有聲語(yǔ)音的低頻帶成分較大，因而一般低頻帶的SN比將較大，因此如圖6A所示，在聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]中，在低頻帶增大作為被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]的程度，隨著趨于高頻帶減小該程度，通過(guò)在SN比大的低頻帶大幅減去噪聲，可有效抑制在低頻帶具有大的噪聲成分的汽車行駛噪聲，同時(shí)通過(guò)在SN比小的高頻帶降低相減量，可防止頻譜的過(guò)度消除，取得可防止高頻帶成分的語(yǔ)音頻譜變形的效果。
此外根據(jù)本實(shí)施方式1，如圖6A至圖6C所示，通過(guò)對(duì)于作為被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]，在SN比大的低頻帶，減小頻譜振幅抑制的程度，隨著趨于SN比變小的高頻帶，增大頻譜振幅抑制的程度，可得到對(duì)于疊加了在低頻帶具有大的成分的汽車行駛噪聲的語(yǔ)音信號(hào)，可抑制在頻譜相減處理中未完全除去的高頻帶殘留噪聲的效果。
此外根據(jù)本實(shí)施方式1，通過(guò)從比如圖5所示的多個(gè)頻率特性中按照噪聲相似度信號(hào)Noise選擇第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]，在噪聲相似度信號(hào)Noise的噪聲相似度小的場(chǎng)合下，通過(guò)在低頻帶增大頻譜相減程度，可得到大的噪聲抑制量，同時(shí)通過(guò)隨著噪聲相似度增大減小低頻帶的頻譜相減程度，取得能防止頻譜變形的效果。
實(shí)施方式2表示基于本發(fā)明的實(shí)施方式2的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖與實(shí)施方式1的圖4相同。在本實(shí)施方式中可根據(jù)使用環(huán)境任意變更實(shí)施方式1的圖5所示的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]。
以下對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
通過(guò)比如預(yù)先調(diào)查與使用環(huán)境對(duì)應(yīng)的噪聲譜N[f]的平均頻率特性及頻帶SN比的分布等，對(duì)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]進(jìn)行修正，或根據(jù)從使用環(huán)境獲得的輸入信號(hào)數(shù)據(jù)最佳學(xué)習(xí)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]，使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]適應(yīng)使用環(huán)境。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式2，通過(guò)根據(jù)使用環(huán)境任意變更聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式MIN_GAIN_PAT[i][f]，被修正了的頻譜相減量αc[f]及被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]的精度可被提高，獲得可進(jìn)一步進(jìn)行較少質(zhì)量劣化的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式3圖7是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式3的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。圖中，22是求出振幅譜S[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，由于其它構(gòu)成與圖4同樣，因而省略說(shuō)明。在該實(shí)施方式3中，在語(yǔ)音區(qū)間，把從當(dāng)前幀的輸入信號(hào)s[t]獲得的振幅譜S[f]分割為低頻帶和高頻帶，分別求出低頻帶功率和高頻帶功率，根據(jù)該低頻帶功率與高頻帶功率之比，變更第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]。
以下對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22從由時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的振幅譜S[f]，根據(jù)下式(16)，把比如0～63點(diǎn)以下作為低頻帶頻譜，把64點(diǎn)～127點(diǎn)以下作為高頻帶頻譜，分別計(jì)算低頻帶功率Pow_1及高頻帶功率Pow_h，從所獲得的低頻帶功率Pow_1及高頻帶功率Pow_h求出高頻帶/低頻帶功率比Pv并輸出。但在高頻帶/低頻帶功率比Pv超過(guò)規(guī)定的上限閾值pv_H的場(chǎng)合下，Pv限制到Pv_H，在高頻帶/低頻帶功率比低于規(guī)定的下限閾值Pv_L的場(chǎng)合下，Pv限制到Pv_L。
Pow_1＝∑S[f]；f＝0，……，63
Pow_h＝∑S[f]；f＝64，……，127Pv＝Pow_h/Pow_1但，Pv＝Pv_H；Pv＞Pv_HPv＝Pv_L；Pv＜Pv_L (16)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部21從來(lái)自振幅抑制量計(jì)算部20的振幅抑制量min_gain、來(lái)自噪聲相似度分析部3的噪聲相似度信號(hào)Noise、來(lái)自聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22的高頻帶/低頻帶功率比Pv，根據(jù)下式(17)，決定作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量α[f]和作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量β[f]的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]。式(17)中的MIN_GAIN_PAT[Noise][f]是噪聲相似度信號(hào)Noise選擇的基本分配模式，Pv_inv是被通過(guò)上式(16)求出的高頻帶/低頻帶功率比Pv的倒數(shù)。此外在聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]超過(guò)振幅抑制量min_gain的場(chǎng)合下，把數(shù)值限制到振幅抑制量min_gain。此外式(17)中的fc是尼奎斯特頻率。
min_gain_pat[f]＝min_gain·MIN_GAIN_PAT[Noise][f](1.0·(fc-f)+Pv_inv·f)/fc但，Pv_inv＝1.0/Pvmin_gain_pat[f]＝min_gain；min_gain_pat[f]＞min_gain (17)圖8A及圖8B是表示聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式的變更控制方法一例的附圖，是根據(jù)上述方法，變更了第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]的場(chǎng)合的附圖。圖8A是高頻帶功率Pow_h大于低頻帶功率Pow_1的場(chǎng)合，圖8B是低頻帶功率Pow_1大于高頻帶功率Pow_h的場(chǎng)合，在各自的附圖中，對(duì)與圖5相同的要素附加同一符號(hào)，省略其說(shuō)明。
由于一般在高頻帶功率Pow_h大于低頻帶功率Pow_1的場(chǎng)合下高頻帶的SN比增大，因而如圖8A所示，使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]的斜率變緩，更高頻帶的頻譜相減程度增大。另一方面，由于在低頻帶功率Pow_1大于高頻帶功率Pow_h的場(chǎng)合下低頻帶的SN比增大，因而如圖8B所示，使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]的斜率變陡，增大高頻帶的頻譜振幅抑制程度。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式3，在語(yǔ)音區(qū)間，輸入信號(hào)的振幅譜S[f]中含有較多的語(yǔ)音信號(hào)成分，通過(guò)根據(jù)振幅譜S[f]變更聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]，使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]適應(yīng)語(yǔ)音區(qū)間的頻譜形狀，通過(guò)進(jìn)行適應(yīng)了語(yǔ)音信號(hào)的頻率特性的頻譜相減及頻譜振幅抑制，取得能進(jìn)一步進(jìn)行在聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式4圖9是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式4的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。圖中，22是在噪聲區(qū)間，求出噪聲譜N[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其它構(gòu)成與實(shí)施方式3的圖7同樣。在該實(shí)施方式中，在噪聲區(qū)間，取代振幅譜S[f]，把噪聲譜N[f]分割為低頻帶和高頻帶，求出低頻帶功率Pow_1和高頻帶功率Pow_h，根據(jù)該低頻帶功率Pow_1與高頻帶功率Pow_h之比Pv，變更第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]。
接下來(lái)對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
在噪聲區(qū)間，輸入信號(hào)的振幅譜S[f]隨時(shí)間·頻率劇烈變動(dòng)，不適合于根據(jù)不穩(wěn)定的輸入信號(hào)的振幅譜S[f]變更聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]。因此，根據(jù)保持平均的噪聲譜形狀的在時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定的噪聲譜N[f]，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部21進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]的變更。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式4，通過(guò)在噪聲區(qū)間，根據(jù)在時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定的噪聲譜N[f]的低頻帶功率Pow_1與高頻帶功率Pow_h之比Pv，變更第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]，穩(wěn)定地使聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]適應(yīng)噪聲區(qū)間的平均頻譜形狀，通過(guò)進(jìn)行適應(yīng)了噪聲區(qū)間的頻率特性的頻譜相減及頻譜振幅抑制，取得可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式5圖10是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式5的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。圖中，22是在子音等語(yǔ)音過(guò)渡部區(qū)間，基于噪聲相似度信號(hào)Noise，求出由振幅譜S[f]及噪聲譜N[f]的加權(quán)平均得到的平均頻譜A[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其它構(gòu)成與實(shí)施方式4的圖9相同。
在該實(shí)施方式中，在子音等的語(yǔ)音過(guò)渡部區(qū)間，取代振幅譜S[f]，把由振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的加權(quán)平均得到的平均頻譜A[f]分割為低頻帶和高頻帶，求出低頻帶功率Pow_1和高頻帶功率Pow_h，根據(jù)該低頻帶功率Pow_1與高頻帶功率Pow_h之比Pv，變更第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]。
以下對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22首先輸入由時(shí)間頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的128點(diǎn)振幅譜S[f]及由噪聲譜估算部4輸出的噪聲譜N[f]，由下式(18)求出平均頻譜A[f]。式(18)中的Cn是比如由上述圖2所示的噪聲相似度信號(hào)Noise的形態(tài)決定的規(guī)定的加權(quán)系數(shù)，如果圖2中的噪聲相似度信號(hào)Noise處于0～2的范圍，由于當(dāng)前幀處于噪聲區(qū)間的可能性較高，因而設(shè)為Cn＝0.7，在噪聲譜N[f]設(shè)置權(quán)重。另一方面，如果噪聲相似度信號(hào)Noise為3或4，由于當(dāng)前幀處于語(yǔ)音區(qū)間的可能性較高，因而設(shè)為Cn＝0.3，在輸入信號(hào)的振幅譜S[f]設(shè)置權(quán)重。
A[f]＝(1-Cn)·S[f]+Cn·N[f] (18)聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22從由上式(18)得到的平均頻譜A[f]，根據(jù)下式(19)，把比如0～63點(diǎn)以下作為低頻帶頻譜，把64點(diǎn)～127點(diǎn)以下作為高頻帶頻譜，分別計(jì)算低頻帶功率Pow_1及高頻帶功率Pow_h。聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22從所獲得的低頻帶功率Pow_1及高頻帶功率Pow_h求出高頻帶/低頻帶功率比Pv并輸出。但在高頻帶/低頻帶功率比Pv超過(guò)規(guī)定的上限閾值Pv_H的場(chǎng)合下，把Pv限制到Pv_H，在高頻帶/低頻帶功率比Pv低于規(guī)定的下限閾值Pv_L的場(chǎng)合下，把Pv限制到Pv_L。
Pow_1＝∑A[f]；f＝0，......，63Pow_h＝∑A[f]；f＝64，......，127Pv＝Pow_h/Pow_1但，Pv＝Pv_H；Pv＞Pv_HPv＝Pv_L；Pv＜Pv_L (19)如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式5，通過(guò)根據(jù)輸入信號(hào)的振幅譜S[f]及噪聲譜N[f]的平均頻譜A[f]的低頻帶功率Pow_1與高頻帶功率Pow_h之比Pv，變更第1及第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]，可通過(guò)在許多被誤判定為噪聲區(qū)間的難以作為語(yǔ)音區(qū)間判定的子音及語(yǔ)音過(guò)渡部等的區(qū)間內(nèi)，在聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式min_gain_pat[f]中附加輸入信號(hào)的振幅譜S[f]及噪聲譜N[f]的形狀，與過(guò)渡部區(qū)間的頻率特性相適應(yīng)，進(jìn)行頻譜相減及頻譜振幅抑制，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
此外根據(jù)本實(shí)施方式5，由于基于噪聲相似度信號(hào)Noise，求出輸入信號(hào)的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的平均頻譜A[f]，因而與把加權(quán)系數(shù)Cn設(shè)為固定值的場(chǎng)合相比，可得到更適應(yīng)了當(dāng)前幀的有音·噪聲的形態(tài)的平均頻譜A[f]，此外得到可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式6圖11是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式6的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。圖中，7是輸出作為被修正了的第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量αc[f]、作為被修正了的第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量βc[f]、第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部。其它構(gòu)成與實(shí)施方式1的圖4所示的構(gòu)成相同。在該實(shí)施方式中，在頻譜相減部8中，在噪聲消除頻譜Ss[f]成為負(fù)值的場(chǎng)合下的回填處理中所采用的頻譜信號(hào)中，采用比如在語(yǔ)音區(qū)間在輸入信號(hào)的振幅譜S[f]中進(jìn)行了頻率方向的加權(quán)的信號(hào)。
頻譜相減部8根據(jù)下式(20)，從振幅譜S[f]，減去對(duì)噪聲譜N[f]相乘了被修正了的頻譜相減量αc[f]的頻譜，輸出噪聲消除頻譜Ss[f]。在噪聲消除頻譜Ss[f]成為負(fù)值的場(chǎng)合下，進(jìn)行使振幅抑制量min_gain與振幅譜S[f]相乘，并把與越趨于高頻帶權(quán)重越大的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7輸出的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]相乘的乘積作為噪聲消除頻譜Ss[f]的回填處理。
Ss[f]＝S[f]-αc[f]·N[f]；S[f]＞αc[f]·N[f]＝γc[f]·min_gain·S[f]；上述以外(20)此外上式(20)中的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]由下式(21)生成。
SNR_g＝(SNR_MAX-SNR[f])·C_snrγc[f]＝γH[f]；γw[f]·SNR_g＞γH[f]＝γw[f]·SNR_g；γL[f]＜＝γw[f]·SNR_g＜＝γH[f]
＝γL[f]；γw[f]·SNR_g＜γL[f](21)上式(21)中的SNR_MAX及C_snr是取規(guī)定的正值的常數(shù)，用于掌握基于第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]的SN比的控制。此外γH[f]及γL[f]是按各頻帶f確定的常數(shù)，取0＜γL[f]＜γH[f]，f＝0，...，fc等關(guān)系。即根據(jù)上式(21)，如果頻帶SN比增大，γc[f]的值變小，反之如果頻帶SN比變小，γc[f]的值增大。
雖然汽車行駛時(shí)的輸入語(yǔ)音信號(hào)一般隨著趨于高頻帶其SN比將變小，但噪聲的頻譜成分功率的絕對(duì)值也變小。因此頻譜相減的結(jié)果，由于隨著趨于高頻帶SN比變小，因而頻譜成分成為負(fù)值的場(chǎng)合增多，被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的孤立的尖銳頻譜成分的發(fā)生可能性增大。因此，如圖12所示，通過(guò)對(duì)在用于回填的輸入信號(hào)的振幅譜S[f]中聽(tīng)覺(jué)加權(quán)的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]，隨著趨于高頻帶而增大權(quán)重，越趨于高頻帶越增大回填量，可防止尖銳頻譜成分的發(fā)生。在此，在圖12中，103表示語(yǔ)音頻譜，106表示第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]的頻率方向模式一例。
圖13A至圖14B是表示噪聲消除頻譜Ss[f]一例的附圖，圖13A、圖13B是通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的振幅譜S[f]未加權(quán)的頻譜回填的場(chǎng)合，圖14A、圖14B是通過(guò)用圖12所示的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]加權(quán)了的頻譜回填的場(chǎng)合。在圖13A、圖14A中，104表示噪聲譜，107表示基于頻譜相減S[f]-αc[f]·N[f]的頻譜形狀，108表示頻譜成分為負(fù)的部分，109表示對(duì)輸入振幅譜相乘了min_gain的回填頻譜，112表示對(duì)輸入振幅譜相乘了min_gain和第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的回填頻譜。此外在圖13B、圖14B中，110表示噪聲消除頻譜Ss[f]，111表示孤立的頻譜成分。圖13B是對(duì)圖13A的頻譜成分為負(fù)的部分進(jìn)行了回填處理的附圖，圖14B是對(duì)圖14A的頻譜成分為負(fù)的部分進(jìn)行了回填處理的附圖。
如果將圖13B與圖14B作以比較，在圖13B中發(fā)生的高頻帶的尖銳頻譜成分在圖14B中消失，由此得知可減輕音樂(lè)噪聲。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式6，通過(guò)對(duì)回填處理用的振幅譜S[f]進(jìn)行隨著趨于高頻帶而增大權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，由于隨著趨于高頻帶而增大回填頻譜成分的振幅，即增大回填量，因而，得到可抑制被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的在頻率軸上孤立的尖銳頻譜的生成的效果。
此外根據(jù)該實(shí)施方式6，在語(yǔ)音區(qū)間，由于可使高頻帶的殘留噪聲的頻譜形狀與輸入信號(hào)的振幅譜S[f]類似，因而得到使高頻帶的殘留噪聲與語(yǔ)音信號(hào)類似，提高自然性，可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式7表示基于本發(fā)明的實(shí)施方式7的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖與實(shí)施方式6的圖11所示構(gòu)成相同。在該實(shí)施方式中，在頻譜相減部8中，比如在噪聲區(qū)間，取代回填處理用的輸入信號(hào)的振幅譜S[f]，采用噪聲譜N[f]。
接下來(lái)對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
在噪聲區(qū)間，由于輸入信號(hào)的振幅譜S[f]隨時(shí)間·頻率發(fā)生大的變動(dòng)，因而在頻譜相減部8中，取代上述式(20)中的振幅譜S[f]，通過(guò)把在保持平均的噪聲譜形狀的時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定的噪聲譜N[f]作為回填頻譜，把γc[f]·min_gain·N[f]作為噪聲消除頻譜Ss[f]，實(shí)現(xiàn)殘留噪聲的時(shí)間·頻率方向上的穩(wěn)定化。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式7，通過(guò)對(duì)回填處理用的噪聲譜N[f]進(jìn)行隨著趨于高頻帶而增大權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，由于隨著趨于高頻帶而增大回填頻譜成分的振幅，即增大回填量，因而，得到可抑制被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的在頻率軸上孤立的尖銳頻譜的生成的效果。
此外根據(jù)該實(shí)施方式7，由于在噪聲區(qū)間，可使高頻帶的殘留噪聲的頻譜形狀與保持平均的噪聲譜形狀并在時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定的噪聲譜N[f]類似，因而得到可實(shí)現(xiàn)高頻帶的殘留噪聲的時(shí)間·頻率方向上的穩(wěn)定化，可進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式8圖15是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式8的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。圖中，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22除了實(shí)施方式5的圖10所示的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22的功能外，還向頻譜相減部8輸出所求出的平均頻譜Ag[f]。此外聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7與實(shí)施方式6的圖11所示的聽(tīng)覺(jué)修正部7相同，頻譜相減部8在子音等的語(yǔ)音過(guò)渡部區(qū)間，取代回填處理用的輸入信號(hào)的振幅譜S[f]，采用從輸入信號(hào)的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的加權(quán)平均得到的平均頻譜Ag[f]。
接下來(lái)對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22通過(guò)比如與上述實(shí)施方式5中記述的同樣的方法，輸入時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部2輸出的128點(diǎn)的振幅譜S[f]和噪聲譜估算部4輸出的噪聲譜N[f]，從下式(22)求出平均頻譜Ag[f]。式(22)中的Cng是比如由圖2所示的噪聲相似度信號(hào)Noise的形態(tài)決定的規(guī)定的加權(quán)系數(shù)，如果圖2中的噪聲相似度信號(hào)Noise處于0～2范圍，由于當(dāng)前幀處于噪聲區(qū)間的可能性高，因而設(shè)為Cng＝0.7，在噪聲譜N[f]設(shè)置權(quán)重。另一方面，如果噪聲相似度信號(hào)Noise為3或4，由于當(dāng)前幀處于語(yǔ)音區(qū)間的可能性高，因而設(shè)為Cng＝0.3，在輸入信號(hào)的振幅譜S[f]設(shè)置權(quán)重。
Ag[f]＝(1-Cng)·S[f]+Cng·N[f] (22)頻譜相減部8根據(jù)下式(23)，從振幅譜S[f]，減去對(duì)噪聲譜N[f]相乘了被修正了的頻譜相減量αc[f]的頻譜，輸出噪聲消除頻譜Ss[f]。在噪聲消除頻譜Ss[f]為負(fù)的場(chǎng)合下，進(jìn)行使振幅抑制量min_gain與通過(guò)上式(22)得到的平均頻譜Ag[f]相乘，并把與越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]相乘了的乘積作為噪聲消除頻譜Ss[f]的回填處理。
Ss[f]＝S[f]-αc[f]·N[f]；S[f]＞αc[f]·N[f]＝γc[f]·min_gain·Ag[f]；上述以外 (23)如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式8，通過(guò)對(duì)回填處理用的輸入信號(hào)的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的平均頻譜Ag[f]進(jìn)行隨著趨于高頻帶而增大權(quán)重的聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，由于可隨著趨于高頻帶而增大回填頻譜成分的振幅，即增大回填量，因而，得到可抑制被認(rèn)為是音樂(lè)噪聲發(fā)生原因之一的在頻率軸上孤立的尖銳頻譜的生成的效果。
此外根據(jù)該實(shí)施方式8，即使在難以作為語(yǔ)音區(qū)間判定，許多被誤判定為噪聲區(qū)間的子音等過(guò)渡部區(qū)間，由于可以在高頻帶的殘留噪聲譜中附加輸入信號(hào)的振幅譜S[f]及噪聲譜N[f]，因而殘留噪聲的自然性提高，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
此外根據(jù)本實(shí)施方式8，由于基于噪聲相似度信號(hào)Noise，求出輸入信號(hào)的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的平均頻譜Ag[f]，因而與把加權(quán)系數(shù)Cng設(shè)為固定值的場(chǎng)合相比，可得到更適應(yīng)了當(dāng)前幀的有音·噪聲的形態(tài)的平均頻譜Ag[f]，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式9圖16是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式9的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。這里，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22向聽(tīng)覺(jué)權(quán)重調(diào)整部21和聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7輸出振幅譜S[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7根據(jù)振幅譜S[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]，輸出被修正了的頻譜相減量αc[f]、被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]、被變更了的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]。在該實(shí)施方式中，比如在語(yǔ)音區(qū)間，把從當(dāng)前幀輸入信號(hào)得到的振幅譜S[f]分割為低頻帶和高頻帶，分別求出低頻帶功率Pow_1和高頻帶功率Pow_h，根據(jù)該低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]。
接下來(lái)對(duì)動(dòng)作作以說(shuō)明。
聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7利用聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22輸出的振幅譜S[f]的高頻帶/低頻帶功率之比Pv，通過(guò)下式(24)變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]。此外式(24)中的fc是尼奎斯特頻率。
γc[f]＝γc[f]·(1.0·(fc-f)+v_inv·f)/fc但，Pv_inv＝1.0/Pvγc[f]＝1.0；γc[f]＞1.0 (24)如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式9，在語(yǔ)音區(qū)間，輸入信號(hào)的振幅譜S[f]中含有較多的語(yǔ)音信號(hào)成分，通過(guò)根據(jù)該振幅譜S[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]，對(duì)回填頻譜成分按照近似于語(yǔ)音信號(hào)的頻率特性的原則進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，使被回填了的頻帶的信號(hào)成分更類似于語(yǔ)音信號(hào)，進(jìn)行適應(yīng)了語(yǔ)音區(qū)間的頻率特性的頻譜相減及頻譜振幅抑制，由此在可抑制音樂(lè)噪聲的發(fā)生的同時(shí)，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式10圖17是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式10的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。這里，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22向聽(tīng)覺(jué)權(quán)重調(diào)整部21和聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7輸出噪聲譜N[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7根據(jù)噪聲譜N[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]，輸出被修正了的頻譜相減量αc[f]、被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]、被變更了的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]。在該實(shí)施方式中，比如在噪聲區(qū)間，取代輸入信號(hào)的振幅譜S[f]，把噪聲譜N[f]分割為低頻帶和高頻帶，求出低頻帶功率Pow_1和高頻帶功率Pow_h，通過(guò)該低頻帶功率Pow_1與高頻帶功率Pow_h之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式10，通過(guò)在噪聲區(qū)間，根據(jù)取代在時(shí)間·頻率方向上不穩(wěn)定的輸入信號(hào)的振幅譜S[f]，保持平均的噪聲譜形狀的在時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定的噪聲譜N[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]，對(duì)回填頻譜成分，按照近似于噪聲譜N[f]的頻率特性的原則進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，使回填頻譜在時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定化，進(jìn)行適應(yīng)了噪聲區(qū)間的頻率特性的頻譜相減及頻譜振幅抑制，由此在可抑制音樂(lè)噪聲的發(fā)生的同時(shí)，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
實(shí)施方式11圖18是表示基于本發(fā)明實(shí)施方式11的噪聲抑制裝置構(gòu)成的方框圖。這里，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部22向聽(tīng)覺(jué)權(quán)重調(diào)整部21和聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7輸出由振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的加權(quán)平均得到的平均頻譜Ag[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部7根據(jù)平均頻譜Ag[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv，變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]，輸出被修正了的頻譜相減量αc[f]、被修正了的頻譜振幅抑制量βc[f]、被變更了的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γc[f]。在該實(shí)施方式中，比如在子音等語(yǔ)音過(guò)渡部區(qū)間，取代輸入信號(hào)的振幅譜S[f]，把通過(guò)由上述實(shí)施方式8求出的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的加權(quán)平均獲得的平均頻譜Ag[f]分割為低頻帶和高頻帶，利用該低頻帶功率Pow_1和高頻帶功率Pow_h，通過(guò)該低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式11，通過(guò)利用輸入信號(hào)的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的平均頻譜Ag[f]的低頻帶功率與高頻帶功率之比Pv變更第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重γ[f]，在難以作為語(yǔ)音區(qū)間判定的，許多被作為噪聲區(qū)間誤判定的子音等語(yǔ)音過(guò)渡部區(qū)間，對(duì)回填頻譜，按照近似于輸入信號(hào)的振幅譜S[f]和噪聲譜N[f]的頻率特性的原則進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)加權(quán)，使回填頻譜在時(shí)間·頻率方向上穩(wěn)定化，并與語(yǔ)音信號(hào)的頻率特性相類似，進(jìn)行適應(yīng)了過(guò)渡部區(qū)間的頻率特性的頻譜相減及頻譜振幅抑制，由此在可抑制音樂(lè)噪聲的發(fā)生的同時(shí)，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
此外根據(jù)本實(shí)施方式11，由于基于噪聲相似度信號(hào)Noise，求出輸入信號(hào)的振幅譜和噪聲譜的平均頻譜Ag[f]，因而與把加權(quán)系數(shù)Cng設(shè)為固定值的場(chǎng)合相比，可得到更適應(yīng)了當(dāng)前幀的有音·噪聲的形態(tài)的平均頻譜，得到可進(jìn)一步進(jìn)行聽(tīng)感上令人滿意的噪聲抑制的效果。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明涉及的噪聲抑制裝置適于在各種噪聲環(huán)境下應(yīng)用的語(yǔ)音通信系統(tǒng)及語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)等中抑制目的信號(hào)以外的噪聲。
權(quán)利要求
1.一種噪聲抑制裝置，其特征在于具備了時(shí)間·頻率轉(zhuǎn)換部，其對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行頻率分析，轉(zhuǎn)換為振幅譜和相位譜；噪聲相似度分析部，其在從上述輸入信號(hào)判定噪聲相似度，輸出噪聲相似度信號(hào)的同時(shí)，輸出與該噪聲相似度信號(hào)對(duì)應(yīng)的噪聲譜更新速度系數(shù)；噪聲譜估算部，其從上述噪聲譜更新系數(shù)、上述振幅譜、在內(nèi)部保存的過(guò)去的平均噪聲譜來(lái)更新噪聲譜并輸出；頻帶SN比計(jì)算部，其從上述振幅譜及上述噪聲譜計(jì)算作為每個(gè)頻帶的信噪比的頻帶SN比；振幅抑制量計(jì)算部，其從上述噪聲相似度信號(hào)及上述噪聲譜計(jì)算作為當(dāng)前幀的噪聲抑制水平的振幅抑制量；聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部，其從上述振幅抑制量及上述噪聲相似度信號(hào)決定作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量的頻率特性分配模式即聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式；聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部，其依據(jù)上述頻帶SN比對(duì)由上述聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式提供的作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量與作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量進(jìn)行修正，輸出被修正了的頻譜相減量和被修正了的頻譜振幅抑制量；頻譜相減部，其從上述振幅譜減去對(duì)上述噪聲譜相乘了上述被修正了的頻譜相減量的頻譜，求出噪聲消除頻譜；頻譜抑制部，其對(duì)上述噪聲消除頻譜乘以上述被修正了的頻譜振幅抑制量，求出噪聲抑制頻譜；頻率·時(shí)間轉(zhuǎn)換部，其依據(jù)上述相位譜把上述噪聲抑制頻譜轉(zhuǎn)換為時(shí)間信號(hào)，輸出噪聲抑制信號(hào)。
2.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部在頻帶SN比大的低頻帶，在增大作為第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量的同時(shí)，減小作為第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量，在上述頻帶SN比小的高頻帶，在減小作為上述第1聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜相減量的同時(shí)，增大作為上述第2聽(tīng)覺(jué)權(quán)重的頻譜振幅抑制量。
3.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式，其由成為用于決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式的基本的、與噪聲相似度信號(hào)對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻率特性模式組成，從該聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式中選擇與由噪聲相似度分析部輸出的噪聲相似度信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率特性模式，決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
4.權(quán)利要求3中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部具備了聽(tīng)覺(jué)權(quán)重基本分配模式，其由根據(jù)使用環(huán)境被任意變更的多個(gè)頻率特性模式組成。
5.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其求出振幅譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部根據(jù)上述振幅譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
6.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其求出噪聲譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部根據(jù)上述噪聲譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
7.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于具備聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部，其求出根據(jù)振幅譜及噪聲譜的加權(quán)平均獲得的平均頻譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部根據(jù)上述平均頻譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比決定聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式。
8.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于頻譜相減部在相減結(jié)果為負(fù)值的場(chǎng)合下，根據(jù)振幅譜、振幅抑制量以及越趨于高頻帶權(quán)重越大的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部輸出的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重，求出噪聲消除頻譜。
9.權(quán)利要求1中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于頻譜相減部在相減結(jié)果為負(fù)值的場(chǎng)合下，根據(jù)噪聲譜、振幅抑制量以及越趨于高頻帶權(quán)重越大的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部輸出的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重，求出噪聲消除頻譜。
10.權(quán)利要求7中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于頻譜相減部在相減結(jié)果為負(fù)值的場(chǎng)合下，根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的平均頻譜、振幅抑制量以及越趨于高頻帶權(quán)重越大的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部輸出的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重，求出噪聲消除頻譜。
11.權(quán)利要求5中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的振幅譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，變更越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
12.權(quán)利要求6中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的噪聲譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，變更越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
13.權(quán)利要求7中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部根據(jù)由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部所求出的振幅譜及噪聲譜的加權(quán)平均獲得的平均頻譜的高頻帶功率對(duì)低頻帶功率之比，變更越趨于高頻帶權(quán)重越大的第3聽(tīng)覺(jué)權(quán)重。
14.權(quán)利要求7中記載的噪聲抑制裝置，其特征在于聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式變更部基于噪聲相似度信號(hào)求出平均頻譜。
全文摘要
振幅抑制量計(jì)算部(20)計(jì)算作為當(dāng)前幀的噪聲抑制水平的振幅抑制量，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重模式調(diào)整部(21)決定頻譜相減量及頻譜振幅抑制量的聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式，聽(tīng)覺(jué)權(quán)重修正部(7)根據(jù)頻帶SN比修正由聽(tīng)覺(jué)權(quán)重分配模式提供的頻譜相減量和頻譜振幅抑制量，頻譜相減部(8)根據(jù)振幅譜、噪聲譜及被修正了的頻譜相減量求出噪聲消除頻譜，頻譜抑制部(9)根據(jù)噪聲消除頻譜和被修正了的頻譜振幅抑制量求出噪聲抑制頻譜。
文檔編號(hào)G10L21/02GK1463422SQ02802017
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月6日
發(fā)明者古田訓(xùn) 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社