脉冲噪声抑制制造技术

技术编号:15086522 阅读:10 留言:0更新日期:2017-04-07 16:30
本文中公开的示例实施例涉及脉冲噪声抑制。公开了一种音频信号中的脉冲噪声抑制的方法。该方法包括从音频信号的当前帧中确定与脉冲噪声相关的特征。该方法还包括基于脉冲噪声相关的特征,在当前帧中检测脉冲噪声,以及响应于在当前帧中检测到脉冲噪声,向当前帧应用抑制增益,以抑制脉冲噪声。还公开了相应的音频信号中的脉冲噪声抑制的系统和计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】

本文中公开的实施例总体上涉及音频信号处理,并且更具体地,涉及用于音频信号中的脉冲噪声抑制的方法和系统。
技术介绍
通信系统,诸如在电话会议系统、电话系统或音频记录系统中采用的这些,通常操作在嘈杂环境中。在这些情景中,噪声信号可能连同所期望的音频数据一起被系统采集。典型的噪声信号可以被分类为平稳噪声和非平稳噪声。平稳噪声包括持续较长时间段并且展现出相对稳定特性的噪声。另一方面,非平稳噪声包括具有随着时间快速变化的特性的噪声。平稳噪声的一个示例是采集设备所处的房间中的背景噪声。非平稳噪声的一个示例是通过按压采集设备上的机械按钮(例如,静音按钮)而产生的点击声,该点击声被表示为在所采集的信号中出现的短期突发。通常需要处理处理所采集的信号以抑制平稳噪声和非平稳噪声,以便在回放时提高感知质量。因为平稳的背景噪声具有稳定的特性并且能够被更容易地预测,已经存在研究出并且已经应用了许多噪声抑制算法来有效地从所采集的信号中移除平稳的背景噪声。然而,由于非平稳噪声(例如,脉冲噪声)具有快速变化的特性,它们相对难以被抑制或者甚至难以从所采集的信号中被可靠地检测。当前,一种脉冲噪声抑制的现有方案涉及借助语音活动检测来将所采集的信号的帧简单地划分为语音帧或非语音帧,并且然后仅向非语音帧应用抑制增益。这是基于非语音帧具有更少的可能性包含有价值的音频数据,这在语音帧包含脉冲噪声的情况中是不合实际的。因此,这个方案具有较高的噪声抑制错误率和对语音质量的较高影响。音频信号分析的延迟可能允许做出更好的决策,使用未来的帧来帮助判断是否抑制当前帧。然而,所引入的延迟在交互式语音或通信应用中是不可接受的。
技术实现思路
为了解决上述问题和其他潜在的问题,本文中公开的示例实施例提出了一种音频信号中的脉冲噪声抑制的方法和系统。在一个方面,本文中公开的示例实施例提供了一种音频信号中的脉冲噪声抑制的方法。该方法包括从音频信号的当前帧中确定与脉冲噪声相关的特征。该方法还包括基于脉冲噪声相关的特征,在当前帧中检测脉冲噪声,以及响应于在当前帧中检测到脉冲噪声,向当前帧应用抑制增益,以抑制脉冲噪声。这方面的实施例还包括相应的计算机程序产品。在另一个方面,本文中公开的示例实施例提供了一种音频信号中的脉冲噪声抑制的系统。该系统包括特征确定单元,被配置为从音频信号的当前帧中确定与脉冲噪声相关的特征。该系统还包括噪声检测单元,被配置为基于脉冲噪声相关的特征,在当前帧中检测脉冲噪声,以及噪声抑制单元,被配置为响应于在当前帧中检测到脉冲噪声,向当前帧应用抑制增益,以抑制脉冲噪声。通过下文描述将会理解,根据本文中公开的示例实施例,基于从输入音频信号提取的脉冲噪声的特有特征,在该音频信号的每个帧中检测脉冲噪声的存在,并且在检测到脉冲噪声时对音频信号的相应帧执行噪声抑制。由于对音频信号中被检测到脉冲噪声的相应帧执行噪声抑制,增加了脉冲噪声移除的效率并且减少了对语音质量的影响。此外,特征提取和噪声抑制均基于当前帧而不需要前瞻性查看,这引入了较小的处理延迟。本专利技术的实施例所带来的其他益处将通过下文描述而清楚。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述,本文中所公开的示例实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例而非限制性的方式示出了本文中所公开的若干实施例,其中:图1示出了根据本专利技术的一个示例实施例的音频信号中的脉冲噪声抑制的方法的流程图;图2示出了根据本专利技术的一个示例实施例的示例三声道方向性麦克风拓扑和该拓扑中的麦克风的极化图案;图3示出了根据本专利技术的一个示例实施例的脉冲噪声抑制的系统的框图;图4示出了根据本专利技术的一个示例实施例的针对脉冲噪声的功率谱模型的示意图;图5示出了根据本专利技术的一个示例实施例的图3的系统中的噪声抑制器的框图;图6示出了根据本专利技术的一个示例实施例的音频信号中的脉冲噪声抑制的系统的框图;以及图7示出了适于实现本文中公开的示例实施例的示例计算机系统的框图。在各个附图中,相同或对应的标号表示相同或对应的部分。具体实施方式下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本文中所公开的示例实施例的原理。应当理解,描述这些实施例仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本文中所公开的示例实施例,而并非以任何方式限制本文中所公开的主题的范围。本文中所公开的示例实施例可以被配置为特征化脉冲噪声,以便在音频信号中检测脉冲噪声的存在,并且然后在检测到脉冲噪声的音频帧中执行噪声抑制。根据本文中所公开的实施例,由于相较于语音信号或其他正常信号,脉冲噪声通常存在一些特有的特征,通过从输入音频信号中提取这些特征并且利用这些特征来检测脉冲噪声,可以对存在脉冲噪声的相应音频帧具体地执行噪声抑制。所提出的方案从而增加了脉冲噪声移除的效率并且维持了对语音质量的最小影响。此外,所提出的方案仅涉及低的延迟信号处理,该处理仅使用来自当前音频帧的信息以及可能使用来自先前的音频帧的信息而不需要前瞻性查看。首先参照图1,其示出了根据本专利技术的一个示例实施例的音频信号中的脉冲噪声抑制的方法100的流程图。在步骤S101,从音频信号的当前帧中确定与脉冲噪声相关的特征。根据本文中公开的实施例,音频信号可以由如下的设备来采集,该设备具有一个麦克风或者具有多个麦克风的麦克风阵列。取决于所配备的麦克风或麦克风阵列,音频信号可以是单声道信号或多声道信号。将理解的是,当麦克风阵列处的单个声道是有效的时候,所采集的音频信号也可以是单声道的。图2描绘了示例三声道方向性麦克风拓扑和该拓扑中的麦克风的极化图案。配备有这个麦克风拓扑的设备可以采集来自三个输入声道的信号并且将这些信号组合在一起以获得所采集的音频信号。应当注意的是,图2是出于示例性解释说明而被给出,并且要被处理的音频信号可以由具有其他麦克风拓扑的设备采集(例如,全方位麦克风阵列,或者具有比三个麦克风更多或更少的麦克风的麦克风阵列)。音频采集设备可以是任何类型的具有一个或多个麦克风的通信设备或音频记录设备,包括但不限于电话会议设备、移动手持式设备、多媒体设备、台式计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、或者它们的组合。音频采集设备通常操作在嘈杂环境中并且采集到与所期望的音频数据重叠的噪声信号,音频数据包括语音或其他声音。如以上所讨论的,因为脉冲噪声具有一些特有的特征,可以从音频信号中特征化脉冲噪声。例如,脉冲噪声通常是在功率方面高于普通语音的短期突发的噪声,并且具有更多的高频分量。因此,音频信号的高频范围与低频范围之间的频谱倾斜(spectraltilt)或者音频信号的当前帧与先前帧的功率之前的功率差异(也被称为增量功率)可以用于指示在当前帧中是否存在脉冲噪声。此外,所采集的脉冲噪声大多数时候涉及机械噪声(例如,处理噪声(handlingnoise)、按钮噪声、与桌面耦合的噪声),并且在麦克风阵列处具有不同于普通语音信号和其他声学噪声的特性。通常机械脉冲噪声的声音源接近于采集设备(例如,离采集设备小于50cm)。例如,通过按压设备上的机械按钮(例如,静音按钮、数字键按钮、扬声器按钮等)而产生点击声,并且该按钮通常位于非常接近麦克风阵列的位置。对于机械脉冲噪声,可能存在本文档来自技高网
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脉冲噪声抑制

【技术保护点】
一种音频信号中的脉冲噪声抑制的方法,包括:从所述音频信号的当前帧中确定脉冲噪声相关的特征;基于所述脉冲噪声相关的特征,在所述当前帧中检测脉冲噪声;以及响应于在所述当前帧中检测到所述脉冲噪声,向所述当前帧应用抑制增益,以抑制所述脉冲噪声。

【技术特征摘要】
1.一种音频信号中的脉冲噪声抑制的方法,包括:从所述音频信号的当前帧中确定脉冲噪声相关的特征;基于所述脉冲噪声相关的特征,在所述当前帧中检测脉冲噪声;以及响应于在所述当前帧中检测到所述脉冲噪声,向所述当前帧应用抑制增益,以抑制所述脉冲噪声。2.根据权利要求1所述的方法,其中从所述音频信号的当前帧中确定脉冲噪声相关的特征包括:通过将所述当前帧的高频率范围中的功率与低频率范围中的功率相比较,确定所述当前帧的频谱倾斜,所述频谱倾斜指示所述当前帧在频域中的形状。3.根据权利要求1所述的方法,其中从所述音频信号的当前帧中确定脉冲噪声相关的特征包括:通过将所述当前帧的高频率范围中的功率与所述音频信号的先前帧的高频范围中的功率相比较,确定所述当前帧的增量功率,所述增量功率指示所述当前帧在时域中的形状。4.根据权利要求1所述的方法,其中从所述音频信号的当前帧中确定脉冲噪声相关的特征包括:确定从所述音频信号的声音源到采集所述音频信号的设备的空间邻近度。5.根据权利要求4所述的方法,其中采集所述音频信号的所述设备具有第一麦克风和第二麦克风,并且其中确定所述空间邻近度包括:确定由所述第一麦克风采集的第一单声道信号与由所述第二麦克风采集的第二单声道信号之间的相关性。6.根据权利要求4所述的方法,其中确定所述空间邻近度包括:确定所述音频信号在第一方向中的第一强度;确定所述音频信号在第二方向中的第二强度;以及通过比较所述第一强度和所述第二强度来确定所述空间邻近度。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中响应于在所述当前帧中检测到所述脉冲噪声而向所述当前帧应用抑制增益包括:响应于在所述当前帧中检测到所述脉冲噪声,基于先前的脉冲噪声的预定噪声功率与所述当前帧的功率,确定所述抑制增益;以及向所述当前帧应用所确定的抑制增益,以抑制所述脉冲噪声。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,进一步包括:响应于在所述当前帧中未检测到脉冲噪声并且在先前帧中检测到脉冲噪声,基于房间衰减因数和先前脉冲噪声的预定噪声功率,确定衰减噪声功率;基于所述衰减噪声功率和所述当前帧的功率,确定另一个抑制增益;以及向所述当前帧应用所述另一个抑制增益,以抑制所述脉冲噪声的衰减版本。9.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:通过判断预定义的准则是否被满足来确定是否在所述当前帧中抑制所述脉冲噪声。10.一种音频信号中的脉冲噪声抑制的系统,包括:特征确定单元,被配置为从所述音频信号的当前帧中确定脉冲噪声相关的特征;噪声检测单元,被配置为基于所述脉冲噪声相关...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·古纳万施栋G·迪金斯
申请(专利权)人:杜比实验室特许公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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