使用最小最大值跟随器估计噪声的方法和音频噪声抑制器技术

技术编号:21895737 阅读:13 留言:0更新日期:2019-08-17 16:02
用于噪声抑制器的噪声电平估计器包括:提供时间片中的平滑功率估计的功率平滑器滤波器,表示最低的平滑输入功率的最小值跟随器,和表示最高的平滑输入功率的最大值跟随器,跟随器服从泄露因子。估计器具有接收功率平滑器和最小值跟随器的输出的语音概率检测器;接收两个跟随器的输出的非静态噪声检测器;以及接收非静态噪声检测器、功率平滑器和语音概率检测器的输出并提供噪声估计的估计器。方法包括:平滑频带的强度;跟踪平滑强度的最小值和最大值;从最小值和强度确定语音缺失概率;从跟踪的最小值和最大值确定非静态噪声测量;确定非静态噪声的存在;以及从语音缺失概率、非静态噪声测量和强度估计噪声。

A Noise Estimation Method and Audio Noise Suppressor Using Minimum Maximum Follower

【技术实现步骤摘要】
使用最小最大值跟随器估计噪声的方法和音频噪声抑制器
本专利技术涉及音频处理
,并特别地涉及使用最小最大值跟随器估计噪声的方法和音频噪声抑制器。
技术介绍
许多通信信道是有噪声的;此信道噪声被添加至期望信号并被发送至接收器。此外,包括手机的许多通信设备用于有噪声的环境中,例如人群、车辆、商店或存在背景音乐或噪声的其他场所;背景噪声通常被麦克风拾取并被有效地添加至期望声音信号,并且除非在发送设备处被抑制,其被发送至接收器。当信道噪声或背景噪声或两者到达接收器时,此噪声可以损害期望声音信号的清晰度,除非使用噪声抑制器。其中可以使用音频噪声抑制器的典型的通信系统200示于图2。来自人类说话者202和背景噪声源204的音频被麦克风206拾取,来自麦克风206的音频可以在被发送器210发送至信道212之前被噪声抑制器208处理。信道噪声可以被信道噪声源214注入至信道212中,其中信道噪声可以被添加至发送的信号并由接收器216接收以提供可以在驱动扬声器220并被呈现给收听者222之前由噪声抑制器218处理的有噪信号。可用作信道212的发送器端的噪声抑制器208或用作信道212的接收器端的噪声抑制器218的常规的噪声抑制器100(图1)接收音频输入102进入频域转换单元104。频域信号被带提取器106划分为分离信号108,每个分离信号108表示多个频带的一个频带;这些分离频带信号被提供至语音检测器110,语音检测器110从分离频带信号确定进入的音频中是否存在语音。每个频带信号还被具有噪声估计器114和信噪比估计器116的分离的每带单元112处理,信噪比估计器116将估计的信噪比118提供给增益计算器120。增益计算器120将带特定增益122提供至可变增益单元124,可变增益单元124对表示该频带的分离信号108应用带特定增益122以提供带特定增益调整的信号126。带特定增益调整的信号126被重新组合器128收集并被模拟域或时域转换器130转换为模拟域或数字时域音频输出信号132。从图1的基础抑制器得出抑制器的许多变体。这些变体噪声抑制器通常在SNR估计器116和增益计算器120子系统中不同。例如,可以在增益计算器120输出处添加滤波或平滑以通过稳定可变增益单元124的增益来减少伪象。使用根据图1的噪声抑制器和根据图2的系统中的相关噪声抑制器的噪声抑制的质量取决于噪声估计器114中噪声电平估计的质量,原因是噪声的不正确估计损坏SNR估计器116中的SNR,并因此损坏该频带的确定的增益122。有噪音频中通常发现两种类型的噪声。第一类型的噪声是“静态”噪声,如连续的信道噪声或来自位于恒定距离的不断运行的风扇、流水或车辆引擎的背景噪声,其中噪声倾向于具有相当恒定的频率和振幅分布。第二类型的噪声是“非静态”、可变的噪声,例如由交通中多个移动的汽车产生的、几个人在人群中移动时讲话产生的、吠叫的狗产生的、电视机和无线广播产生的、急躁的司机按压喇叭按钮产生的和其他非恒定源产生的背景噪声。来自音频噪声源204的由麦克风206拾取的这样的背景噪声是非静态的。典型的噪声抑制器对静态噪声比对非静态噪声的表现好得多,部分原因是噪声估计器114中噪声电平的估计对非静态噪声更难。
技术实现思路
在第一方面,提供用于噪声抑制器的噪声电平估计器,包括:功率平滑器,用作低通滤波器并提供时间片中的平滑输入功率估计;最小值跟随器,服从于泄露因子,提供最近的时间片中的最低平滑输入功率的表示;最大值跟随器,服从于泄露因子,提供最近的时间片中的最高平滑输入功率的表示;语音概率检测器,耦合以接收功率平滑器的输出和最小值跟随器的输出;非静态噪声检测器,耦合以接收最小值跟随器的输出和最大值跟随器的输出;以及总噪声估计器,耦合以接收非静态噪声检测器、功率平滑器和语音概率检测器的输出。在第二方面,提供噪声抑制器,包括:带提取器,适用于以频带分离频域输入;至少一个每带单元,进一步包括:第一方面所述的噪声电平估计器,耦合以从所述带提取器接收表示频带的输入;增益计算器,耦合以接收噪声电平估计器的输出;以及可变增益单元,由增益计算器的输出控制;以及组合器,耦合以接收每个每带单元的可变增益单元的输出。在第三方面,提供频域信号的频带中的噪声估计的方法,包括:平滑频带的强度以提供更平滑输出;跟踪更平滑输出的最小值;跟踪更平滑输出的最大值;从更平滑输出的最小值和频带的强度确定语音缺失概率;从跟踪的更平滑输出的最小值和跟踪的更平滑输出的最大值确定非静态噪声测量;确定非静态噪声的存在;以及从语音缺失概率、非静态噪声测量和频带的强度估计总噪声。在第四方面,提供噪声抑制的方法,包括:以频带将频域输入分离成频带信号;对于每个频带信号,使用根据第三方面的方法估计频带信号的噪声,从估计的噪声和频带信号得出信噪比(SNR)以提供当前SNR,使用SNR以准备原始增益,滤波原始增益以提供滤波后的增益,以及将滤波后的增益应用至频带信号以提供带特定增益调整的信号;以及将带特定增益调整的信号组合成噪声减小的频域信号。附图说明图1是现有技术音频噪声抑制器的框图。图2是可以实施一个或多个音频噪声抑制器的系统的框图。图3是用于音频噪声抑制器的噪声估计器的实施例的框图。图4是在噪声估计器内使用的最小值和最大值跟踪器的实施例中的滤波的输入信号功率对跟踪的最小值和最大值的示例。图5表示提出的从最小最大比至非静态测量γ的非线性映射。图6是表示用于噪声抑制器的噪声估计的方法的部分的流程图。具体实施方式用于改进的噪声抑制器的每个频带k的改进的噪声估计器400跟踪信号的最小值和最大值统计。接收频带的频域输入402并在功率计算器404中计算信号功率,此信号功率在功率平滑器406中被平滑。最小值跟随器408和最大值跟随器410分别跟踪在过去的预定义时间段上的最小信号功率和最大信号功率,并使用跟踪值的差进一步计算噪声估计的速度。在实施例中,基于跟踪的最小信号功率值和当前信号功率值在语音概率检测器412中计算语音存在概率。非静态噪声检测器414估计非静态噪声的概率和振幅,总噪声估计器416使用平滑因子估计最后总估计的噪声功率,其由估计的语音和语音概率和非静态噪声估计的乘积确定。以yk(n)表示帧n的第k个频带的值,在功率平滑器406中,使用第一阶递归滤波器对来自功率计算器404的信号功率进行滤波:其中,表示平滑信号功率且αy是常数,αy在一些实施例中位于0.3至0.5的范围内。然后,平滑信号功率或更平滑输出被馈入最小值跟随器408和最大值跟随器410,用于跟踪平滑信号的最小值和最大值。跟随器和输出分别被计算为:以及其中,和分别表示信号历史的最小值和最大值;且βmin和βmax是两个预定义常数,βmin和βmax分别大于1和小于1。这相比于“Noisepowerspectraldensityestimationbasedonoptimalsmoothingandminimumstatistics”,R.Martin,SpeechandAudioProcessing,IEEETransaction,2001(Martin)中用于跟踪信号极小值的常规方法需要更少的内存;注意Martin不跟踪信号最大值。此外,Martin使用历史缓冲本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于噪声抑制器的噪声电平估计器,包括:功率平滑器,用作低通滤波器并提供时间片中的平滑输入功率估计;最小值跟随器,服从于泄露因子,提供最近的时间片中的最低平滑输入功率的表示;最大值跟随器,服从于泄露因子,提供最近的时间片中的最高平滑输入功率的表示;语音概率检测器,耦合以接收所述功率平滑器的输出和所述最小值跟随器的输出;非静态噪声检测器,耦合以接收所述最小值跟随器的输出和所述最大值跟随器的输出;以及总噪声估计器,耦合以接收所述非静态噪声检测器、所述功率平滑器和所述语音概率检测器的输出。

【技术特征摘要】
2018.02.08 US 15/892,2191.一种用于噪声抑制器的噪声电平估计器,包括:功率平滑器,用作低通滤波器并提供时间片中的平滑输入功率估计;最小值跟随器,服从于泄露因子,提供最近的时间片中的最低平滑输入功率的表示;最大值跟随器,服从于泄露因子,提供最近的时间片中的最高平滑输入功率的表示;语音概率检测器,耦合以接收所述功率平滑器的输出和所述最小值跟随器的输出;非静态噪声检测器,耦合以接收所述最小值跟随器的输出和所述最大值跟随器的输出;以及总噪声估计器,耦合以接收所述非静态噪声检测器、所述功率平滑器和所述语音概率检测器的输出。2.根据权利要求1所述的噪声电平估计器,其中,所述最小值跟随器包括寄存器,若寄存器内容大于所述平滑输入功率估计,在时间片中将所述寄存器设置为所述平滑输入功率估计,以及若所述寄存器内容小于所述平滑输入功率估计,以所述泄露因子增加所述寄存器。3.根据权利要求1所述的噪声电平估计器,其中,所述最大值跟随器包括寄存器,若寄存器内容小于所述平滑输入功率估计,在时间片中将所述寄存器设置为所述平滑输入功率功率,以及若所述寄存器内容大于所述平滑输入功率估计,以所述泄露因子降低所述寄存器。4.一种噪声抑制器,包括:带提取器,适用于以频带分离频域输入;至少一个每带单元,进一步包括:根据权利要求1所述的噪声电平估计器,耦合以从所述带提取器接收表示频带的输入;增益计算器,耦合以接收所述噪声电平估计器的输出;以及可变增益单元,由所述增益计算器的输出控制;以及组合器,耦合以接收每个每带单元的所述可变增益单元的输出。5.根据权利要求4所述的噪声抑制器,还包括:时间或模...

【专利技术属性】
技术研发人员:施栋王崇安
申请(专利权)人:豪威科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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