单信道降噪制造技术

本公开涉及降噪系统和降噪方法。降噪系统包括：检测器块，所述检测器块被配置成基于输入信号的信噪比频谱而检测所述输入信号中的噪声分量；以及掩蔽块，所述掩蔽块可操作地与所述检测器块耦合，并且被配置成生成最终频谱噪声去除掩码并在检测到所述输入信号中的噪声分量的情况下将所述最终频谱噪声去除掩码应用到所述输入信号，所述最终频谱噪声去除掩码被配置成在应用时抑制所述输入信号中的所述噪声分量。

Single Channel Denoising

The present disclosure relates to a noise reduction system and a noise reduction method. The noise reduction system includes: a detector block configured to detect noise components in the input signal based on the signal-to-noise ratio spectrum of the input signal; and a masking block operatively coupled with the detector block and configured to generate a final spectrum noise removal mask and to detect noise components in the input signal. The final spectrum noise removal mask is applied to the input signal, and the final spectrum noise removal mask is configured to suppress the noise component in the input signal in application.

【技术实现步骤摘要】
单信道降噪
本公开涉及单信道降噪系统和方法(一般称为“系统”)。
技术介绍
用于远场声音捕获的系统(也被称为远场麦克风或远场麦克风系统)适于记录来自定位在距远场麦克风较远的距离(例如，几米)处的期望声源的声音。声源与远场麦克风之间的距离越大，期望声音噪声比越低。术语“噪声”在本案中包括不携带信息、想法或情绪的声音，例如，没有语音或音乐的声音。如果噪声是不期望的，那么它也被称为噪声。当语音或音乐被引入充满噪声的环境(诸如车辆、家庭或办公室内部的)中时，内部存在的噪声可能对期望的语音通信或音乐呈现有不期望的干扰影响。降噪通常是不期望信号的衰减，但是也可包括期望信号的放大。期望信号可以是语音信号，而不期望信号则可以是环境中干扰期望信号的任何声音。已经结合降噪来使用了三种主要方法：定向波束成形、频谱减法和基于音高的语音增强。设计用于接收空间上传播的信号的系统通常遇到干扰信号的存在。如果期望信号和干扰源占用相同的时间频带，那么就不能使用时间滤波来将期望信号与干扰信号分离。期望改进降噪系统和方法。
技术实现思路
一种降噪系统包括：检测器块，所述检测器块被配置成基于输入信号的信噪比频谱而检测所述输入信号中的噪声分量；以及掩蔽块，所述掩蔽块可操作地与所述检测器块耦合，并且被配置成生成最终频谱噪声去除掩码并在检测到所述输入信号中的噪声分量的情况下将所述最终频谱噪声去除掩码应用到所述输入信号，所述最终频谱噪声去除掩码被配置成在应用时抑制所述输入信号中的所述噪声分量。一种降噪方法包括：基于输入信号的信噪比频谱而检测所述输入信号中的噪声分量；以及成最终频谱噪声去除掩码并在检测到所述输入信号中的噪声分量的情况下将所述最终频谱噪声去除掩码应用到所述输入信号，所述最终频谱噪声去除掩码被配置成在应用时抑制所述输入信号中的所述噪声分量。在查阅以下详细描述和随附附图后，其它系统、方法、特征和优点将对本领域的技术人员显而易见。所有这些额外的系统、方法、特征和优点旨在包括在本说明书内，在本专利技术的范围内，并且由所附权利要求书保护。附图说明参考以下附图和描述可更好地理解所述系统。在附图中，相似参考数字在各个不同视图中指示对应部分。图1是示出示例性远场麦克风系统的示意图。图2是示出可适用于图1中所示的远场麦克风系统的示例性声学回声消除器的示意图。图3是示出示例性滤波和求和波束成形器的示意图。图4是示出示例性波束操纵块的示意图。图5是示出具有自适应后置滤波器且没有自适应阻挡滤波器的示例性自适应干扰消除器的简化结构的示意图。图6是示例性单信道降噪系统的示意图。附图描述在一个或多个结构部件的上下文中的概念。附图中所示的各种部件可以以任何方式实现，包括例如在适当硬件、硬件和其任何组合上执行的软件或固件程序代码。在一些实例中，各种部件可以反映在实际实现方式中对对应部件的使用。某些部件可以分解为多个子部件，并且某些部件可以以与本文所示的顺序不同的顺序(包括并行方式)实现。具体实施方式已经发现，期望信号和干扰信号通常源自不同的空间位置。因此，波束成形技术可以用于改进音频应用中的信噪比。常见波束成形技术包括延迟和求和技术、使用算法(诸如Griffiths-Jim算法)的自适应有限脉冲响应(FIR)滤波技术以及基于人类双耳听觉系统的建模的技术。波束成形器可以根据对权重的选择方式而分类为数据独立或统计上最佳的。数据独立的波束成形器中的权重不依赖于阵列数据，并且被选择为针对所有信号/干扰情景呈现指定响应。统计上最佳的波束成形器基于对数据的统计来选择权重以优化波束成形器响应。数据统计通常是未知的并且可能随时间而变化，因此使用自适应算法来获得收敛到统计上最优的解的权重。计算考虑要求使用具有由大量传感器组成的阵列的部分地自适应的波束成形器。已提出了许多不同的方法来实现最佳的波束成形器。一般，统计上最佳的波束成形器在干扰源的方向上放置零点，试图将波束成形器输出端处的信噪比最大化。在许多应用中，期望信号可能具有未知强度并且可能不总是存在的。在此类情况下，就不可能正确估计最大信噪比(SNR)中的信号和噪声协方差矩阵。缺乏有关于期望信号的知识可能妨碍利用参考信号方法。可以通过将线性约束应用于加权矢量来克服这些限制。线性约束的使用是非常通用的方法，其允许对波束成形器的自适应响应进行广泛控制。并不存在通用线性约束设计方法，并且在许多应用中，不同类型的约束技术的组合可能是有效的。然而，试图找到单个最佳方式或设计线性约束的不同方式的组合可能限制依赖于波束成形应用的线性约束设计的技术的使用。广义旁瓣消除器(GSC)技术提出用于解决与波束成形应用的线性约束设计技术相关联的缺点的替代方案。在本质上，GSC是用于将受约束的最小化问题改变成无约束的形式的机制。GSC使来自某个方向的期望信号未失真，同时抑制从其它方向辐射的不期望信号。然而，GSC使用双路径结构；用于实现指向期望信号的方向的固定波束成形器的期望信号路径；以及自适应地生成理想地纯噪声估计的不期望信号路径，理想地纯噪声估计从固定波束成形器的输出信号中减去，从而通过抑制噪声来增大其信噪比(SNR)。不期望信号路径，即，噪声估计，可以以两部分式方式实现。不期望信号路径的第一块被配置成从此块的输入信号移除或阻挡期望信号的剩余分量，此块在单个输入的情况下例如是自适应阻挡滤波器，或在使用多于一个输入信号的情况下是自适应阻挡矩阵。不期望信号路径的第二块还可包括自适应(多信道)干扰消除器(AIC)，以便生成单信道估计的噪声信号，然后从期望信号路径的输出信号(例如，固定波束成形器的任选地时延的输出信号)减去单信道估计的噪声信号。因此，可以抑制固定波束成形器的任选地时延的输出信号中含有的噪声，从而导致更好的SNR，因为期望信号分量理想地不受到此处理的影响。这在且仅在噪声估计内的所有期望信号分量可成功地被阻挡的情况下才成立，在实践中，这种情况很少出现，并且因此表示与当前自适应波束成形算法相关的主要缺点中的一个。可以例如通过从总声音信号中减去经估计的回声信号来实现声学回声消除。为了提供对实际回声信号的估计，已开发了在时域中操作且可采用处理时间离散信号的自适应数字滤波器的算法。此类自适应数字滤波器以参考预设的质量函数来优化限定滤波器的传输特性的网络参数的方式操作。例如通过参考参考信号来最小化自适应网络的输出信号的均方误差来实现这个质量函数。现在参考图1，在示例性远场声音捕获系统中，来自期望声源101的对应于源信号x(n)(其中n是(离散)时间指数)的声音经由一个或多个扬声器(未示出)辐射，行进穿过房间(未示出)，在那里用由传递函数h1(z)……hM(z)(其中z是频率指数)表示的对应房间脉冲响应(RIR)100进行滤波，并且在由提供M个麦克风信号的M个(M是整数，例如，2、3或更大)麦克风拾取所得声音信号之前，可最终由噪声破坏。图1中所示的示例性远场声音捕获系统包括提供M个回声消除信号x1(n)……xM(n)的声学回声消除(AEC)块200、提供B个(B是整数，例如，1、2或更大)波束成形信号b1(n)……bB(n)的后续的固定波束成形器(FB)块300、提供期望源波束信号b(n)(在本文中也被称为正波束输出信号b(n))和任选地不期望源波束信号bn(n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降噪系统，所述降噪系统包括：检测器块，所述检测器块被配置成基于输入信号的信噪比频谱而检测所述输入信号中的噪声分量；以及掩蔽块，所述掩蔽块可操作地与所述检测器块耦合，并且被配置成生成最终频谱噪声去除掩码并在检测到所述输入信号中的噪声分量的情况下将所述最终频谱噪声去除掩码应用到所述输入信号，所述最终频谱噪声去除掩码被配置成在应用时抑制所述输入信号中的所述噪声分量。

【技术特征摘要】
2017.07.27 EP 17183509.31.一种降噪系统，所述降噪系统包括：检测器块，所述检测器块被配置成基于输入信号的信噪比频谱而检测所述输入信号中的噪声分量；以及掩蔽块，所述掩蔽块可操作地与所述检测器块耦合，并且被配置成生成最终频谱噪声去除掩码并在检测到所述输入信号中的噪声分量的情况下将所述最终频谱噪声去除掩码应用到所述输入信号，所述最终频谱噪声去除掩码被配置成在应用时抑制所述输入信号中的所述噪声分量。2.如权利要求1所述的系统，其中所述检测器块包括信噪比确定块，所述信噪比确定块被配置成通过确定所述输入信号的每一离散频率的信噪比来确定所述输入信号的所述信噪比频谱。3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述掩蔽块包括：第一估计块，所述第一估计块被配置成从所述输入信号的所述信噪比频谱生成基本频谱噪声去除掩码，所述第一估计块还被配置成将所述输入信号的所述信噪比频谱与预定信噪比阈值进行比较并根据所述比较的结果来提供加权掩码；以及掩码修改块，所述掩码修改块被配置成根据所述加权掩码来修改所述基本频谱噪声去除掩码以提供修改一次的频谱噪声去除掩码。4.如权利要求3所述的系统，其中所述掩蔽块还包括：第二估计块，所述第二估计块被配置成将所述修改一次的频谱噪声去除掩码与最小阈值进行比较并根据所述比较的结果来提供修改两次的频谱噪声去除掩码。5.如权利要求3或4所述的系统，其中所述掩蔽块还包括：第三估计块，所述第三估计块被配置成将p范数应用于所述修改一次的频谱噪声去除掩码或所述修改两次的频谱噪声去除掩码。6.如权利要求3所述的系统，其中所述第一估计块还被配置成在所述估计的信噪比超过所述信噪比阈值的情况下将所述加权掩码设定为预定最大信噪比值，否则设定为预定的恒定值。7.如权利要求4所述的系统，其中所述第二估计块还被配置成在所述估计的信噪比超过最小阈值的情况下将所述修改两次的频谱噪声去除掩码...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克里斯托弗，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE