对于在各种噪声环境下使用的声音通信系统或声音识别系统等，提供一种听感好、可进行噪声抑制而且在强噪声下声音质量下降小的噪声抑制装置。包括：时间／频率变换装置２；噪声近似度分析装置３；平均噪声谱更新和存储装置４；听觉权重计算装置６；ＳＮ比计算装置５；听觉权重控制装置７；频谱减法运算装置８；频谱抑制装置９；信号的频率／时间变换装置１０。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及噪声抑制装置，该装置在各种噪声环境下使用的声音通信系统和声音识别系统等中，抑制目的信号以外的噪声。作为抑制重叠在声音信号上的噪声等目的以外的信号的噪声抑制装置，已经在例如特开平9-212196号公报中公开。这是以根据文献(Steven F.Boll，‘Suppression of Acoustic noise in speechusing spectral subtraction’IEEE Trans.ASSP，Vol.ASSP-27，No.2，April 1979)所示的振幅谱提出的所谓减谱方法为基本内容的技术。使用图11说明特开平9-212196号公报中公开的先有技术的构成。在图11中，200是先有的噪声抑制装置，201代表听觉增重侧，202代表损失控制侧。101是输入信号端，102是频谱分析电路，103是线性预测分析电路，104是自相关分析电路，105是最大值分析电路，106是声音/非声音分析电路，由其输出控制开关107A、107B的通断。108是噪声谱特性计算和存储电路，在这里进行听觉增重处理。109是减法运算装置，110是反频率分析电路，进行和频率分析电路102相反的动作。111平均噪声电平存储电路，112是损失控制系数电路，113是输出信号计算电路，114是运算装置，115是输出信号端。其次，就该先有技术的动作进行说明。输入信号从信号输入端101输入，在频率分析电路102中使功率谱s(f)和相位谱p(f)分离。同时，在线性预测分析电路103中进行输入信号的线性预测分析，得到线性预测残差信号(误差信号)。利用自相关分析电路104从残差信号得到自相关系数。在最大值选择电路105中检索自相关系数最大值(设为Rmax)，在声音/非声音识别电路106中，根据该Rmax识别输入信号的种类。将Rmax大于某阈值的情况判定是声音信号，在此以下判定为噪声。利用开关107A的操作将在声音/非声音识别电路106中判定是噪声的信号频谱s(f)作为噪声频谱Sns(f)存储在噪声谱特性计算和存储电路108中。噪声的更新如式(1)所示那样，通过使更新前的噪声谱Snsold和输入信号谱s(f)与加权系数β相乘进行。Snsnew(f)＝Snsold(f)·β+s(f)·(1-β) (1)接下来，为了进行噪声抑制处理，对噪声谱Sns(f)使用加权系数w(f)进行听觉增重处理。w(f)例如由式(2)表示。w(f)＝{B-(B/fc)f}+k f＝0、…fc(2)这里，fc是与输入信号的频带相当的值，B和k是加权系数，该值愈大抑制量愈大。该B和k可根据噪声的大小适当地变化。运算装置109按照式(3)进行从输入信号频谱s(f)减去平均噪声谱Sns(f)的减法运算处理，得到噪声除去谱S’(f)。当噪声除去谱S’(f)为负时，附加0或低电平的噪声th(f)。 反频率分析电路110使用噪声除去谱S’(f)和相位谱p(f)，从频率域变换成时间域，得到信号波形。接着，平均噪声电平存储电路111存储判定输入信号是噪声时的残留噪声电平。平均噪声电平Lns与刚才说的噪声谱sns(f)一样，只在使用式(4)判定输入信号是噪声时才被更新。这里，Lnsnew是在时刻t更新的平均噪声电平，Lnsold是更新前的帧内平均噪声电平，Lns是在时刻t反频率分析电路110的输出信号的残留噪声电平，β是加权系数。Lnsnew＝Lnsold·β+Lns·(1-β) (4)使用上式求出的Lns和Lk，根据式(5)计算损失控制系数A。μ是所要的损失量。这里，Ls是输出信号计算电路113接受反频率分析电路110的输出信号所输出的信号。A＝Ls/μLns (5)运算装置114使反频谱分析电路110的输出信号与上述求出的损失控制系数A相乘，从输出信号端115输出。以上说明的噪声抑制装置在对平均噪声谱进行听觉增重处理后进行频谱减法运算处理，进而，可以利用损失控制系数抑制残留噪声，所以，可以将目的信号的失真抑制到最小限度，能够从听觉上减轻残留噪声，但是，还存在以下问题。因为对于用频谱减法运算处理不能除去的残留噪声不是在频谱上而是在时间轴上进行抑制处理，所以，不能进行振幅抑制来改善听感，而且不能做到在声音区间内在不抑制声音波形的情况下抑制残留噪声，存在声音音量小的问题。此外，还存在这样的问题，在高速行驶的汽车内等强噪声环境下，因噪声区间判定精度差而使平均噪声谱的推测精度降低，因过度除去等原因而产生减谱法所特有的音乐噪声，所以，只使用平均噪声谱的听觉增重的除去系数控制，在频谱噪声抑制处理上存在某种限制。此外，对于噪声除去谱为负时处理(填补处理)，可以认为附加的低电平噪声是形成音乐噪声的主要原因之一，存在不能抑制频率轴上出现的孤立的尖锐频谱的问题。本专利技术是为了解决有关的问题而提出的，其目的在于提供一种听感好、可进行噪声抑制而且在强噪声下声音质量下降小的噪声抑制装置。本专利技术的噪声抑制装置包括对时间轴输入信号进行频谱分析并将其变换成振幅谱和相位谱的时间/频率变换装置；从上述输入信号求出噪声谱的装置；从上述振幅谱和上述噪声谱求出信号噪声比的装置；根据上述信号噪声比控制与频谱对应进行听觉增重的第1和第2听觉权重的听觉权重控制装置；从上述振幅谱减去由该听觉权重控制装置控制的第1听觉权重和上述噪声谱的乘积的频谱减法运算装置；使从该频谱减法运算装置得到的频谱与由上述听觉权重控制装置控制的第2听觉权重相乘的频谱振幅抑制装置；将该频谱抑制装置的输出变换成时间轴信号的频率/时间变换装置。此外，听觉权重控制装置可以对信噪比大的频率增大上述第1和第2听觉权重，对信噪比小的频率减小上述第1和第2听觉权重。此外，可以具有听觉权重变更装置，根据输入信号振幅谱、噪声谱或者输入信号谱和噪声谱的平均谱的高频段功率和低频段功率的比变更第1和第2听觉权重中至少一方。此外，可以具有听觉权重变更装置，根据输入信号是声音还是噪声的判定结果改变第1和第2听觉权重。此外，可以在频谱减法运算装置的运算结果为负时对规定的频谱乘第3听觉权重所得的频谱进行填补。此外，上述规定的频谱可以是输入信号振幅谱、噪声谱或者输入信号振幅谱和噪声谱的平均谱。此外，可以用输入信号振幅谱、噪声谱或者输入信号振幅谱和噪声谱的平均谱的高频段功率对低频段功率的比去变更第3听觉权重。此外，可以用信号噪声比控制第3听觉权重。此外，可以通过使第3听觉权重乘输入信号振幅谱和噪声谱的比来调整第3听觉权重的值。此外，可以从外部控制或选择至少一个听觉权重。图1是表示本专利技术的噪声抑制装置的实施形态1的构成的方框图。图2是表示本专利技术的一例第1听觉权重αω(f)和第2听觉权重βω(f)的图。图3是本专利技术的噪声抑制装置的利用听觉权重控制装置控制第1听觉权重αω(f)和第2听觉权重βω(f)的一个例子。图4是表示本专利技术的噪声抑制装置的另一个实施形态的构成的方框图。图5是表示本专利技术的噪声抑制装置的另一个实施形态的构成的方框图。图6是本专利技术的第3听觉权重γω(f)的一个例子。图7是在本专利技术的噪声抑制装置的一实施形态中、当噪声除去后的频谱为负时、在(a)听觉权重不增加填补低电平噪声谱n(f)和(b)听觉权重增加填补低电平噪声谱n(f)的情况下的噪声除本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种噪声抑制装置，其特征在于，包括：对时间轴输入信号进行频谱分析并将其变换成振幅谱和相位谱的时间／频率变换装置；从上述输入信号求出噪声谱的装置；从上述振幅谱和上述噪声谱求出信号噪声比的装置；根据上述信号噪声比控制与频谱对应进行听觉增重的第１和第２听觉权重的听觉权重控制装置；从上述振幅谱减去由该听觉权重控制装置控制的第１听觉权重和上述噪声谱的乘积的频谱减法运算装置；使从该频谱减法运算装置得到的频谱与由上述听觉权重控制装置控制的第２听觉权重相乘的频谱振幅抑制装置；将该频谱抑制装置的输出变换成时间轴信号的频率／时间变换装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：古田训，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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