应用于双麦克风系统的语音增强方法技术方案

本发明专利技术提供一种应用于双麦克风系统的语音增强方法，该双麦克风系统包括由第一麦克风和第二麦克风构成的麦克风阵列模块；用于接收该麦克风阵列模块发出的信号并控制该麦克风阵列的控制模块；用于接收控制模块发出的数据的处理模块；用于将处理模块输出的数据经过处理后输出的输出模块；该方法包括如下步骤：步骤１．第一麦克风和第二麦克风分别接收到时域带噪语音信号（Ｓ１），（Ｓ２）后，传送给控制模块，由控制模块对时域带噪语音信号（Ｓ１），（Ｓ２）分别进行分帧、预加重处理、经短时傅里叶变换将时域带噪语音信号（Ｓ１），（Ｓ２）别变换成频域带噪音信号（Ｘ１），（Ｘ２）。提高了对于相关噪声的衰减。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种语音增强方法，尤其涉及一种应用于双麦克风系统的语音增强的 方法。
技术介绍
由于大量环境噪声的存在，手机等通讯设备的麦克风采集到的语音信号普遍信噪 比不够高，特别是在街道汽车等高噪声环境中，需要提高音量才能使对方听清。所以需要通 过语音增强的方法来提升输入语音的信噪比，改善通讯质量。然而传统的单通道语音增强方法降噪效果有限，并且会对语音造成较大失真。使 用双麦克风阵列，可以引入语音与噪声信号的相位信息，提高噪声抑制的效果并减小语音 的失真。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种语音增强方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为一种，该双麦克风系统包括由第一麦克风和第二麦克风构成的麦克风阵列模块；用于接收该麦克风阵列模块发出的信号并控制该麦克风阵列的控制模块；用于接收控制模块发出的数据的处理模块；用于将处理模块输出的数据经过处理后输出的输出模块；该方法包括如下步骤步骤1.第一麦克风和第二麦克风分别接收到时域带噪语音信号(Si)，(S2)后，传 送给控制模块，由控制模块对时域带噪语音信号(Si)，(S2)分别进行分帧、预加重处理、经 短时傅里叶变换将时域带噪语音信号(Si)，(S2)别变换成频域带噪音信号(Xl)，(X2)；其 中分帧时使相邻两帧的时域带噪信号之间有混叠部分；步骤2.由处理模块接收频域带噪语音信号(Xl)，(X2)，并分别得到频域带噪语音 信号(XI)，(X2)自功率谱和频域带噪语音信号(XI)，(X2)的互功率谱，由处理模块根据得到的当前帧的先验信噪比值，得到当前帧频域带噪语音信号 (Xl)或(X2)的衰减增益；由处理模块用上述得到的衰减增益，乘以第一麦克风或第二麦克 风频域带噪音信号的自功率谱，得到处理后的纯净语音估计信号的自功率谱；通过前一帧的衰减增益得到当前帧频域带噪音信号(XI)，(X2)的噪声互功率频 谱；由处理模块通过得到的噪声互功率谱得到当前帧频域带噪音信号(XI)，(X2)的 后验信噪比，并得到当前帧的先验信噪比值，输出给输出模块；步骤3.由输出模块将处理后的频域信号变换到时间域，进行去加重处理，变成输 出信号。5本专利技术的有益效果在于，使用双麦克风阵列，计算双麦克风接收到信号的互功率 谱，抑制非相关噪声，并通过从信号互功率谱中减去噪声互功率谱，以及先验信噪比估计值 的计算，提高了对于相关噪声的衰减，性能优于现有单通道语音增强算法。附图说明图1为本专利技术的语音增强方法应用的系统的结构框图；图2为本专利技术的语音增强算法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。一种，参见图1，该双麦克风系统包括，由第一麦克风和第二麦克风构成的麦克风阵列模块；用于接收该麦克风阵列模块发出的信号并控制该麦克风阵列的控制模块；用于接收控制模块发出的数据的处理模块；用于将处理模块输出的数据经过处理后输出的输出模块；包括如下步骤步骤1.第一麦克风和第二麦克风分别接收到时域带噪语音信号S1，S2后，传送给 控制模块，由控制模块对时域带噪语音信号Si，S2分别进行分帧、预加重处理、经短时傅里 叶变换将时域带噪语音信号Si，S2分别变换成频域带噪音信号XI，X2 ；其中分帧时使相邻 两帧的时域带噪信号之间有混叠部分；步骤2.由处理模块接收频域带噪语音信号X1，X2，并分别得到频域带噪语音信号 XI，X2自功率谱和频域带噪语音信号XI，X2的互功率谱，由处理模块根据得到的当前帧的先验信噪比值，得到当前帧频域带噪语音信号Xl 或X2的衰减增益；由处理模块用上述得到的衰减增益，乘以第一麦克风或第二麦克风频域 带噪音信号的自功率谱，得到处理后的纯净语音估计信号的自功率谱；通过前一帧的衰减增益得到当前帧频域带噪音信号XI，X2的噪声互功率频谱；由处理模块通过得到的噪声互功率谱得到当前帧频域带噪音信号XI，X2的后验 信噪比，并得到当前帧的先验信噪比值，输出给输出模块；步骤3.由输出模块将处理后的频域信号变换到时间域，进行去加重处理，变成输 出信号。具体的，参见图2，本专利技术中的语音增强算法基本步骤如下1.对双麦克风接收到的带噪语音信号分别进行分帧，预加重处理，经短时傅里叶 变换到频域；2.分别计算变换到频域后的两个带噪语音信号的自功率谱与互功率谱，并由前一 帧信号的衰减增益得到估计的噪声互功率谱；3.通过前面得到的信号与噪声互功率谱计算当前帧信号的后验信噪比，并由前一 帧的先验信噪比估计值得到当前帧的先验信噪比估计值；4.根据得到的先验信噪比估计值，计算当前帧信号的衰减增益；5.用得到的衰减增益，对其中一路麦克风信号频谱进行处理；6.将处理后的频域信号变换到时间域，进行去加重处理，变成输出信号。下面具体的实例介绍中，语音增强系统输入的噪语音信号的采样率为16kHZ，分辨 率为16位。对两个麦克风接收到的时域带噪语音信号xl，x2进行分帧。是指将带噪语音信号 以帧为单位等分成若干带噪信号单元。所述带噪信号单元由采样点组成，本专利技术中选取了 16kHz的采样频率，根据短时谱分析的需要，帧长一般设定成10 35ms之间，本实施方式以 16ms分帧，即一帧带噪信号单元设有256个采样点，自然地，任意一帧带噪信号单元具有一 定的帧长，本专利技术中任意帧的帧长为256。为了防止相邻两帧的带噪信号单元间的块效应，在分帧时要使相邻两帧的带噪信 号单元之间有一定的混叠部分，即，本帧数据中有D个数据为前一帧数据的部分数据，其中 混叠部分描述如下Si (n) = Cli (m, D+n) 0 ^ η < L, i = 1,2其中Si表示输入带噪语音信号，i取1和2分别表示两路信号(Ii (m, n) = (Ii (m_l，L+n) 0 彡 η < D其中，Cli表示当前帧的256点采样信号，因为任意一帧的长度为256，重叠率为 75%，所以重叠部分的采样点个数D = 192。相邻帧的带噪信号单元的第一个采样点相隔的 距离 L = 256-192 = 64。本专利技术相邻两帧的带噪信号单元之间可以具有50% 75%的重叠率。本实施方 式选取相邻两帧的带噪信号单元之间具有75%的重叠率，即以本帧的前75% (192点)的 带噪信号单元和前一帧后75% (192点)的带噪语音信号单元一致。分帧后的两路信号，分别经过同一个高通滤波器，作为预加重处理。由于语音信 号中背景噪声在低频部分能量一般较大，所以使用所述高通滤波器可以衰减低频部分的分 量，使增强效果更好。其形式如下Η(ζ)=1-αζ-1α 一般取值在0. 75-0. 95之间，这里α = 0. 9，可以取得较好的效果。由于语音信号是短时平稳的，所以对信号进行分帧处理是可行的，但分帧又会带 来帧信号边界处的不连续造成的频率泄露。所以这里要进行短时傅里叶变换(STFT)。短时 傅里叶变换可以理解为对帧信号先加窗再做傅里叶变换。加窗函数的目的就是为了在做短 时傅里叶变换时，减少帧信号边界处的不连续造成的频率泄露。这里使用了一个长度等于 帧长256点的汉明窗，它可以有效的降低吉布斯效应的震荡程度。汉明窗函数定义如下win (η) = {0. 54-0. 46cos (2* π *η/Μ) 0 彡 η 彡 Μ_10其余 η}则短时傅里叶变换如下XX本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于双麦克风系统的语音增强方法，该双麦克风系统包括由第一麦克风和第二麦克风构成的麦克风阵列模块；用于接收该麦克风阵列模块发出的信号并控制该麦克风阵列的控制模块；用于接收控制模块发出的数据的处理模块；用于将处理模块输出的数据经过处理后输出的输出模块；其特征在于包括如下步骤：步骤１．第一麦克风和第二麦克风分别接收到时域带噪语音信号（Ｓ１），（Ｓ２）后，传送给控制模块，由控制模块对时域带噪语音信号（Ｓ１），（Ｓ２）分别进行分帧、预加重处理、经短时傅里叶变换将时域带噪语音信号（Ｓ１），（Ｓ２）别变换成频域带噪音信号（Ｘ１），（Ｘ２）；其中分帧时使相邻两帧的时域带噪信号之间有混叠部分；步骤２．由处理模块接收频域带噪语音信号（Ｘ１），（Ｘ２），并分别得到频域带噪语音信号（Ｘ１），（Ｘ２）自功率谱和频域带噪语音信号（Ｘ１），（Ｘ２）的互功率谱，由处理模块根据得到的当前帧的先验信噪比值，得到当前帧频域带噪语音信号（Ｘ１）或（Ｘ２）的衰减增益；由处理模块用上述得到的衰减增益，乘以第一麦克风或第二麦克风频域带噪音信号的自功率谱，得到处理后的纯净语音估计信号的自功率谱；通过前一帧的衰减增益得到当前帧频域带噪音信号（Ｘ１），（Ｘ２）的噪声互功率频谱；由处理模块通过得到的噪声互功率谱得到当前帧频域带噪音信号（Ｘ１），（Ｘ２）的后验信噪比，并得到当前帧的先验信噪比值，输出给输出模块；步骤３．由输出模块将处理后的频域信号变换到时间域，进行去加重处理，变成输出信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶利剑，
申请(专利权)人：瑞声声学科技深圳有限公司，瑞声声学科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：94