用于语音编码器中的噪声消除的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于语音编码器中的改进的噪声消除器的方法和装置。主麦克风联合参考麦克风捕获声音信号。自适应阴影滤波器被适配于在主麦克风中捕获的信号与参考麦克风中捕获的信号之间的相关。此外，引入扩散噪声场检测器，其检测扩散噪声的存在。当扩散噪声场检测器检测到扩散噪声时，自适应阴影滤波器的滤波器系数被主滤波器用于消除主麦克风捕获的信号中的扩散噪声。因为自适应阴影滤波器的滤波器系数在仅检测到扩散噪声时用于消除，所以避免了对语音信号的消除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于语音编码器中的噪声消除的方法和装置，并且更具体地，涉及低频噪声消除，以提高语音编码器的性能。
技术介绍
无线通信网络中的语音通信涉及近端语音信号向远端用户的传输。问题在于从捕获的带噪语音信号中估计干净的语音信号。移动电话可以配备有单个或者多个麦克风以捕获语音信号。单麦克风解决方案表现出相对于语音的清晰度而言的在低信噪比(SNR)方面的改进余地，这主要是由于背景噪声的低频成分造成的。双麦克风解决方案意味着有两个不同的传感器可用于同时捕获声场，该双麦克风解决方案有可能允许实现对空间信息和声源的特性(如捕获的信号的空间相干性)的使用。这些特性与移动电话単元上的两个麦克风的相对布置以及移动电话的设计和使用有关。一种实现双麦克风解决方案的方式是将具有低SNR的參考麦克风信号与捕获期望的语音信号和噪声的主麦克风结合，以实现自适应噪声消除。換言之，联合使用远离嘴的麦克风(称为參考麦克风)与靠近嘴的麦克风(称为主麦克风)。自适应滤波器使用參考麦克风捕获的信号来估计主麦克风处的噪声信号。減法器根据主麦克风信号与估计的噪声信号之间的差产生误差信号。误差信号和參考信号被用于优化对麦克风处的相关噪声的抑制。许多背景噪声的环境，诸如汽车车厢和办公室，可以通过扩散噪声场来表征。完全扩散噪声场通常由远距离的非相关的在所有方向上均匀分布的随机噪声源在无界限的介质中产生。扩散噪声呈现出在低频处的高的空间相干性和在高频处的低的相干性。因此，标准噪声消除器对于远场噪声在低频处呈现高降噪的可能性。然而，该性能取决于麦克风的位置。因为期望的语音信号也可能被參考麦克风捕获，尽管其功率相对较低，所以包含期望语音的信号将在两个麦克风处进行相关，并且通过这种方法该信号可能被部分消除。另外，捕获的语音将出现在用于调节自适应滤波器的收敛速度的误差信号中，导致较大的滤波器变化。当语音出现在捕获的声场中时，滤波器权重的适配应该停止。先前已经提出了基于对近端语音的检测来调节控制自适应滤波器的收敛速度的步长大小的许多方法。例如，在US5，953，380中，基于对SNR的估计来调整步长大小。SNR估计是使用辅自适应滤波器来执行的，辅自适应滤波器使用參考麦克风信号作为输入来估计捕获的噪声信号。估计的噪声信号被用于计算噪声功率，并且还被从主麦克风信号中减去以生成对语音信号的估计。然后，估计的语音信号被用于更新辅滤波器权重。随后基于对语音和噪声的功率估计来计算捕获的声场的SNR估计。在US 6，963，649中提出了噪声消除器的另ー实现，其中分别针对每个频率段，基于噪声消除器的输出的子带信号功率与每个频带的不同阈值的比较，进行对主自适应滤波器的适配。而且，在多抽头子带自适应滤波器之前，单抽头自适应滤波器产生优化对噪声的抑制的増益。US 5，953，380中提出的解决方案没有考虑当麦克风位于靠近的范围中(例如，在移动电话単元中)时在參考麦克风处的语音的出现，这影响了 SNR估计。如US 6，963，649中提出的频域中滤波器输出信号与阈值的比较不是鲁棒的解决方案，因为噪声也可能具有高的子带成分，尤其在低频处，并且因此在那些频率处不能被消除。而且，在US 5，953，380和US 6，963，649中，当检测到语音存在时，或者在全频带上或者在个别频带上停止适配，这意味着，每次语音中断时算法需要重新收敛。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现语音编码器中的改进的噪声消除器。这是通过利用主麦克风结合參考麦克风捕获声音信号来实现的。自适应阴影滤波 器被适配于主麦克风中捕获的信号与參考麦克风中捕获的信号之间的相关。此外，引入扩散噪声场检测器，其检测扩散噪声的存在。当扩散噪声场检测器检测到扩散噪声吋，自适应阴影滤波器的滤波器系数被主滤波器用于消除主麦克风捕获的信号中的扩散噪声。因为自适应阴影滤波器的滤波器系数在仅检测到扩散噪声时用于消除，所以避免了对语音信号的消除。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于自适应噪声消除器的方法，该自适应噪声消除器与位于靠近说话者嘴边的主麦克风和比主麦克风离说话者嘴边远的參考麦克风相关联。在该方法中，由主麦克风捕获包括语音和噪声的第一信号，以及由參考麦克风捕获主要包括噪声的第二信号。自适应阴影滤波器被适配于第一信号与第二信号之间的相关的估计。然后，通过分析适配的自适应阴影滤波器的频率特性来确定第二信号是否主要包括扩散噪声。如果认为第二信号主要包括扩散噪声，则阴影滤波器的滤波器系数被传递到主滤波器以用于消除第一输入信号的扩散噪声。根据本专利技术的第二方面，提供了一种自适应噪声消除器，其包括位于靠近说话者嘴边的主麦克风和比主麦克风离说话者嘴边远的參考麦克风。主麦克风被配置为捕获包括语音和噪声的第一信号，以及參考麦克风被配置为由參考麦克风捕获主要包括噪声的第二信号(yjt))。自适应噪声消除器还包括自适应阴影滤波器和扩散噪声场检测器，自适应阴影滤波器被配置为适配于第一信号与第二信号之间的相关的估计，扩散噪声场检测器被配置为通过分析适配的自适应阴影滤波器的频率特性来确定第二信号是否主要包括扩散噪声。另外，自适应噪声消除器还包括主滤波器，主滤波器被配置为使用阴影滤波器的滤波器系数来消除第一输入信号的扩散噪声。所提出的本专利技术的实施例中的方案涉及两个滤波器的组合。第一滤波器充当连续适配的阴影滤波器，以基于误差信号估计两个麦克风处的相关信号。当认为仅背景(远场)噪声出现在捕获的声场中时，连续适配的滤波器的滤波器权重被传递给第二滤波器。因此，本专利技术的实施例的优点在于因为阴影滤波器连续适配于输入数据，不需要在毎次语音活动中断时经历突然的重新收敛。而且，远场噪声具有扩散相干性，在低频处具有高度相关的信号，以及在高频处具有低的空间相关性。当仅扩散噪声出现在捕获的声场中吋，阴影滤波器的传递函数表现出低通特性。通过针对阴影滤波器的传递函数检测高频处的高幅度成分，进行对捕获的声场中的近场信号出现的检測。这得到本专利技术的实施例的另外的好处，因为这样的方案允许基于空间分布且独立地基于活跃的声源的频谱成分来区分背景噪声和近场语音。附图说明图I示出了根据本专利技术的实施例的自适应噪声消除器。图2示出了根据本专利技术的实施例的扩散噪声场检测器。图3示出了根据本专利技术的实施例可以实现的频率的阈值函数的示例。图4示出了根据本专利技术的实施例的方法的流程图。 图5示出了针对不同值d的完全扩散噪声场的空间相干性。图6示出了根据本专利技术的实施例的、来自在真实世界环境下执行的双麦克风读数的并且包括餐馆中的背景噪声的数据的空间相干性。图7示出了在典型的真实世界环境中获得的本专利技术的实施例的性能的示例。图8示出了根据本专利技术的实施例的噪声消除器的示例实现。具体实施例方式下面将參考附图更完全地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来具体实现，并且不应该解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例以便本公开将是全面的完整的，并且将向本领域普通技术人员完全传递本专利技术的范围。在附图中，相似的參考标记指代类似的単元。而且，本领域普通技术人员应该明白，本文下面说明的装置和功能可以使用软件功能结合编程的微处理器或通用计算机来实现，和/或使用专用集成电路(ASIC)来实现。还应该明白，尽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：扎拉·叶默赫，安德尔斯·埃里克松，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：
国别省市：