一种应用于手机的语音增强装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种应用于手机的语音增强装置，包括：检测单元，根据设置于手机底部的主麦克风信号和设置于手机远离主麦克风的位置的各辅助麦克风信号进行判断；当判断用户处于说话状态时，检测用户的手机握持状态是正常还是异常，并通知给降噪单元；降噪单元，在接收到正常握持的通知时，采用多麦克风和单麦克风降噪结合的方式进行语音增强处理，在接收到异常握持的通知时，只采用单麦克风降噪方式进行语音增强处理。本实用新型专利技术的技术方案在用户正常握持时采用多麦克风和单麦克风降噪结合的方案对稳态和非稳态噪声都进行抑制，在用户异常握持时采用单麦克风降噪方案对稳态噪声进行抑制，避免了多麦克风降噪对语音的损伤，保证了语音质量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及语音信号处理
，特别涉及一种应用于手机的语音增强装置。
技术介绍
手机在人们的日常生活和工作中已经得到了广泛应用，解除了人们通讯的时空约束，为人们的生活和工作提供了极大的便利。但是人们进行通讯的环境是复杂多变的，其中包括吵杂的环境，噪声会使得通话的语音质量严重下降，因此应用于手机的抑制噪声的语音增强技术有着重要的意义。目前手机中常用的语音增强技术中有单麦克风谱减语音增强技术，也叫单通道谱减语音增强技术，也可以成为单麦克风降噪技术，这种技术只能抑制稳态的噪声，对非稳态的噪声，如商场超市或餐厅里的周围人的说话声等，没有明显的抑制效果。另一种更优的降噪技术是多麦克风阵列语音增强技术，也称为多麦克风降噪技术，这种技术又分为两类：第一类是通过多麦克风信号处理形成固定的指向性，即保留来自一个指定方向的声音，抑制来自其它方向的声音，当处理形成的指向性指向使用者的嘴则能达到保护语音抑制周围噪声的效果。第二类是利用多麦克风接收到信号的能量差来区分语音噪声从而进行降噪处理。图1是利用多麦克风接收到信号的能量差来区分语音噪声从而进行降噪处理方案的多麦克风的安装位置示意图。如图1所示，这里有两个麦克风，分别为主麦克风1和辅麦克风2，把主麦克风1安装到手机的底端靠近人嘴的位置，主麦克风1接收到的使用者的语音信号能量很大，辅麦克风2安装在手机的顶端远离人嘴的位置，辅麦克风2接收到的使用者的语音信号能量小。如图1所示，对于外界环境噪声两个麦克风接收到的能量接近，因此通过比较两个麦克风接收到的信号能量差异可以判断是语音信号还是噪声信号，从而保留语音成分抑制噪声成分，达到提高信噪比的效果。多麦克风降噪技术优于单麦克风降噪技术的是可以有效抑制非稳态的噪声。但是多麦克风降噪技术对用户使用手机的方式会有严格约束，即用户握持手机的方式要受到限制。对于所述第一类利用指向性的技术来说，用户必须保持指向性对准人嘴的握持方式，否则若用户的握持方式有偏差就会导致人嘴偏离被保护的方向，语音就会被作为来自其他方向的噪声抑制；同样对于第二类利用能量差异的技术也要求用户保证主麦克靠近人嘴而辅麦克远离嘴握持方式，如图2所示，图2是用户正常握持手机状态示意图；当用户异常握持时，如手机被水平握持时，如图3所示，图3是用户异常握持手机状态示意图，两个麦克风到人嘴的距离接近，语音到两个麦克风的能量接近，语音同样会被当作噪声抑制。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种应用于手机的语音增强和装置，以解决只采用单麦克风降噪只能一致稳态噪声，而采用多麦克风降噪虽然能抑制非稳态噪声但在用户异常握持手机时损伤语音信号的问题。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：本技术公开了一种应用于手机的语音增强装置，在手机的底部设置有主麦克风，在手机的远离主麦克风的位置设置有一个或多个辅麦克风，则该装置包括：检测单元和降噪单元，其中：检测单元，用于根据主麦克风信号和各辅助麦克风信号判断用户处于说话状态还是处于接听状态；当判断用户处于说话状态时，进一步检测用户的手机握持状态是正常握持手机还是异常握持手机，并通知给降噪单元；降噪单元，用于在接收到用户正常握持手机的通知时，采用多麦克风降噪和单麦克风降噪相结合的方式进行语音增强处理；用于在接收到用户异常握持手机的通知时，只采用单麦克风降噪方式进行语音增强处理。在上述装置中，所述检测单元包括：近场语音检测模块和握持状态检测模块；所述降噪单元包括：多麦克风降噪处理模块和单麦克风降噪处理模块；其中，近场语音检测模块，用于接收主麦克风信号和各辅助麦克风信号，并根据主麦克风信号和各辅助麦克风信号判断用户处于说话状态还是处于接听状态，当判断用户处于说话状态时向握持状态检测模块发送通知，当判断用户处于接听状态时不向握持状态检测模块发送通知；握持状态检测模块，用于接收主麦克风信号和各辅助麦克风信号，在收到近场语音检测模块的通知时，检测用户的手机握持状态是正常握持手机还是异常握持手机，当检测到用户正常握持手机时，将主麦克风信号和各辅助麦克风信号发送给多麦克风降噪处理模块，当检测到用户异常握持手机时，将主麦克风信号发送给单麦克风降噪处理模块；多麦克风降噪处理模块，用于对所接收的信号进行多麦克风降噪处理后发送给单麦克风降噪处理模块；单麦克风降噪处理模块，用于对所接收的信号进行单麦克风降噪处理后输出。在上述装置中，所述近场语音检测模块，用于计算主麦克风信号与辅麦克风信号之间的相关值，如果该相关值大于第一阈值则判断用户处于说话状态，如果该相关值小于或等于第一阈值则判断用户处于接听状态；其中，所述近场语音检测模块，计算主麦克风信号与每个辅麦克风信号之间的相关值，然后进行平均得到平均相关值，或者，计算主麦克风信号与其中一个辅麦克风信号之间的相关值。在上述装置中，所述握持状态检测模块，用于通过多麦克风检测语音的方向，若语音来自手机底部方向，则确定用户正常握持手机，若语音来自手机的侧向或顶部方向，则确定用户异常握持手机；或者，所述握持状态检测模块，用于计算主麦克风信号能量与辅麦克风信号能量的比值，如果该比值大于第二阈值，则确定用户正常握持手机，如果该比值小于或等于第二阈值，则确定用户异常握持手机。该装置还包括：快速傅里叶变换模块和逆快速傅里叶变换模块，其中：快速傅里叶变换模块，用于将主麦克风信号和各辅麦克风信号分别进行快速傅里叶变换处理后发送给近场语音检测模块和握持状态检测模块；所述多麦克风降噪处理模块，用于在每个频率子带上，计算主麦克风信号和辅麦克风信号在该频率子带上的能量比值，根据该能量比值确定抑噪函数在该频率子带上的取值；用于将抑噪函数与主麦克风信号进行相乘运算得到抑制非稳态噪声后的信号后输出给单麦克风降噪处理模块；所述单麦克风降噪处理模块，用于在每个频率子带上，通过滑动平均算法计算出所接收信号在该频率子带上的平稳噪声能量，进而计算出语音成分比例函数在该频率子带上的取值；将语音成分比例函数与所接收信号进行相乘运算得到抑制稳态噪声的信号后输出给逆快速傅里叶变换模块；逆快速傅里叶变换模块，用于对所接收的信号进行逆快速傅里叶变换处理后输出。由上述可见，本技术这种在用户说话时对用户的手机握持状态进行检测，根据用户的手机握持状态采用不同的降噪处理方案，在用户正常握持手机时采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于手机的语音增强装置，其特征在于，在手机的底部设置有主麦克风，在手机的远离主麦克风的位置设置有一个或多个辅麦克风，则该装置包括：检测单元和降噪单元，其中：检测单元，用于根据主麦克风信号和各辅助麦克风信号判断用户处于说话状态还是处于接听状态；当判断用户处于说话状态时，进一步检测用户的手机握持状态是正常握持手机还是异常握持手机，并通知给降噪单元；降噪单元，用于在接收到用户正常握持手机的通知时，采用多麦克风降噪和单麦克风降噪相结合的方式进行语音增强处理；用于在接收到用户异常握持手机的通知时，只采用单麦克风降噪方式进行语音增强处理。

【技术特征摘要】
1.一种应用于手机的语音增强装置，其特征在于，在手机的底部设置有
主麦克风，在手机的远离主麦克风的位置设置有一个或多个辅麦克风，则该
装置包括：检测单元和降噪单元，其中：
检测单元，用于根据主麦克风信号和各辅助麦克风信号判断用户处于说
话状态还是处于接听状态；当判断用户处于说话状态时，进一步检测用户的
手机握持状态是正常握持手机还是异常握持手机，并通知给降噪单元；
降噪单元，用于在接收到用户正常握持手机的通知时，采用多麦克风降
噪和单麦克风降噪相结合的方式进行语音增强处理；用于在接收到用户异常
握持手机的通知时，只采用单麦克风降噪方式进行语音增强处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括：近场
语音检测模块和握持状态检测模块；所述降噪单元包括：多麦克风降噪处理
模块和单麦克风降噪处理模块；其中，
近场语音检测模块，用于接收主麦克风信号和各辅助麦克风信号，并根
据主麦克风信号和各辅助麦克风信号判断用户处于说话状态还是处于接听状
态，当判断用户处于说话状态时向握持状态检测模块发送通知，当判断用户
处于接听状态时不向握持状态检测模块发送通知；
握持状态检测模块，用于接收主麦克风信号和各辅助麦克风信号，在收
到近场语音检测模块的通知时，检测用户的手机握持状态是正常握持手机还
是异常握持手机，当检测到用户正常握持手机时，将主麦克风信号和各辅助
麦克风信号发送给多麦克风降噪处理模块，当检测到用户异常握持手机时，
将主麦克风信号发送给单麦克风降噪处理模块；
多麦克风降噪处理模块，用于对所接收的信号进行多麦克风降噪处理后
发送给单麦克风降噪处理模块；
单麦克风降噪处理模块，用于对所接收的信号进行单麦克风降噪处理后
输出。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述近场语音检测模块，用于计算主麦克风信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘崧，李波，楼厦厦，
申请(专利权)人：歌尔声学股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：