一种音频降噪方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种音频降噪方法及装置，其中的方法具体包括：在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段；对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征；依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理。本申请能够提高音频降噪的便捷性。
【专利说明】一种音频降噪方法及装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及音频信号处理【技术领域】，特别是涉及一种音频降噪方法及装置。
【背景技术】
[0002]音频降噪技术，是指利用信号处理和模式识别的方法，从含有噪声的音频中将噪声去除，使去除噪声后的音频有较高的信噪比和较好的质量。音频降噪是音频信号处理领域需要解决的关键技术之一。
[0003]现有一种典型的音频降噪方法，在人为选取噪声段数据后，依据所选取的噪声段数据学习相应的噪声特征，并依据所述噪声特征对相应的音频信号进行降噪处理。由于目前通常利用人为预听的方式来选取音频信号中的噪声段，往往需要人为的多次操作才能实现噪声段的选取，因此，现有的音频降噪方法的便捷性较差，且不符合移动设备的简洁交互特性。
【发明内容】
[0004]本申请所要解决的技术问题是提供一种音频降噪方法及装置，能够提高音频降噪的便捷性。
[0005]为了解决上述问题，本申请公开了一种音频降噪方法，包括:
[0006]在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段；
[0007]对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征；
[0008]依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理。
[0009]优选的，所述在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段的步骤，包括:
[0010]在全部或部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段。
[0011]优选的，所述在部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段的步骤，包括:
[0012]遍历所述待降噪音频信号的初始部分，并比较所述初始部分中每个音频信号段的能量；其中，所述每个音频信号段的时域长度相等；
[0013]从所有音频信号段中选取能量最小的一个音频信号段，作为噪声段。
[0014]优选的，对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征的步骤，包括:
[0015]将所述噪声段在时域上划分为多个大小相等的第一窗口 ；
[0016]对所述每个第一窗口进行时频转换处理；
[0017]依据所述每个第一窗口的频域数据，确定所述噪声段的所有第一窗口在每个频率上的频谱最大值；
[0018]将所述每个频率上的频谱最大值记录为所述噪声段对应的噪声特征。
[0019]优选的，所述依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理的步骤，包括:
[0020]将所述待降噪音频信号与所述噪声特征进行频谱比较；
[0021]根据频谱比较结果对所述待降噪音频信号进行频谱增益处理。
[0022]优选的，所述根据频谱比较结果对所述待降噪音频信号进行频谱增益处理的步骤包括:
[0023]依据所述频谱比较结果确定下调参数，使得所述下调参数随着所述频谱比较结果的增大而减小；
[0024]依据所述下调参数对所述待降噪音频信号进行频谱下调处理。
[0025]优选的，所述依据所述频谱比较结果确定下调参数，使得所述下调参数随着所述频谱比较结果的增大而减小的步骤，包括:
[0026]按照大小顺序将频谱比较结果划分为若干个阶段，其中阶段对应下调参数的大小顺序与阶段间频谱比较结果的大小顺序相反。
[0027]另一方面，本申请还公开了一种音频降噪装置，包括:
[0028]噪声搜索模块，用于在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段；
[0029]噪声特征学习模块，用于对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征；及
[0030]降噪处理模块，用于依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理。
[0031]优选的，所述噪声搜索模块，具体用于在全部或部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段。
[0032]优选的，所述噪声搜索模块包括:
[0033]遍历比较子模块，用于遍历所述待降噪音频信号的初始部分，并比较所述初始部分中每个音频信号段的能量；其中，所述每个音频信号段的时域长度相等；及
[0034]选取子模块，用于从所有音频信号段中选取能量最小的一个音频信号段，作为噪声段。
[0035]优选的，所述噪声特征学习模块包括:
[0036]窗口划分子模块，用于将所述噪声段在时域上划分为多个大小相等的第一窗口 ；
[0037]时频转换处理子模块，用于对所述每个第一窗口进行时频转换处理；
[0038]最大值确定子模块，用于依据所述每个第一窗口的频域数据，确定所述噪声段的所有第一窗口在每个频率上的频谱最大值；及
[0039]记录子模块，用于将所述每个频率上的频谱最大值记录为所述噪声段对应的噪声特征。
[0040]优选的，所述降噪处理模块包括:
[0041]频谱比较子模块，用于将所述待降噪音频信号与所述噪声特征进行频谱比较；及
[0042]频谱增益处理子模块，用于根据频谱比较结果对所述待降噪音频信号进行频谱增益处理。
[0043]优选的，所述频谱增益处理子模块包括:
[0044]参数确定单元，用于依据所述频谱比较结果确定下调参数，使得所述下调参数随着所述频谱比较结果的增大而减小；及[0045]频谱下调处理单元，用于依据所述下调参数对所述待降噪音频信号进行频谱下调处理。
[0046]优选的,所述参数确定单元包括:
[0047]阶段划分子单元，用于按照大小顺序将频谱比较结果划分为若干个阶段，其中阶段对应下调参数的大小顺序与阶段间频谱比较结果的大小顺序相反。
[0048]与现有技术相比，本申请具有以下优点:
[0049]首先，相对于现有技术利用人为预听的方式来选取音频信号中的噪声段，本申请在待降噪音频信号中自动搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段，所述自动搜索无需人为参与，故能够节省现有技术所花费的人为的多次操作，从而能够提高音频降噪的便捷性。
[0050]其次，本申请在应用于移动设备时，只需用户通过一次按键操作触发相应的音频降噪流程，因此，本申请能够在移动设备上一键式滤除音频信号中的环境噪声，能够符合移动设备的简洁交互特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1是本申请一种音频降噪方法实施例的流程图；
[0052]图2是本申请一种基于移动设备的音频降噪方法实施例的流程图；
[0053]图3是本申请一种第二窗口的示例；
[0054]图4是本申请一种音频降噪装置实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0055]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本申请作进一步详细的说明。
[0056]参照图1，示出了本申请一种音频降噪方法实施例的流程图，具体可以包括:
[0057]步骤101、在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段；
[0058]本申请实施例可以应用于个人计算机(PC, Personal Computer)、移动设备等设备之上，用于在各种设备之上进行音频降噪处理。
[0059]本申请实施例可以对各种格式的音频信号进行降噪处理，如高级音频编码(AAC，Advanced Audio Coding)、动态影像专家压缩标准音频层面3 (MP3, Moving PictureExperts Group Audio Layer III)和WAVE格式等等；其中，降噪处理的音频信号可以为单纯的音频文件中的音频信号，也可以为视频文件中的音频信号。总之，本申请实施例对具体的音频信号的格式和文件形式不加以限制。
[0060]另外，无论应用于何种设备之上，用户均可以通过一次按键操作触发本申请的音频降噪流程。
[0061]现有的音频降噪方法是利用人为预听的方式来选取音频信号中的噪声段的，需要人为的多次操作，便捷性较差，且不符合移动设备的简洁交互特性。
[0062]而本申请实施例经研究发现:由于不包含主流声信号(如人说话的声音等)，纯环境噪声的能量通常比较小，也即，能量越小，相应的信号音频信号段与纯环境噪声的近似度越高；因此可以认为，音频信号中能量最小的音频信号段就是纯环境噪声音频信号段(以下统称噪声段)，这也是纯环境噪声能量最小的特性。
[0063]相应地，所述依据纯环境噪声能量最小的特性，在待降噪音频信号中搜索噪声段的步骤101具体可以包括:在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段。
[0064]在具体实现中，可以在全部或部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段。其中，在全部待降噪音频信号中搜索噪声段能够有效保证噪声段的搜索精度，但是具有运算量大的缺点；在部分待降噪音频信号中搜索噪声段具有运算量小的优点，但是不能有效保证噪声段的搜索精度。
[0065]经研究发现，在音频信号的初始部分，主流声信号出现的概率比较低，而纯环境噪声出现的概率比较高。
[0066]因此，为了能够有效保证噪声段的搜索精度，在申请的一种优选实施例中，所述在部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段的步骤，可以进一步包括:
[0067]子步骤S111、遍历所述待降噪音频信号的初始部分，并比较所述初始部分中每个音频信号段的能量；其中，所述每个音频信号段的时域长度相等；
[0068]在具体实现中，本领域技术人员可以根据实际情况选择所述待降噪音频信号的前N秒作为所述初始部分，其中，N为自然数，例如，N=IO等等。另外，本领域技术人员也可以根据实际情况确定所述每个音频信号段的时域长度，例如，在本申请的一种应用示例中，每个音频信号段的时域长度为2秒等等。总之，所述初始部分的长度和其中每个信号段的时域长度并不作为本申请实施例的应用限制。
[0069]子步骤S112、从所有音频信号段中选取能量最小的一个音频信号段，作为噪声段。
[0070]步骤102、对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征；
[0071]本申请实施例中，对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征的过程也即噪声特征学习的过程，其具体可以包括:通过快速傅里叶变换(FFT, Fast FourierTransformation)等时频转换处理将噪音段数据转换为频域数据,并记录它的频率特征。
[0072]在本申请的一种优选实施例中，所述对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征的步骤102，具体可以包括:
[0073]子步骤S121、将所述噪声段在时域上划分为多个大小相等的第一窗口 ；
[0074]这里的大小相等是指每个第一窗口的字节数相等。例如，可以将2S的噪声段划分为以1024个字节为基本单位的若干个第一窗口，类型为INT或者FLOAT。可以理解，上述只是作为示例，本申请实施例对具体的第一窗口的个数、字节长度和类型不加以限制。
[0075]子步骤S122、对所述每个第一窗口进行时频转换处理；
[0076]公式(I)为本申请一种通过FFT进行时频转换处理的示例:
【权利要求】
1.一种音频降噪方法，其特征在于，包括: 在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段； 对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征； 依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段的步骤，包括: 在全部或部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段的步骤，包括: 遍历所述待降噪音频信号的初始部分，并比较所述初始部分中每个音频信号段的能量；其中，所述每个音频信号段的时域长度相等； 从所有音频信号段中选取能量最小的一个音频信号段，作为噪声段。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征的步骤，包括: 将所述噪声段在时域上划分为多个大小相等的第一窗口； 对所述每个第一窗口进行时频转换处理； 依据所述每个第一窗口的频域数据，确定所述噪声段的所有第一窗口在每个频率上的频谱最大值；` 将所述每个频率上的频谱最大值记录为所述噪声段对应的噪声特征。
5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理的步骤，包括: 将所述待降噪音频信号与所述噪声特征进行频谱比较； 根据频谱比较结果对所述待降噪音频信号进行频谱增益处理。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据频谱比较结果对所述待降噪音频信号进行频谱增益处理的步骤包括: 依据所述频谱比较结果确定下调参数，使得所述下调参数随着所述频谱比较结果的增大而减小； 依据所述下调参数对所述待降噪音频信号进行频谱下调处理。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述依据所述频谱比较结果确定下调参数，使得所述下调参数随着所述频谱比较结果的增大而减小的步骤，包括: 按照大小顺序将频谱比较结果划分为若干个阶段，其中阶段对应下调参数的大小顺序与阶段间频谱比较结果的大小顺序相反。
8.一种音频降噪装置，其特征在于，包括: 噪声搜索模块，用于在待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，将其作为噪声段； 噪声特征学习模块，用于对所述噪声段进行频谱分析得到其频域特征，作为噪声特征；及 降噪处理模块，用于依据所述噪声特征对所述待降噪音频信号进行降噪处理。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述噪声搜索模块，具体用于在全部或部分待降噪音频信号中搜索能量最小的音频信号段，作为噪声段。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述噪声搜索模块包括: 遍历比较子模块，用于遍历所述待降噪音频信号的初始部分，并比较所述初始部分中每个音频信号段的能量；其中，所述每个音频信号段的时域长度相等；及 选取子模块，用于从所有音频信号段中选取能量最小的一个音频信号段，作为噪声段。
11.如权利要求8或9或10所述的装置，其特征在于，所述噪声特征学习模块包括: 窗口划分子模块，用于将所述噪声段在时域上划分为多个大小相等的第一窗口 ； 时频转换处理子模块，用于对所述每个第一窗口进行时频转换处理； 最大值确定子模块，用于依据所述每个第一窗口的频域数据，确定所述噪声段的所有第一窗口在每个频率上的频谱最大值；及 记录子模块，用于将所述每个频率上的频谱最大值记录为所述噪声段对应的噪声特征。
12.如权利要求8或9或10所述的装置，其特征在于，所述降噪处理模块包括: 频谱比较子模块，用于将所述待降噪音频信号与所述噪声特征进行频谱比较；及 频谱增益处理子模块，用于根据频谱比较结果对所述待降噪音频信号进行频谱增益处理。.
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述频谱增益处理子模块包括: 参数确定单元，用于依据所述频谱比较结果确定下调参数，使得所述下调参数随着所述频谱比较结果的增大而减小；及 频谱下调处理单元，用于依据所述下调参数对所述待降噪音频信号进行频谱下调处理。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述参数确定单元包括: 阶段划分子单元，用于按照大小顺序将频谱比较结果划分为若干个阶段，其中阶段对应下调参数的大小顺序与阶段间频谱比较结果的大小顺序相反。
【文档编号】G10L21/0208GK103440870SQ201310359719
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】钟劲 申请人:北京奇艺世纪科技有限公司