一种噪声功率估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种噪声功率估计方法，该方法首先对输入带噪语音进行采样得到输入带噪语音信号样点，并按时间顺序对样点进行分帧，并得到一系列分析帧。随后根据当前分析帧中的带噪语音信号样点计算得到当前分析帧的最大归一化自相关值、当前分析帧中各频点的带噪语音功率和后验信噪比，并计算当前分析帧中各频点的语音存在概率。最后根据前一分析帧中各频点的噪声功率估计值、当前分析帧中各频点的带噪语音功率和语音存在概率计算得到当前分析帧中各频点的噪声功率估计值。本发明运算简单，占用存储资源小，能够快速估计各种噪声的功率。
【专利说明】一种噪声功率估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及噪声抑制【技术领域】，具体地说，涉及一种噪声功率估计方法。
【背景技术】
[0002]语音在通信过程中往往会受到各种各样噪声的干扰，例如环境噪声、线路噪声等。噪声的存在不仅会影响通信质量，而且会严重干扰低速率语音编码中参数的提取，降低合成语音质量。对于语音识别领域，噪声的存在会大大降低识别的准确率，使得语音识别在实用化过程中难以取得令人满意的结果。由此可见，噪声抑制对语音通信、语音编码、语音识别等领域有着重大的影响和深远的意义。目前的噪声抑制算法，虽然能够对噪声由一定的抑制作用，但往往对语音的损伤也比较厉害，大大降低语音的可懂度。
[0003]对于噪声抑制，噪声功率估计是其中最重要的组成部分之一。基于最优平滑和最小统计的噪声估计，凭借着良好的性能得到了广泛的使用。基于最优平滑和最小统计量的噪声功率估计方法，具有良好的鲁棒性和优越的性能，能够准确估计平稳噪声的功率。然而，该方法主要基于后验信噪比进行噪声功率估计，对于非平稳噪声跟踪较慢，往往需要
0.5s?1.5s的延时。同时，该方法需要保存过去多个帧中各频点的噪声功率，需要复杂的运算过程和较大的存储资源。
[0004]基于上述情况，亟需一种能够快速跟踪平稳噪声与非平稳噪声，并对其噪声功率进行估计方法。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种噪声功率估计方法，该方法包括以下步骤:
[0006]带噪语音分帧步骤，对输入带噪语音按照一预设的采样频率进行采样得到输入带噪语音信号样点，并按时间顺序对所述样点进行分帧，并得到一系列分析帧；
[0007]最大归一化自相关值计算步骤，根据当前分析帧中的带噪语音信号样点计算得到当前分析帧的最大归一化自相关值；
[0008]后验信噪比计算步骤，根据当前分析帧中的带噪语音信号样点分别计算得到当前分析帧中各频点的带噪语音功率和后验信噪比；
[0009]各频点语音存在概率计算步骤，根据所述当前分析帧的最大归一化自相关值和当前分析帧中各频点的后验信噪比计算所述当前分析帧中各频点的语音存在概率；
[0010]各频点噪声功率估计值计算步骤，根据前一分析帧中各频点的噪声功率估计值、所述当前分析帧中各频点的带噪语音功率和当前分析帧中各频点的语音存在概率计算得到所述当前分析帧中各频点的噪声功率估计值。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述当前分析帧的带噪语音信号样点包括前一帧的部分带噪语音信号样点和当前帧的全部带噪语音信号样点。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述最大归一化自相关值计算步骤包括下列步骤:
[0013]S202a、利用一预设截止频率的带通滤波器对所述当前分析帧中的带噪语音信号样点进行滤波得到带通语音信号样点，记为当前分析帧的信号样点；
[0014]S202b、根据所述当前分析帧的信号样点计算当前分析帧能量和相关值；
[0015]S202c、根据所述当前分析帧能量和相关值计算所述当前分析帧的最大归一化自相关值。
[0016]根据本发明的一个实施例，根据下列公式计算所述当前分析帧的相关值:
【权利要求】
1.一种噪声功率估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 带噪语音分帧步骤，对输入带噪语音按照一预设的采样频率进行采样得到输入带噪语音信号样点，并按时间顺序对所述样点进行分帧，并得到一系列分析帧； 最大归一化自相关值计算步骤，根据当前分析帧中的带噪语音信号样点计算得到当前分析帧的最大归一化自相关值； 后验信噪比计算步骤，根据所述当前分析帧中的带噪语音信号样点分别计算得到当前分析帧中各频点的带噪语音功率和后验信噪比； 各频点语音存在概率计算步骤，根据所述当前分析帧的最大归一化自相关值和当前分析帧中各频点的后验信噪比计算所述当前分析帧中各频点的语音存在概率； 各频点噪声功率估计值计算步骤，根据前一分析帧中各频点的噪声功率估计值、所述当前分析帧中各频点的带噪语音功率和当前分析帧中各频点的语音存在概率计算得到所述当前分析帧中各频点的噪声功率估计值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前分析帧的带噪语音信号样点包括前一帧的部分带噪语音信号样点和当前帧的全部带噪语音信号样点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最大归一化自相关值计算步骤包括下列步骤: S202a、利用一预设截止频率的带通滤波器对所述当前分析帧中的带噪语音信号样点进行滤波得到带通语音信号样点，记为当前分析帧的信号样点； S202b、根据所述当前分析帧的信号样点计算当前分析帧能量和相关值； S202c、根据所述当前分析帧能量和相关值计算所述当前分析帧的最大归一化自相关值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据下列公式计算所述当前分析帧的相关值:
其中，X(n, i)表示第η分析帧中的第i个信号样点，x(n, i+ τ )表示第η分析帧中的第i+τ个信号样点，τ表示在基音周期内进行取值的信号样点的偏移量，I表示当前分析中贞中的信号样点总数，r (η, τ )表不偏移量为τ时第η分析帧的相关值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后验信噪比计算步骤包括下列步骤: S203a、对当前分析帧的信号样点进行离散傅里叶变换得到所述当前分析帧中各频点的带噪语音功率； S203b、根据所述当前分析帧中各频点的带噪语音功率和前一分析帧中对应的各频点的噪声功率估计值计算当前分析帧中各频点的后验信噪比。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下列公式计算当前分析帧中各频点的语音存在概率:<img/其中，P (n，k)表示第η分析帧中的第k个频点的语音存在概率，以~幻表示第η分析帧中的第k个频点的后验信噪比，α为常数，ε 1、ε 2、ε 3表示加权系数，exp表示求指数，rl、r2表示门限值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各频点噪声功率估计值计算步骤包括下列步骤: S205a、根据所述当前分析帧中各频点的带噪语音功率、所述当前分析帧中各频点的语音存在概率和前一分析帧中对应的各频点的噪声功率估计值计算当前分析帧的噪声功率更新值； S205b、根据所述当前分析帧中各频点的噪声功率更新值和前一分析帧中对应的各频点的噪声功率估计值加权得到所述当前分析帧中各频点的噪声功率估计值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据下列公式计算所述当前分析帧中各频点的噪声功率更新值:
U (n, k) = P (n, k) XD (n-1, k) + [1-p (n, k) ] X Y (n, k) k = Ο, I,..., K-1 其中，U(n，k)表示第η分析帧中的第k个频点的噪声功率更新值，ρ (η, k)表示第η分析帧中的第k个频点的语音存在概率，D (n-1，k)表示第n-Ι分析帧中的第k个频点的噪声功率估计值，Y(n, k)表示第η分析帧中的第k个频点的带噪语音功率,K表示第η分析帧中的频点总数。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据下列公式计算所述当前分析帧中各频点的噪声功率估计值:
D(n, k) = β XD(n-1 , k) + (1-β ) XU(n, k)k = O, I,..., K-1 其中，D (η, k)表示第η分析帧中的第k个频点的噪声功率估计值，U (n, k)表示第η分析帧中的第k个频点的噪声功率更新值，β表示一预设加权系数。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括更新所述当前分析帧中各频点的后验信噪比和先验信噪比并计算最终增益系数步骤。
【文档编号】G10L21/0216GK103646648SQ201310585440
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】徐敬德, 崔慧娟, 唐昆, 许科 申请人:清华大学, 信瑞递（北京）科技有限公司