手机麦克风的消噪系统和消噪方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及手机通话中的噪声抑制和消除领域，尤其涉及一种手机麦克风的消噪 系统和消噪方法。
【背景技术】
[0002] 语音活动检测是语音增强处理中的重要组成部分，语音活动检测可以从带噪语音 信号中确定出语音的起始和结束点的位置。准确的区分语音和噪声能够帮助消噪系统分别 针对语音和噪声进行不同的处理，在抑制噪声的同时减少语音失真。现有的应用于手机消 噪中的语音活动检测技术主要通过设定固定的阈值来判断语音和噪声，然而，手机在通话 中所处的噪声环境非常的复杂，固定的阈值无法在不同的信噪比和噪声环境下准确的区分 语音和噪声，造成了语音活动检测的误判，最终导致了手机消噪系统性能的下降。
【发明内容】
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种手机双麦克风消噪 系统和消噪方法，该消噪系统利用语音和噪声活动检测模块分别对语音和噪声进行检测， 并以此来进行噪声抑制处理，解决了现有的消噪系统因语音活动检测的误判而造成的性能 下降的问题使得消噪系统能够对麦克风接收到的带噪语音信号进行精确去噪，提高手机通 话质量。
[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明中手机麦克风的消噪系统包括：第一模数转 换模块、第二模数转换模块、语音和噪声活动检测装置以及消噪模块；所述第一模数转换模 块连接手机上的主麦克风，将主麦克风接收到的模拟带噪语音信号转换为主麦克风数字带 噪语音信号并传递给语音和噪声活动检测装置和消噪模块；所述第二模数转换模块连接手 机上的次麦克风，将次麦克风接收到的模拟带噪语音信号转换为次麦克风数字带噪语音信 号并传递给语音和噪声活动检测装置和消噪模块；所述语音和噪声活动检测装置根据主麦 克风数字带噪语音信号和次麦克风数字带噪语音信号为所述消噪模块确定语音采样点和 噪声采样点；所述消噪模块在语音采样点先将次麦克风数字带噪语音信号中的纯净语音信 号进行消除处理得到背景噪声信号，再在噪声采样点对主麦克风数字带噪语音信号中的背 景噪声信号进行降噪处理得到纯净语音信号。
[0005] 进一步地，所述语音和噪声活动检测装置包括：
[0006] 语音活动检测模块，对主麦克风数字带噪语音信号的时域采样点进行标记得到语 首米样点；
[0007] 噪声活动检测模块，利用所述消噪模块获取的背景噪声信号和主麦克风数字带噪 语音信号对主麦克风数字带噪语音信号的时域采样点进行标记得到噪声采样点。
[0008] 更进一步地，所述语音活动检测模块包括：
[0009] 神经网络语音活动检测单元，根据主麦克风数字带噪语音信号和次麦克风数字带 噪语音信号对主麦克风数字带噪语音信号中的语音信号利用二进制数进行标记；
[0010] 基于互通道信号功率比值的语音活动检测单元，根据主麦克风数字带噪语音信号 和次麦克风数字带噪语音信号对主麦克风数字带噪语音信号中的语音信号利用二进制数 进行标记；
[0011] 合并单元，将所述神经网络语音活动检测单元和基于互通道信号功率比值的语音 活动检测单元获取到的标记结果做与运算，得到最终的语音标记结果作为所述语音信号采 样点。
[0012] 其中，所述消噪模块包括：
[0013] 第一滤波器，以主麦克风数字带噪语音信号和次麦克风数字带噪语音信号为输入 信号，在所述语音采样点调整滤波器参数将纯净语音信号从所述次麦克风数字带噪语音信 号中滤除得到所述背景噪声信号；
[0014] 第二滤波器，以主麦克风数字带噪语音信号作为参考信号，将所述第一滤波器输 出的背景噪声信号作为输入，在所述噪声采样点调整滤波器参数将所述背景噪声信号从所 述主麦克风数字带噪语音信号中滤除，得到所述纯净语音信号。
[0015] 相应地，本发明还提供了一种应用于上述消噪系统的消噪方法，包括以下步骤：
[0016] 所述第一模数转换模块将主麦克风接收到的模拟带噪语音信号转换为主麦克风 数字带噪语音信号并传递给语音和噪声活动检测装置和消噪模块；
[0017] 所述第二模数转换模块将次麦克风接收到的模拟带噪语音信号转换为次麦克风 数字带噪语音信号并传递给语音和噪声活动检测装置和消噪模块；
[0018] 所述语音和噪声活动检测装置根据主麦克风数字带噪语音信号和次麦克风数字 带噪语音信号为所述消噪模块确定语音采样点和噪声采样点；
[0019] 所述消噪模块在语音采样点先将次麦克风数字带噪语音信号中的纯净语音信号 进行消除处理得到背景噪声信号，再在噪声采样点对主麦克风数字带噪语音信号中的背景 噪声信号进行降噪处理得到纯净语音信号。
[0020] 进一步地，所述语音和噪声活动检测装置中的语音活动检测模块对所述主麦克风 数字带噪语音信号的时域采样点进行标记得到所述语音采样点，包括以下步骤：
[0021] 神经网络语音活动检测单元根据主麦克风数字带噪语音信号和次麦克风数字带 噪语音信号对主麦克风数字带噪语音信号中的语音信号利用二进制数进行标记；
[0022] 基于互通道信号功率比值的语音活动检测单元根据主麦克风数字带噪语音信号 和次麦克风数字带噪语音信号对主麦克风数字带噪语音信号中的语音信号利用二进制数 进行标记；
[0023] 合并单元将所述神经网络语音活动检测单元和基于互通道信号功率比值的语音 活动检测单元获取到的标记结果做与运算，得到最终的语音标记结果作为所述语音信号采 样点。
[0024] 进一步地，所述神经网络语音活动检测单元对所述主麦克风数字带噪语音信号中 的语音信号和噪声信号利用二进制数进行标记，包括以下步骤：
[0025] (1)对主麦克风数字带噪语音信号和次麦克风数字带噪语音信号进行短时分帧处 理，对每一帧信号提取特征，所述特征包括：子带互通道能量差和归一化的互通道相关；
[0026] (2)将所述特征输入至预先训练好的神经网络，所述神经网络利用所存储的神经 网络的权值和神经元个数，对每一帧信号进行判断并输出每一帧带噪语音的语音活动检测 结果；
[0027] (3)将所述神经网络的语音活动检测结果转化为每个采样点的结果，如果一帧带 噪语音信号被判断为语音存在的帧，则该帧信号内的所有采样点都标记为语音，如果该帧 信号被判断为噪声，则一帧信号内的所有采样点都标记为噪声。
[0028] 进一步地，所述基于互通道信号功率比值的语音活动检测单元对所述主麦克风数 字带噪语音信号中的语音信号和噪声信号利用二进制数进行标记，包括以下步骤：
[0029] (1)利用长时间平滑参数a _s计算所述主麦克风数字带噪语音信号经过长时间平 滑计算得到的第一长时功率\.(〇和次麦克风数字带噪语音信号经过长时间平滑计算得到 的第二长时功率^(0:利用短时间平滑参数a _f计算所述主麦克风数字带噪语音信号经过 短时间平滑计算得到的第一短时功率?);和次麦克风数字带噪语音信号经过短时间平滑 计算得到的第二短时功率:
[0030] ⑵将所述第一长时功率仏锻和所述第二长时功率％的的比值作为长平滑互通 道功率比ps(t)，将所述第一短时功率p v(t)和所述第二短时功率ρ2/ω的比值作为短平滑互 通道功率比Pf α);
[0031] (3)对每一个时域采样点，比较长平滑互通道功率比Ps(t)和短平滑互通道功率比 Pf (t)的大小，如果满足Pf (t) >2*PS (t)则将该时域采样点标记为语音，否则标记为噪声，标 记为语音。
[0032] 进一步地，所述语音和噪声活动检测装置中的噪声活动检测模块利用所述背景噪 声信号和所述主麦克风数字带噪语音信号对主麦克风数字带噪语音信号中的噪声进行标 记，为所述消噪模块提供所述噪声采样点，包括以下步骤：
[0033] (1)采用长时间平滑参数a _s计算所述背景噪声经过长时间平滑计算得到的噪声 长时功率Pnciis^ s (t)，采用短时间平滑参数a f计算所述背景噪声经过短时间平滑计算得到 的噪声短时功率Pncilse f⑴；
[0034] (2)利用所述噪声长时功率Pncils^3⑴和所述第一长时功率得到长时功率比 Pn-s(t)，利用所述噪声短时功率PnMse-f (t)和所述第一短时功率得至Ij短时功率比pn- f(t)；
[0035] (3)利用长时间平滑参数a _ss对P n s(t)进行平滑得到平滑后的长时功率比Pn_ SS (t)；
[0036] (4)在每一个时域采样点，比较Pnf(t)和Pn_ ss(t)的大小，如果满足Pnf(t)>2*Pn_ ss(t)将该时域采样点标记为噪声，否则标记为语音，标记为噪声的作为所述噪声采样点。
[0037] 有益效果：本发明的手机双麦克风消噪系统和消噪方法，以分频带能量差和归一 化互通道相关为特征，采用神经网络对语音和噪声进行分类。在此基础上，将神经网络语音 活动检测的结