一种数字音频系统的语音信号检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字音频系统信号检测，特别是一种语音信号检测方法。
【背景技术】
[0002] 数字音频系统中，语音信号的处理是基于激活检测的，需区分出语音信号与噪声。
[0003] 目前的检测方法主要利用语音信号的统计特性，如幅度、能量、过零率、准周期性、 频率特性、相关性等，根据最大似然准则进行判定。这些方法均是通过提取可区分语音与噪 声的特征参数或对其变换，得到明显的差异结果，从而找出两者的分界点。
[0004] 高信噪比下语音信号的能量总是大于背景噪声，能量检测法有较好的检测性能。 但性噪比恶化时会将噪声判为信号，存在很大的误检概率。
[0005] 语音信号具有短时连续性、短时强相关性，而噪声是随机分布的，因而利用过零率 的显著差异可以进行语音信号的检测。由于受到混合语音的影响，特别是清音的过零率与 噪声相当，因此某些语音环境下过零率法的正确检测概率较低。
[0006] 语音信号检测中，基于幅度、能量、过零率的方法实现简单，但其检测性能不佳，基 于准周期性、相关特性、频率特性的方法虽然可以取得很好的检测性能，但运算量很大，对 硬件要求也较高。现有检测方法往往基于二元判决准则，仅仅通过一个阈值变量来判决区 分，单判决门限的设置最为重要，判决结果不是语音信号就是噪声，虚警和漏报概率较高。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种数字音频系统的语 音信号检测方法。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种数字音频系统的语音信 号检测方法，该方法主要实现过程为：从每帧数字音频信号中得到一个样本绝对值均值，通 过多帧数字音频信号的多个样本绝对值均值计算所有数字音频信号的平均绝对偏差；若在 设置的噪声检测时间内，该平均绝对偏差一直小于预设噪声门限，则将所检测的数字音频 信号判为噪声；若在设置的语音信号检测时间内，该平均绝对偏差一直大于噪声门限，则将 所检测的数字音频信号判为语音信号；其它情况下，则为中间态。
[0009] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明利用语音信号与噪声在能 量、平稳特性方面的显著差异，将平均绝对偏差作为检测判决度量标准，区分噪声与语音信 号，既降低了计算复杂度、降低了实现时对硬件的要求，又可保证良好的检测性能；本发明 可根据不同应用环境需求，灵活配置语音信号检测帧数、噪声检测帧数，并将检测结果分为 三态，提高了正确检测的概率。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明语音信号检测方法流程图。
【具体实施方式】
[0011] 如图1，本发明实现过程具体包括以下步骤：
[0012] 1)计算第η帧数字音频信号的绝对值均值X[n];
[0013] 2)利用N帧数字音频信号的绝对值均值，计算平均绝对偏差值
其中η = 1，2，···，Ν，Σ表示求和，F为X[l]~X[N]的均值；为了 进一步提高检测准确的，本发明中设定N的取值与数字音频信号的采样率相关，采样率为 176. 4K时N取16 ;或者采样率为96K和88. 2K时N取8 ;或者采样率为48K和32K时N取 4 ；
[0014] 3)将第η帧数字音频信号的平均绝对偏差值d[n]与预设噪声门限Th比较，数字 音频系统无输入信号时的实测平均绝对偏差值可作为预设噪声门限；当d[n]大于或等于 Th，噪声帧计算器noisecnt = 0,语音信号帧计数器signalcnt = signalcnt+1 ;否则，噪声 帧计算器noisecnt = noisecnt+Ι，语音信号帧计数器signalcnt = 0 ;
[0015] 4)若噪声帧计数器noisecnt小于预设的噪声检测帧数，且语音信号帧计数器 signalcnt小于预设的语音信号检测帧数，则第η帧数字音频信号的检测结果为中间态；若 语音信号帧计数器signalcnt大于或等于预设的语音信号检测帧数（对应语音信号检测时 间），则第η帧信号为语音信号，signalcnt重置为0 ;若噪声帧计数器noisecnt大于或等 于预设的噪声检测帧数（对应噪声检测时间），则该第η帧信号为噪声，noisecnt重置为 〇 ;这里，当为中间态时，第η帧数字音频信号的检测结果与上一帧数字音频信号的检测结 果相冋；
[0016] 5)保存signalcnt、noisecnt、第η帧数字音频信号的检测结果，返回步骤1)继续 检测待检测的数字音频信号。
[0017] 本发明中，语音信号检测帧数=信号检测时间X采样率/1000/帧长；噪声检测帧 数=噪声检测时间X采样率/1000/帧长。信号检测时间、噪声检测时间可以根据应用环 境需求灵活设置。信号检测时间单位为秒，采样率单位为1/秒。
[0018] 家庭应用场景下，本发明方法的参数可以设置为：
[0020] 每帧数据得到一个绝对值均值，利用多个绝对值均值来计算平均绝对偏差，并将 其作为检测判决度量标准。将平均绝对偏差与预设噪声门限相比较，同时结合语音信号检 测帧数、噪声检测时间帧数，得到三种检测结果：语音信号、噪声、中间态。
【主权项】
1. 一种数字音频系统的语音信号检测方法，其特征在于，该方法主要实现过程为：从 每帧数字音频信号中得到一个样本绝对值均值，通过多帧数字音频信号的多个样本绝对值 均值计算所有数字音频信号的平均绝对偏差；若在设置的噪声检测帧数内，该平均绝对偏 差一直小于预测噪声门限，则将所检测的数字音频信号判定为噪声；若在设置的语音信号 检测帧数内，该平均绝对偏差一直大于预设噪声门限，则将所检测的数字音频信号判定为 语音信号；其它情况下，则为中间态。2. 根据权利要求1所述的数字音频系统的语音信号检测方法，其特征在于，该方法包 括以下步骤：1) 计算第η帧数字音频信号的绝对值均值X[n]; 2) 利用N帧数字音频信号的绝对值均值，计算平均绝对偏差{? 其 中η= 1，2, · · ·，Ν，Σ表示求和，;f为X[l]~Χ[Ν]的均值； 3) 将数字音频系统无输入信号时的实测平均绝对偏差值作为预设噪声门限Th，并 将平均绝对偏差值d[n]与预设噪声门限Th比较，；当d[n]大于或等于Th，噪声帧计算 器noisecnt= 0,语音信号帧计数器signalcnt=signalcnt+1 ;否则，噪声帧计算器 noisecnt=noisecnt+Ι，语音信号帧计数器signalcnt= 0 ; 4) 若噪声帧计数器noisecnt小于预设的噪声检测帧数，且语音信号帧计数器 signalcnt小于预设的语音信号检测帧数，则将第η帧数字音频信号的检测结果判定为中 间态；若语音信号帧计数器signalcnt大于或等于预设的语音信号检测帧数，则第η帧数字 音频信号为语音信号，signalcnt重置为0 ;若噪声帧计数器noisecnt大于或等于预设的噪 声检测帧数，则该第η帧数字音频信号为噪声，noisecnt重置为0 ; 5)保存signalcnt、noisecnt、第η帧数字音频信号检测结果，返回步骤1)继续检测待 检测的数字音频信号。3. 根据权利要求2所述的数字音频系统的语音信号检测方法，其特征在于，Ν的取值与 数字音频信号的采样率相关，采样率为176. 4Κ时Ν取16 ;或者采样率为96Κ和88. 2Κ时Ν 取8 ;或者采样率为48Κ和32Κ时Ν取4。4. 根据权利要求3所述的数字音频系统的语音信号检测方法，其特征在于，所述语音 信号检测帧数=信号检测时间X采样率/1000/帧长。5. 根据权利要求3所述的数字音频系统的语音信号检测方法，其特征在于，所述噪声 检测帧数=噪声检测时间X采样率/1000/帧长。
【专利摘要】本发明公开了一种数字音频系统的语音信号检测方法，该方法主要实现过程为：从每帧语音信号中得到一个样本绝对值均值，通过多帧语音信号的多个样本绝对值均值计算所有语音信号的平均绝对偏差；若在设置的噪声检测时间内，该平均绝对偏差一直小于噪声门限，则将所检测的语音信号判为噪声；若在设置的语音信号检测时间内，该平均绝对偏差一直大于噪声门限，则将所检测的语音信号判为语音信号；其它情况下，则为中间态。本发明将平均绝对偏差作为检测判决度量标准，利用了语音信号与噪声在能量、平稳特性方面的显著差异，既降低了计算复杂度、减少了实现时对硬件的要求，又可保证良好的检测性能。
【IPC分类】G10L25/78
【公开号】CN105261376
【申请号】CN201510565648
【发明人】李帅, 余方桃, 汤远峰, 王德勇, 姜黎, 向平
【申请人】湖南国科微电子股份有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月8日