专利名称：消除语音信号的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及音频装置，尤其涉及消除语音信号的装置和方法。
背景技术：
一般说来，立体声声源是通过将记录在多个声道，例如，三个或更多个声道上的音频信号减混成二信道立体声信号生成的。当将音频信号记录在多个声道上时，在声道上记录着不同的信号。但是，当将多声道音频信号减混成二信道立体声信号时，包括在声道的信号中的能量叠加在一起。于是，难以从混合了伴音信号和语音信号的立体声信号中提取或消除特定音频信号，以满足听众的要求。
图1是例示消除语音信号的传统装置的方块图。
离散付里叶变换单元100通过对输入信号L和R应用离散付里叶变换，生成输入信号L和R的每个信道的频谱。波峰检测单元120检测输入信号L和R的信道的频谱共有的一个或多个波峰。波峰消除单元130从每个信道的频谱中消除波峰检测单元120检测的一个或多个波峰。合成单元140通过合成波峰消除单元130消除了波峰的频谱和原输入信号的频谱生成每个信道的频谱。离散付里叶逆变换单元150通过对每个信道的频谱应用离散付里叶逆变换，在时域中生成左右信号L′和R′。
但是，由于需要离散付里叶变换和离散付里叶逆变换的操作，消除语音信号的传统装置需要大量的计算操作。另外，由于可能与语音信号一起消除了峰位相同的包括音乐信号的其它信号，消除语音信号的传统装置存在失真问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用从输入信号中消除了与语音频带相对应的多个预定频带成分的信号，通过简单算术运算消除语音信号，生成没有失真的音频信号的方法。
本发明还提供了一种消除语音信号的装置。
本发明的其它方面部分将在如下的描述中给出和部分可从如下的描述中明显看出，或可以通过本发明的具体实施获知。
本发明的前述和/或其它方面通过提供消除语音信号的装置来实现，该装置包括带阻滤波器单元，用于通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号；音质补偿单元，用于通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号；带通滤波器，用于通过滤波第一信号的预定中频带生成第三信号；和音频信号生成单元，用于通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。
上面的带阻滤波器单元可以包括消除与共振峰相对应的输入信号的成分的多个带阻滤波器，和多个带阻滤波器可以具有相互不同的中心频率。
包括在带阻滤波器单元中的多个带阻滤波器的中心频率可以包括从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频率。
音质补偿单元可以包括从第一信号的差信号中消除与预定中频带相对应的成分的带阻滤波器。
音质补偿单元的带阻滤波器可以从差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。
音质补偿单元可以进一步包括通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度的均衡器单元。
带通滤波器可以对与第一信号的1kHz到4kHz的频带相对应的成分进行滤波。
音频信号生成单元可以利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道音频信号，和利用第二和第三信号的和信号生成第二信道音频信号。
本发明的前述和/或其它方面还通过提供语音信号消除装置来实现，该装置包括一个或多个滤波器单元，用于接收输入音频信号和从音频信号中消除语音频率成分；和补偿单元，用于对滤波音频信号补偿一个或多个滤波器单元引起的失真。
本发明的前述和/或其它方面还通过提供语音信号消除装置来实现，该装置包括第一滤波器，用于对输入音频信号进行第一滤波操作，生成第一音频信号；第二滤波器，用于对第一音频信号进行第二滤波操作，生成第三音频信号；音质补偿单元，用于处理第一音频信号频谱，生成第二音频信号；和音频信号生成单元，用于组合第二和第三音频信号，生成输出音频信号。
本发明的前述和/或其它方面还通过提供消除语音信号的方法来实现，该方法包括通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号；通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号；通过滤波第一信号的预定中频带生成第三信号；和通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。
第一信号的生成可以包括从输入信号中消除与共振峰相对应的频带。
中心频率可以包括从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频率。
第二信号的生成可以包括从差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。
第二信号的生成可以进一步包括通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度。
第三信号的生成可以包括带通第一信号的1kHz到4kHz的频带的成分。
输出音频信号的生成可以利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道音频信号，和利用第二和第三信号的和信号生成第二信道音频信号。
本发明的前述和/或其它方面还通过提供语音信号消除方法来实现，该方法包括接收时域中的输入音频信号；滤波音频信号，从时域中的音频信号中消除语音频率成分；和对滤波音频信号补偿滤波时域中的音频信号引起的失真。
本发明的前述和/或其它方面还通过提供语音信号消除方法来实现，该方法包括对输入音频信号进行第一滤波操作，生成第一音频信号；对第一音频信号进行第二滤波操作，生成第三音频信号；处理第一音频信号频谱，补偿第一音频信号中的失真，生成第二音频信号；和组合第二和第三音频信号，生成输出音频信号。
本发明的前述和/或其它方面还通过提供上面记录着执行上述方法的计算机程序的计算机可读媒体来实现。
通过结合附图对本发明的实施例进行如下描述，本发明的这些和/或其它方面将变得显而易见和更容易被理解，在附图中图1是例示消除语音信号的传统装置的方块图；图2A是例示根据本发明的一个实施例消除语音信号的装置的方块图；图2B是例示例示在图2A中的带阻滤波器单元的频率特性的曲线图；图3是例示根据本发明的另一个实施例消除语音信号的装置的详细方块图；图4是根据本发明的一个实施例消除语音信号的方法的流程图；和图5是例示在图4中的方法的详细流程图。
具体实施例方式
现在详细介绍其例子例示在附图中的本发明的优选实施例，其中，相同的标号自始至终表示相同的部件。下面参照附图对实施例加以描述，以便说明本发明。
图2A是例示根据本发明的一个实施例消除语音信号的装置的方块图。
带阻滤波器单元200通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号。
语音信号是通过改变人嘴打开的幅度和形状和移动人的舌头强调特定泛音和抑制其它泛音的结果。在语音信号的波形中，尽管语音信号的基频不会改变，但存在一系列波峰和波谷。这里，将分布在波形中的波峰称为“共振峰”。
带阻滤波器单元200可以被配置成从输入信号中消除与共振峰相对应的成分。带阻滤波器单元200可以包括多个带阻滤波器。
带阻滤波器单元200可以包括从输入信号中消除与共振峰相对应的成分的多个带阻滤波器，和多个带阻滤波器可以具有相互不同的中心频率。
包括在带阻滤波器单元200中的多个带阻滤波器的中心频率可以包括从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频率。
音质补偿单元210计算第一信号的信道信号的差信号，和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分，生成第二信号。引起刺耳声音的一些频带的成分可能包括在上面计算的差信号中。这样的成分使音质变差。于是，音质补偿单元210消除引起刺耳声音的频带的成分。
音质补偿单元210可以包括从第一信号的差信号中消除与预定中频带相对应的成分的带阻滤波器(未例示)。
音质补偿单元210的带阻滤波器可以从第一信号的差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。
音质补偿单元210可以进一步包括通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度的均衡器单元(未例示)。
带通滤波器220通过滤波第一信号的预定中频带生成第三信号。音质补偿单元210通过使用从第一信号的差信号中消除了引起刺耳声音的成分的信号生成第二信号。其结果是，可以获得消除了特定频带成分的信号。于是，与音质补偿单元210不同，带通滤波器220通过稍微放大与中频带相对应的成分，调整第二信号的频带平衡。
带通滤波器220可以对与第一信号的1kHz到4kHz的频带相对应的成分进行滤波。
音频信号生成单元230通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。在图2中，Lr代表消除了与语音频带相对应的成分的左信道的信号，和Rr代表消除了与语音频带相对应的成分的右信道的信号。
音频信号生成单元230可以利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道音频信号，和利用第二和第三信号的和信号生成第二信道音频信号。
图2B是例示例示在图2A中的带阻滤波器单元200的频率特性的曲线图。如图2B所示，带阻滤波器单元200消除或衰减了多个预定频带成分。通过像上述那样有选择地消除语音信号的频带，可以精确地消除语音信号。
图3是例示根据本发明的一个实施例消除语音信号的装置的详细方块图。图3的语音信号消除装置可以以与图2A的语音信号消除装置相似的方式工作和/或可以含有相似的部件。
带阻滤波器单元300通过从输入信号中部分消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号。
带阻滤波器单元300可以被配置成消除与共振峰相对应的频带的成分。带阻滤波器单元300可以包括多个带阻滤波器。
多个带阻滤波器的中心频率可以包括从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频率。换句话说，带阻滤波器单元300可以被配置成在320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz频带附近消除两个或更多个成分。
音质补偿单元310通过计算每个信道的第一信号之间的差信号，和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分，生成第二信号。差信号的计算由放大器311和312和加法器313完成。如图3所示，音质补偿单元310包括从差信号中消除与预定中频带相对应的成分的带阻滤波器315。带阻滤波器315可以从差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。
音质补偿单元310可以进一步包括通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度的均衡器单元317。均衡器单元317改善因一系列滤波过程而失真的频谱形状。换句话说，均衡器单元317放大稍微衰减了的低频带的成分和衰减稍微放大了的高频带的成分。
带通滤波器320通过滤波第一信号的预定中频带生成第三信号。带通滤波器320可以对第一信号的1kHz到4kHz的频带进行滤波。
音频信号生成单元330通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。在图3中，Lr代表消除了与语音频带相对应的成分的左信道信号，和Rr代表消除了与语音频带相对应的成分的右信道信号。音频信号生成单元330利用第二信号和第三信号的右信道信号之间的差信号生成第一信道的音频信号Rr，和利用第二信号和第三信号的左信道信号的和信号生成第二信道的音频信号Lr。第二信号和第三信号的右信道信号之间的差信号的计算由放大器332和333和减法器334完成。第二信号和第三信号的左信道信号之间的和信号的计算由放大器331和333和加法器335完成。
图4是根据本发明的一个实施例消除语音信号的方法的流程图。图4的方法可以由图1的语音信号消除装置和/或图3的语音信号消除装置完成。通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个频带成分生成第一信号(操作400)。与语音频带相对应的多个频带的成分可以是与上述共振峰相对应的成分。
生成第一信号的操作400可以包括用不同中心频率滤波，以便从输入信号中消除与共振峰相对应的成分。
通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号(操作410)。接着，通过带通第一信号的预定中频带生成第三信号(操作420)。最后，通过合成第二和第三信号生成消除了语音信号的输出音频信号(操作430)。
生成第二信号的操作410可以包括从第一信号的差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。生成第二信号的操作410可以进一步包括通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度。
生成第三信号的操作420可以包括滤波第一信号的1kHz到4kHz的频带的成分。
生成输出音频信号的操作430可以包括利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道音频信号，和利用第二和第三信号的和信号生成第二信道音频信号。
图5是图4的消除语音信号的方法的详细流程图。图4的方法可以由图1的语音信号消除装置和/或图3的语音信号消除装置完成。
通过从输入信号中滤波与共振峰相对应的多个预定频带成分生成第一信号(操作500)。共振峰可以包括在从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频带附近的成分。
通过计算第一信号的信道信号的差信号和消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分生成第二信号(操作510)。
在生成第二信号之后，通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度(操作515)。操作515改善因一系列滤波过程而失真的频谱形状。换句话说，通过执行操作515，放大稍微衰减了的低频带的成分和衰减稍微放大了的高频带的成分。
接着，通过带通与第一信号的1kHz到4kHz的频带相对应的成分生成第三信号(操作520)。
在生成第三信号之后，利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道的音频信号(操作530)。
利用第二和第三信号的和信号生成第二信道的音频信号(操作535)。
本发明可以具体化在含有执行根据本发明的一个实施例消除语音信号的方法的计算机程序的计算机可读媒体中。当被具体化成软件程序时，本发明的组成部分可以是执行操作的代码段。程序或代码段可以存储在处理器可读媒体上或可以在传送媒体或通信网络中通过与载波信号组合在一起的计算机数据信号传送。
如上所述，本发明的实施例通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带的成分和补偿因滤波过程而失真的频带频谱，不需要像频率变换那样的额外算术运算。另外，通过消除语音信号的简单算术运算可以生成没有失真的语音信号。
尽管已经图示和描述了本发明的几个实施例，但本领域的普通技术人员应该体会到，可以对这些实施例作各种各样的改变，而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围由所附权利要求书及其等效物限定。
本申请要求2005年12月22日向韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2005-0127782号的优先权，特此全文引用，以供参考。
权利要求
1.一种消除语音信号的装置，该装置包括带阻滤波器单元，用于通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号；音质补偿单元，用于通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号；带通滤波器，用于通过滤波第一信号的预定中频带生成第三信号；和音频信号生成单元，用于通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，带阻滤波器单元包含消除与共振峰相对应的输入信号的成分的多个带阻滤波器；和具有相互不同的中心频率的多个带阻滤波器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，中心频率包括从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频率。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，音质补偿单元包含从第一信号的差信号中消除与预定中频带相对应的成分的带阻滤波器。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，带阻滤波器从差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，音质补偿单元包含通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度的均衡器单元。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，带通滤波器对与第一信号的1kHz到4kHz的频带相对应的成分进行滤波。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，音频信号生成单元利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道音频信号，和利用第二和第三信号的和信号生成第二信道音频信号。
9.一种语音信号消除装置，包含一个或多个滤波器单元，用于接收输入音频信号和从音频信号中消除语音频率成分；和补偿单元，用于补偿由一个或多个滤波器单元引起的失真的滤波音频信号。
10.根据权利要求9所述的语音信号消除装置，其中，一个或多个滤波器单元滤波时域中的输入音频信号，和补偿单元补偿时域中的滤波音频信号。
11.根据权利要求9所述的语音信号消除装置，进一步包含音频信号生成单元，用于组合一个或多个滤波器单元和补偿单元的输出信号，生成输出音频信号。
12.根据权利要求11所述的语音信号消除装置，其中，一个或多个滤波器单元包含消除与至少一个共振峰相对应的音频信号的至少一个成分的带阻滤波器单元；和使滤波音频信号的预定频带通过的带通滤波器。
13.根据权利要求12所述的语音信号消除装置，其中，补偿单元消除输入音频信号的预定频带，以便音频信号生成单元组合补偿单元的输出和滤波音频信号通过的预定频带。
14.根据权利要求9所述的语音信号消除装置，其中，补偿单元包含均衡音频信号频谱的均衡器。
15.根据权利要求9所述的语音信号消除装置，其中，一个或多个滤波器单元和补偿单元被安排成相互并联。
16.一种语音信号消除装置，包含第一滤波器，用于对输入音频信号进行第一滤波操作，生成第一音频信号；第二滤波器，用于对第一音频信号进行第二滤波操作，生成第三音频信号；音质补偿单元，用于处理第一音频信号频谱，生成第二音频信号；和音频信号生成单元，用于组合第二和第三音频信号，生成输出音频信号。
17.根据权利要求16所述的语音信号消除装置，其中，音频信号生成单元包含将第三音频信号的左信道信号与第二音频信号相加生成输出左信道信号的加法器；和从第二音频信号中减去第三音频信号的右信道信号生成输出右信道信号的减法器。
18.一种消除语音信号的方法，该方法包含通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号；通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号；通过带通第一信号的预定中频带生成第三信号；和通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，第一信号的生成包含从输入信号中消除具有与共振峰相对应的不同中心频率的成分。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，中心频率包括从320Hz、500Hz、700Hz、1kHz、1.5kHz、和2.3kHz中选择的至少两个频率。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，第二信号的生成包含从差信号中消除与1kHz到4kHz的频带相对应的成分。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，第二信号的生成包含通过对第二信号的每个频带应用不同增益控制第二信号的幅度。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，第三信号的生成包含带通第一信号的1kHz到4kHz的频带的成分。
24.根据权利要求18所述的方法，其中，输出音频信号的生成包含利用第二和第三信号之间的差信号生成第一信道音频信号；和利用第二和第三信号的和信号生成第二信道音频信号。
25.一种语音信号消除方法，包含接收时域中的输入音频信号；滤波音频信号，从时域中的音频信号中消除语音频率成分；和补偿由于滤波时域中的音频信号引起失真的滤波音频信号。
26.一种语音信号消除方法，包含对输入音频信号进行第一滤波操作，生成第一音频信号；对第一音频信号进行第二滤波操作，生成第三音频信号；处理第一音频信号频谱，补偿第一音频信号中的失真，生成第二音频信号；和组合第二和第三音频信号，生成输出音频信号。
27.一种包含执行消除语音信号的方法的可执行代码的计算机可读媒体，该媒体包含通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号的可执行代码；通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号的可执行代码；通过带通第一信号的预定中频带生成第三信号的可执行代码；和通过合成第二和第三信号生成输出音频信号的可执行代码。
全文摘要
本发明提供了消除语音信号的装置和方法。消除语音信号的装置包括带阻滤波器单元，用于通过从输入信号中部分或全部消除与语音频带相对应的多个预定频带成分生成第一信号；音质补偿单元，用于通过计算第一信号的信道信号的差信号和从差信号中消除与预定中频带相对应的成分生成第二信号；带通滤波器，用于通过使第一信号的预定中频带通过生成第三信号；和音频信号生成单元，用于通过合成第二和第三信号生成输出音频信号。
文档编号H04S1/00GK1988738SQ20061016868
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者文瀚吉 申请人:三星电子株式会社