专利名称：噪声抑制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及噪声抑制装置，该噪声抑制装置用于导入了声音通信、声音积蓄、声音识别系统的汽车导航、便携电话、对讲机等声音通信系统、免提通话系统、TV会议系统、监视系统等的音质改善、声音识别系统的识别率提高，抑制输入信号中混入的背景噪声。
背景技术：
伴随近年来的数字信号处理技术的发展，利用便携电话的室外的声音通话、汽车内的免提声音通话、利用声音识别的免提操作得到广泛普及。这些装置由于在高噪音环境下使用的情况较多，所以与声音一起背景噪声也被输入到麦克风而导致通话声音的劣化、声音识别率的降低等。因此，为了实现舒适的声音通话、高精度的声音识别，需要抑制输入信号中混入的背景噪声的噪声抑制装置。作为以往的噪声抑制方法，例如有如下方法:将时域的输入信号变换为作为频域的信号的功率谱，使用输入信号的功率谱和根据输入信号另行估计出的估计噪声谱来计算用于噪声抑制的抑制量，使用所得到的抑制量来进行输入信号的功率谱的振幅抑制，将被振幅抑制的功率谱和输入信号的相位谱变换为时域而得到噪声抑制信号(例如，非专利文献I)。在该以往的噪声抑制方法中，根据声音的功率谱与估计噪声功率谱之比(SN比)计算了抑制量，但如果其值成为负(用数字值)，则无法正确地计算抑制量。例如，在低频具有大的功率的汽车行驶噪音被重叠了的声音信号中，声音的低频被埋在噪音中，所以SN比会成为负，其结果，存在如下课题:声音信号的低频被过度抑制而音质劣化。针对上述课题，作为生成/还原缺损的低频信号的方法，例如，在专利文献I中公开了如下声音信号处理装置:从输入信号中抽出声音的基本频率(间距)信号的高次谐波分量的一部分，并对所抽出的高次谐波分量进行平方而生成低次谐波分量，通过将所得到的低次谐波分量重叠于输入信号而得到音质改善了的声音信号。通过将该声音信号处理装置设置于噪声抑制装置的后级，能够实现低频分量改善了的噪声抑制装置。专利文献1:日本特开2008-76988号公报(第5页 6页、图1)非专利文献1:Y.Ephraim, D.Malah,“Speech Enhancement Using a Minimum MeanSquare Error Short-Time Spectral Amplitude Estimator，，，IEEE Trans.ASSP, vol.ASSP-32, N0.6Dec.198
发明内容
但是，在专利文献I公开的以往的声音信号处理装置中，所生成的低频信号是根据输入信号分析并生成的，所以在输入信号中有残留噪声的情况、即在噪声抑制装置的输出信号中有残留噪声的情况下，由于在低频分量中出现残留噪声的影响，所以存在音质急剧劣化这样的课题。另外，存在如下课题:在低频分量的生成、滤波处理、以及低频分量的重叠程度的控制中需要大量的运算量/存储器量。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于通过简便的处理提供高品质的噪声抑制装置。本发明涉及的噪声抑制装置，具备:功率谱计算部，将时域的输入信号变换为作为频域的信号的功率谱；声音/噪声判定部，判定功率谱是声音还是噪声；噪声谱估计部，根据声音/噪声判定部的判定结果，估计功率谱的噪声谱；周期分量估计部，分析构成功率谱的谐波构造，估计功率谱的周期性信息；权重系数计算部，根据周期性信息、声音/噪声判定部的判定结果、以及功率谱的信号信息，计算用于对功率谱进行加权的加权系数；抑制系数计算部，根据功率谱、声音/噪声判定部的判定结果以及加权系数，计算用于抑制功率谱中包含的噪声的抑制系数；谱抑制部，使用抑制系数来抑制功率谱的振幅；以及变换部，将在谱抑制部中被进行了振幅抑制的功率谱变换为时域而得到噪声抑制信号。根据本发明，具备:周期分量估计部，分析构成功率谱的谐波构造，估计功率谱的周期性信息；权重系数计算部，根据周期性信息、声音/噪声判定部的判定结果、以及功率谱的信号信息，计算用于对功率谱进行加权的加权系数；抑制系数计算部，根据功率谱、声音/噪声判定部的判定结果以及加权系数，计算用于抑制功率谱中包含的噪声的抑制系数；以及谱抑制部，使用抑制系数来抑制功率谱的振幅，所以即使在声音被埋在噪声中的带宽中也能够校正为保证声音的谐波构造，能够抑制声音的过度的抑制，能够进行高品质的噪声抑制。
图1是示 出实施方式I的噪声抑制装置的结构的框图。图2是示意地示出实施方式I的噪声抑制装置的周期分量估计部中的声音的谐波构造检测的说明图。图3是示意地示出实施方式I的噪声抑制装置的周期分量估计部中的声音的谐波构造校正的说明图。图4是示意地示出实施方式I的噪声抑制装置的SN比计算部中的使用了被加权后的后验SNR时的先验SNR的样子的说明图。图5是示出实施方式I的噪声抑制装置的输出结果的一个例子的图。图6是示出实施方式4的噪声抑制装置的结构的框图。
具体实施例方式以下，为了更详细地说明本发明，根据附图，说明用于实现本发明的方式。实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式I的噪声抑制装置的结构的框图。噪声抑制装置100包括输入端子1、傅立叶变换部2、功率谱计算部3、周期分量估计部4、声音/噪声区间判定部(声音/噪声判定部)5、噪声谱估计部6、权重系数计算部
7、SN比计算部(抑制系数计算部)8、抑制量计算部9、谱抑制部10、逆傅立叶变换部(变换部)11、以及输出端子12。以下，参照图1，说明噪声抑制装置100的动作原理。首先，通过麦克风(未图示)等进入的声音、音乐等在被进行了 A/D (模拟/数字)变换之后，以规定的采样频率(例如，8kHz)被采样，并且被分割为帧单位(例如10ms)，经由输入端子I被输入到噪声抑制装置100。傅立叶变换部2在对输入信号施加了例如汉明窗之后，例如如下式(I)那样进行256点的快速傅立叶变换，从时域的信号变换为谱分量Χ( λ，k)。
权利要求
1.一种噪声抑制装置,具备: 功率谱计算部，将时域的输入信号变换为作为频域的信号的功率谱； 声音/噪声判定部，判定所述功率谱是声音还是噪声； 噪声谱估计部，根据所述声音/噪声判定部的判定结果，估计所述功率谱的噪声谱；周期分量估计部，分析构成所述功率谱的谐波构造，估计所述功率谱的周期性信息；权重系数计算部，根据所述周期性信息、所述声音/噪声判定部的判定结果、以及所述功率谱的信号信息，计算用于对所述功率谱进行加权的加权系数； 抑制系数计算部，根据所述功率谱、所述声音/噪声判定部的判定结果以及所述加权系数，计算用于抑制所述功率谱中包含的噪声的抑制系数； 谱抑制部，使用所述抑制系数来抑制所述功率谱的振幅；以及变换部，将在所述谱抑制部中被进行了振幅抑制的功率谱变换为时域而得到噪声抑制信号。
2.根据权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述抑制系数计算部计算每个功率谱的信号对噪声比而作为所述功率谱的信号信息， 所述权重系数计算部计算与所述信号对噪声比对应的加权系数。
3.根据权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述抑制系数计算部计算根据所述声音/噪声判定部的判定结果控制了加权的强度的加权系数。
4.根据权利要求2所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述抑制系数计算部计算当前帧的前一帧的功率谱的信号对噪声比， 所述权重系数计算部计算根据所述前一帧的信号对噪声比控制了加权的强度的加权系数。
5.根据权利要求1所述的噪声抑制装置，其特征在于， 所述权重系数计算部计算根据功率谱的带宽分量控制了加权强度的加权系数。
全文摘要
本发明具备功率谱计算部(3)，将时域的输入信号变换为作为频域的信号的功率谱；声音/噪声区间判定部(5)，判定功率谱是声音还是噪声；噪声谱估计部(6)，根据声音/噪声区间判定部(5)的判定结果估计功率谱的噪声谱；周期分量估计部(4)，分析构成功率谱的谐波构造，估计功率谱的周期性信息；权重系数计算部(7)，根据周期性信息、声音/噪声区间判定部(5)的判定结果、以及功率谱的信号信息，计算用于对功率谱进行加权的加权系数；SN比计算部(8)，根据功率谱、声音/噪声区间判定部(5)的判定结果以及加权系数，计算用于抑制功率谱中包含的噪声的抑制系数；谱抑制部(10)，使用抑制系数来抑制功率谱的振幅；以及逆傅立叶变换部(11)，将在谱抑制部(10)中被进行了振幅抑制的功率谱变换为时域而得到噪声抑制信号。
文档编号G10L21/02GK103109320SQ20108006916
公开日2013年5月15日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者古田训, 田崎裕久 申请人:三菱电机株式会社