用于语音通信的系统和方法

专利名称：用于语音通信的系统和方法
技术领域：
本公开涉及语音通信系统和语音通信方法，更具体地讲，涉及这样一种语音通信系统和语音通信方法以及声音质量改进设备及其操作方法，该语音通信系统和语音通信方法能够通过经由基于考虑发送频率响应(SFR)不同地设置权重的增益函数的修正的谱减技术(spectrum subtraction technique)改进语音信号的声音质量,来抑制增强频带中由SFR特性引起的音乐噪声残留并确保减弱频带中的语音疏散(voice evacuation)。
背景技术：
在现实生活中，背景噪声污染纯语音，并使诸如移动电话、语音识别、语音编码、说话人识别等的语音通信系统的能力变差。因此，随着时间推移进行了有关改进声音质量以减少噪声影响并增强系统能力的研究，其重要性目前引起了很多注意。此外，在各种声音质量改进方法当中，谱减法(SS)是由于其低成本和易于实现而广泛用于单信道的典型方法。然而，谱减法的一个主要缺点在于，通过谱减法改进的语音中仍留有与新的伪声对应的音乐噪声。音乐噪声是指通过将估计的噪声评价为低于原始噪声而生成的随机频率分量，另外还指由于在频谱图中在时间和频率轴上残留的音乐噪声不连续地扩展而在感觉上干扰收听者的音调。在这方面，为了抑制音乐噪声的残留，已提出了基于增益函数的谱减法。然而，已知的是，大多数提出的方法是非静态的，无法在低信噪比(SNR)的噪声环境中改进声音质量。这是因为改进的语音仍具有音乐噪声或无法提供可靠的语音可懂度(speechintelligibility)。因此，使用基于增益函数的谱减法(SS)的声音质量改进的成功与否可根据准确的增益函数设置来确定，通过该增益函数设置，产生较小的语音信号损失，并且抑制了音乐噪声的残留。此外，语音通信系统广泛使用发送频率响应(SFR)滤波功能，该SFR滤波功能增强或减弱特定频带的响应，以便通过针对所提供的语音信号提供平坦的频率响应模式来尽可能多地再现对应的语音。当通过基于增益函数的谱减(SS)法改进的语音通过SFR滤波功能进行滤波时，在增强的频带中，不仅增强了语音，而且增强了噪声，因此收听者听到较大噪声，相反在减弱的频带中，不仅减弱了语音，而且减弱了噪声，因此向收听者提供的语音可懂度较低。因此，本公开提供了一种基于根据发送频率响应特性不同地设置权重的增益函数的修正的谱减(SS)法，该谱减法在语音通信系统中增强或减弱特定频带的响应。

发明内容
技术问题本公开致力于解决上述问题，本发明的目的在于通过经由基于考虑发送频率响应(SFR)特性不同地设置权重的增益函数的修正的谱减法改进语音信号的声音质量，来抑制残留音乐噪声并确保语音可懂度。所述目的通过提供一种语音通信系统和语音通信方法来实现，在该语音通信系统和语音通信方法中，声音质量改进设备针对基于设置给所述系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重(subtractionweight),基于针对各个所述子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，并通过反映所计算出的增益函数来改进从外部提供的语音信号的声音质量，并且频率响应滤波设备根据预设的频率响应特性对从所述声音质量改进设备提供的语音信号进行滤波，并输出经滤波的语音信号。本发明的另一目的在于通过基于考虑发送频率响应(SFR)特性不同地设置权重的增益函数的修正的谱减法来改进语音信号的声音质量。所述目的通过提供一种声音质量改进设备以及该声音质量改进设备的操作方法来实现，该声音质量改进设备针对基于设置给所述系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，基于针对各个所述子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，并通过反映所计算出的增益函数来改进从外部提供的语音信号的声音质量。问题解决手段根据本发明的一个实施方式，提供了一种语音通信系统。该语音通信系统包括:声音质量改进设备，其被构造为针对基于设置给所述系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，被构造为基于针对各个所述子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，并被构造为通过反映所计算出的增益函数来改进从外部提供的语音信号的声音质量；以及频率响应滤波设备，其被构造为根据预设的频率响应特性对从所述声音质量改进设备提供的语音信号进行滤波，并被构造为输出经滤波的语音信号。根据本发明的另一实施方式，提供了 一种声音质量改进设备。所述设备包括:信号接收器，其被构造为接收从外部提供的语音信号；子频带分割器，其被构造为根据设置给系统的特定频率响应特性将频带分割成多个子频带；增益函数计算器，其被构造为针对所述分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，并基于针对各个所述子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；以及声音质量改进单元，其被构造为通过反映所计算出的增益函数来改进语音信号的声音质量。所述增益函数计算器可根据预定义的权重设置策略针对基于所述特定频率响应特性分割的各个所述子频带设置不同的减法权重。所述增益函数计算器可基于根据预设的节点分割策略对所述频带进行分割的多个节点，确定语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过预设的噪声阈值，并根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点从针对各个子频带设置的减法权重当中选择对应的减法权重并分配所选择的减法权重。根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点，当所述对应节点被包括在第一子频带区域中时，所述增益函数计算器可根据所述对应节点的语音信号分配与所述第一子频带对应的减法权重，当所述对应节点被包括在第二子频带区域中时，所述增益函数计算器可根据所述对应节点的语音信号分配与所述第二子频带对应的减法权重，并且当所述对应节点未被包括在所述第一子频带区域和所述第二子频带区域这二者中时，所述增益函数计算器可根据所述对应节点的语音信号分配特定的最大减法权重。所述增益函数计算器可根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点的语音信号，基于所分配的减法权重和与所述对应节点对应的语音信号的噪声量中的至少一个计算增益函数。所述增益函数计算器可根据作为确定语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过所述预设的噪声阈值的结果，被确定为等于或小于所述噪声阈值的对应节点的语音信号，来计算与所述对应节点对应的语音信号的增益函数。所述设备还可包括帧确定器，其被构造为基于由所述声音质量改进单元对语音信号的前一帧执行的声音质量改进执行程度信息，来确定语音信号的当前帧是类语音帧还是类噪声中贞。基于所述帧确定器的确定结果，当语音信号的当前帧是类语音帧时，所述增益函数计算器可以是基于依据所述类语音帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类语音帧预设的所述噪声阈值的，并且当语音信号的当前帧是类噪声帧时，所述增益函数计算器可以是基于依据所述类噪声帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类噪声帧预设的噪声阈值的。所述声音质量改进单元可基于由所述增益函数计算器计算的根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，针对对应的增益函数超过预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了对应的增益函数的声音质量改进，并且针对对应的增益函数没有超过所述预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了所述频谱平滑系数β的声音质量改进。根据本发明的另一实施方式，提供了一种语音通信方法。该语音通信方法包括以下步骤:由声音质量改进设备接收语音信号；由所述声音质量改进设备针对基于设置给系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，基于针对各个子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；由所述声音质量改进设备通过反映所计算出的增益函数来改进所述语音信号的声音质量；以及由频率响应滤波设备根据预设的频率响应特性对从所述声音质量改进设备提供的语音信号进行滤波，并输出经滤波的语音信号。根据本发明的另一实施方式，提供了一种操作声音质量改进设备的方法，该方法包括以下步骤:接收从外部提供的语音信号；根据设置给系统的特定频率响应特性将频带分割成多个子频带；针对所述分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，并基于针对各个子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；以及通过反映所计算出的增益函数来改进语音信号的声音质量。计算增益函数的步骤可包括以下步骤:根据预定义的权重设置策略针对基于所述特定频率响应特性分割的各个子频带设置不同的减法权重。计算增益函数的步骤可包括以下步骤:基于根据预设的节点分割策略对所述频带进行分割的多个节点，确定语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过预设的噪声阈值，并根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点从针对各个子频带设置的减法权重当中选择对应的减法权重并分配所选择的减法权重。根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点，计算增益函数的步骤可包括以下步骤:当所述对应节点被包括在第一子频带区域中时，根据所述对应节点的语音信号分配与所述第一子频带对应的减法权重，当所述对应节点被包括在第二子频带区域中时，根据所述对应节点的语音信号分配与所述第二子频带对应的减法权重，并且当所述对应节点未被包括在所述第一子频带区域和所述第二子频带区域这二者中时，根据所述对应节点的语音信号分配特定的最大减法权重。计算增益函数的步骤可包括以下步骤:根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点的语音信号，基于所分配的减法权重和与所述对应节点对应的语音信号的噪声量中的至少一个计算增益函数。计算增益函数的步骤可包括以下步骤:根据作为确定语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过所述预设的噪声阈值的结果，被确定为等于或小于所述噪声阈值的对应节点的语音信号，计算与所述对应节点对应的语音信号的增益函数。所述方法还可包括以下步骤:通过基于在改进声音质量的步骤中对语音信号的前一帧执行的声音质量改进执行程度信息确定语音信号的当前帧是类语音帧还是类噪声帧，来确定中贞。基于确定当前帧的步骤的确定结果，计算增益函数的步骤可包括以下步骤:当语音信号的当前帧是类语音帧时，基于依据所述类语音帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类语音帧预设的所述噪声阈值，并且当语音信号的当前帧是类噪声帧时，基于依据所述类噪声帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类噪声帧预设的所述噪声阈值。改进声音质量的步骤可包括以下步骤:基于由所述增益函数计算器计算出的根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，针对对应的增益函数超过预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了所述对应的增益函数的声音质量改进，针对对应的增益函数没有超过所述预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了所述频谱平滑系数β的声音质量改进。发明效果根据依照本发明的实施方式的语音通信系统和语音通信方法，可通过基于考虑发送频率响应不同地设置的增益函数的修正的谱减法改进语音信号的声音质量，来抑制增强频带中可能由SFR特性引起的残留音乐噪声并确保弱频带中的语音可懂度。


图1是示出一般发送频率响应的模式的示意图；图2是示出根据本发明的示例性实施方式的语音通信系统的构造图；图3是根据本发明的示例性实施方式的声音质量改进设备的框图；图4是示出根据本发明的示例性实施方式的语音通信方法的控制流程的流程图；以及图5是示出根据本发明的示例性实施方式的声音质量改进设备的操作方法的控制流程图。
具体实施例方式以下将参照附图描述本发明的示例性实施方式。图2示出根据本发明的示例性实施方式的语音通信系统。如图2所示，根据本发明的实施方式的语音通信系统包括:声音质量改进设备200，其被构造为针对基于设置给系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，基于针对各个子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，并通过反映所计算出的增益函数来改进从外部提供的语音信号的声音质量；以及频率响应滤波设备300，其被构造为根据预设的频率响应特性对从声音质量改进设备200提供的语音信号进行滤波，并输出经滤波的语音信号。下面，在详细描述根据本发明的实施方式的语音通信系统之前，将参照图1描述一般发送频率响应模式。如图1所示，根据语音通信系统中通常使用的发送频率响应(SFR)滤波功能的SFR，可识别出根据发送频率响应特性，特定频带的响应被增强，或者另一特定频带被减弱。具体地讲，可识别出与另一频带相比，在0.6kHz至3.5kHz范围内的频带中，响应相对进一步地增强。如图2所示的根据本发明的实施方式的语音通信系统还采用具有对应的频率响应特性的频率响应滤波设备300。下面，在根据本发明的实施方式的语音通信系统的详细描述中，声音质量改进设备200检测设置给系统的特定频率响应特性，即，设置给频率响应滤波设备300的发送频率响应(SFR)特性，并针对基于所检测到的SFR特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重。另外，声音质量改进设备200基于针对各个子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数。声音质量改进设备200接收从信号发送/接收设备100提供的语音信号，所述信号发送/接收设备100用于从外部接收信号。另外，如上所述，声音质量改进设备200通过反映根据系统的发送频率响应特性计算的针对各个频带的增益函数来改进从外部(即，信号发送/接收设备100)提供的语音
信号的声音质量。然后，声音质量改进设备200可通过基于增益函数(根据发送频率响应特性不同地设置权重)的修正的谱减法来改进语音信号的声音质量，并将经改进的语音信号提供给频率响应滤波设备300。频率响应滤波设备300根据预设的频率响应特性对从声音质量改进设备200提供的语音信号进行滤波，并将经滤波的语音信号输出给输出设备400。这里，优选的是，频率响应滤波设备300具有发送频率响应(SFR)特性，该发送频率响应(SFR)特性增强或减弱特定频带的响应，以便通过向所提供的语音信号提供平坦的频率响应模式，来通过输出设备400尽可能准确地再现对应的语音。设置给频率响应滤波设备300的发送频率响应特性可以是由系统用户选择性地改变/设置的信息或者固定地设置而不改变的信息。因此，频率响应滤波设备300根据设置的发送频率响应特性对从声音质量改进设备200提供的语音信号进行滤波(增强或减弱特定频带的响应)，并将语音信号输出给输出设备400。因此，从频率响应滤波设备300输出的SFR响应根据发送频率响应特性在特定频带处增强或减弱。这里，输出设备400可包括扬声器。下面将参照图3描述根据本发明的实施方式的声音质量改进设备200的详细构造。根据本发明的实施方式的声音质量改进设备200包括:信号接收器210，其被构造为接收从外部提供的语音信号；子频带分割器220，其被构造为根据设置给系统的特定频率响应特性将频带分割成多个子频带；增益函数计算器230，其被构造为针对所述多个分割的子频带中的每一个子频带设置减法权重，并被构造为基于针对各个子频带的减法权重计算根据特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；以及声音质量改进单元240，其被构造为通过反映所计算出的增益函数来改进语音信号的声音质量。另外，根据本发明的实施方式的声音质量改进设备200还可包括巾贞确定器250,其被构造为基于由声音质量改进单兀240对语音信号的前一巾贞执行的声音质量改进执行程度信息，来确定语音信号的当前帧是类语音帧(SF)还是类噪声帧(NF)。信号接收器210接收从外部(即，信号发送/接收设备100)提供的语音信号。子频带分割器220根据设置给系统的特定频率响应特性将频带分割成多个子频带。换言之，子频带分割器220可检测设置给系统的特定频率响应特性(S卩，设置给包括在系统中的频率响应滤波设备300的发送频率响应特性)，并根据所检测到的发送频率响应特性将整个频带分割成多个子频带。增益函数计算器230针对由子频带分割器220分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，并基于针对设置的各个子频带的减法权重计算根据特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数。更具体地讲，增益函数计算器230通过预定义的权重设置策略根据由子频带分割器220分割的所述多个子频带不同地设置减法权重。例如，当基于帧确定器250的确定结果，此时接收到的语音信号的当前帧是类语音帧时，增益函数计算器230可通过根据由子频带分割器220分割的多个子频带中的每一个子频带不同地设置减法权重的权重设置策略，针对各个子频带设置与类语音帧对应的减法权重kSF。另外，当基于帧确定器250的确定结果，此时接收的语音信号的当前帧是类噪声帧时，增益函数计算器230可通过根据由子频带分割器220分割的多个子频带中的每一个子频带不同地设置减法权重的权重设置策略，针对各个子频带设置与类噪声帧对应的减法权重kNF。这里，减法权重对应于被设置为确定类语音子频带或类噪声子频带中的噪声减法信息的权重。另外，增益函数计算器230基于针对各个子频带设置的减法权重计算根据特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数。更具体地讲，增益函数计算器230基于根据预设的节点分割策略从频带分割出的多个节点，确定语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过预设的噪声阈值，并且根据被确定为超过噪声阈值的对应节点从针对各个子频带设置的减法权重当中选择并分配对应的减法权重。S卩，增益函数计算器230根据预设的节点分割策略将整个频带分割成多个节点。另外，将描述语音信号的当前帧为类语音帧的情况。当确定语音信号的当前帧为类语音帧时，增益函数计算器230识别与预设的类语音帧对应的噪声阈值SFth,并基于多个分割的节点根据噪声阈值SFth在语音信号的当前帧中确定与各个节点对应的语音信号的噪声量UmsnM (j)是否超过与类语音帧对应的噪声阈值SFth。这里，i表示语音信号的巾贞索引，j表示从整个频带窗口(frequency band bin) 2P分割出的2P节点当中的节点2P_P的索引，即，节点索引。这里，P表示用于确定FFT点的索弓I，P表示用于确定节点数的索引。增益函数计算器230可根据作为确定语音信号的噪声量是否超过噪声阈值的结果而被确定为超过噪声阈值的对应节点，从针对各个子频带设置的减法权重当中选择并分配对应的减法权重kSF。例如，当根据被确定为超过噪声阈值SFth的对应节点，对应节点被包括在第一子频带区域中时(例如，JXSFRsb(O))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配与第一子频带对应的减法权重。这里，SFRsb(I)表示根据发送频率响应(SFR)特性的子频带的节点数，SB表示子频带的大小，I是根据由系统提供的发送频率响应(SFR)特性，存在于从全部节点2P_P分割出的子频带内的频谱位置索引。当对应节点被包括在第一子频带区域中时(例如，j〈SFRSB(0)),增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配与第一子频带(S卩，子频带(I (O)))对应的减法权重kSF(0)。这里，根据发送频率响应特性，分配减法权重kSF(0)的情况被确定为对应于弱频带，从而可对其进行分析以指派相对低的噪声权重。另外，当根据被确定为超过噪声阈值SFth的对应节点，对应节点不被包括在第一子频带区域中，而是被包括在第二子频带区域中时(例如，KSFRsb (I))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配与包括的对应子频带(I)对应的减法权重kSF(l)。另外，当根据被确定为超过噪声阈值SFth的对应节点，对应节点不被包括在第一子频带区域和第二子频带区域这二者中时(例如，j ^ SFRsb(I))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配特定的最大减法权重kSF(L)。这里，根据发送频率响应特性，分配减法权重kSF(L)的情况被确定为对应于增强频带，从而可对其进行分析以指派相对高的噪声权重。如上所述，在根据被确定为超过噪声阈值的对应节点从针对各个子频带设置的减法权重当中选择并分配对应减法权重之后，增益函数计算器230可基于根据对应节点的语音信号分配的减法权重和对应节点的语音信号的噪声量中的至少一个计算增益函数。S卩，增益函数计算器230可计算如下的增益函数。GrR(k) = l-(l + kSF)UmmrJj)此外，作为基于噪声阈值SFth确定语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量Umsl^iU)是否超过与类语音帧对应的噪声阈值SFth的结果，增益函数计算器230可根据噪声量被确定为等于或小于噪声 阈值SFth的对应节点的语音信号，来计算与对应节点对应的语音信号的增益函数。
S卩，增益函数计算器230可根据语音信号的噪声量Umsmii (j)被确定为等于或小于噪声阈值SFth的对应节点的语音信号，来计算如下的增益函数。G^fr(k) = 1-Umsm iU)此外，将描述语音信号的当前帧为类噪声帧的情况。当确定语音信号的当前帧为类噪声帧时，增益函数计算器230识别与预设的类噪声帧对应的噪声阈值NFth,并基于多个分割的节点根据噪声阈值NFth在语音信号的当前帧中确定与各个节点对应的语音信号的噪声量UmsnM (j)是否超过与类噪声帧对应的噪声阈值NFth。因此，增益函数计算器230可根据作为确定是否超过噪声阈值的结果被确定为超过噪声阈值的对应节点，从针对各个子频带设置的减法权重当中选择并分配对应的减法权軍:kNF。例如，当根据被确定为超过噪声阈值NFth的对应节点，对应节点被包括在第一子频带区域中时(例如，JXSFRsb(O))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配与第一子频带对应的减法权重。因此，当对应节点被包括在第一子频带区域中时(例如，j〈SFRSB(0))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配与第一子频带(即，子频带(I (O)))对应的减法权重kNF(0)。这里，根据发送频率响应特性，分配减法权重kNF(O)的情况被确定为对应于弱频带，从而可对其进行分析以指派相对低的噪声权重。另外，当根据被确定为超过噪声阈值NFth的对应节点，对应节点不被包括在第一子频带区域中，而是被包括在第二子频带区域中时(例如，KSFRsb (I))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配与对应子频带(I)对应的减法权重kNF(l)。
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另外，当根据被确定为超过噪声阈值NFth的对应节点，对应节点不被包括在第一子频带区域和第二子频带区域这二者中时(例如，j ^ SFRsb(I))，增益函数计算器230可根据对应节点的语音信号分配特定的最大减法权重kNF(L)。这里，根据发送频率响应特性，分配减法权重kNF(L)的情况被确定为对应于增强频带，从而可对其进行分析以指派相对高的噪声权重。如上所述，在根据被确定为超过噪声阈值的对应节点从针对各个子频带设置的减法权重当中选择并分配对应的减法权重之后，增益函数计算器230可基于根据对应节点的语音信号分配的减法权重和对应节点的语音信号的噪声量中的至少一个计算增益函数。S卩，增益函数计算器230可计算如下的增益函数。Gr(k) = lHl + kNF)UmsnrJ(j)此外，作为基于噪声阈值NFth确定在语音信号的当前帧中，与各个节点对应的语音信号的噪声量Umsm，i(j)是否超过与类噪声帧对应的噪声阈值NFth的结果，增益函数计算器230可根据噪声量被确定为等于或小于噪声阈值NFth的对应节点的语音信号，来计算与对应的节点对应的语音信号的增益函数。S卩，增益函数计算器230可根据噪声量UmsnU (j)被确定为等于或小于噪声阈值NFth的对应节点的语音信号，计算如下的增益函数。GrR(k) = 1-UmjU)声音质量改进单元240通过反映由增益函数计算器230计算出的增益函数来改进语音信号的声音质量。具体地讲，声音质量改进单元240基于由增益函数计算器230计算的根据特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，通过反映对应的增益函数来改进对应的增益函数超过平滑系数β的语音信号的声音质量，通过反映频谱平滑系数β来改进对应的增益函数没有超过平滑系数β的语音信号的声音质量。换言之，声音质量改进单元240可通过下式(I)反映由增益函数计算器230计算
出的增益函数，来改进语音信号的声音质量。
权利要求
1.一种语音通信系统，该语音通信系统包括: 声音质量改进设备，其被构造为针对基于设置给所述系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，被构造为基于针对所述多个子频带中的每一个子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，并被构造为通过反映所计算出的增益函数来改进从外部提供的语音信号的声音质量；以及 频率响应滤波设备，其被构造为根据预设的频率响应特性对从所述声音质量改进设备提供的语音信号进行滤波，并被构造为输出经滤波的语音信号。
2.一种声音质量改进设备，该声音质量改进设备包括: 信号接收器，其被构造为接收从外部提供的语音信号； 子频带分割器，其被构造为根据设置给系统的特定频率响应特性将频带分割成多个子频带； 增益函数计算器，其被构 造为针对所述分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，并基于针对所述多个子频带中的每一个子频带的减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；以及 声音质量改进单元，其被构造为通过反映所计算出的增益函数来改进所述语音信号的声音质量。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述增益函数计算器根据预定义的权重设置策略针对基于所述特定频率响应特性分割的所述多个子频带中的每一个子频带设置不同的减法权重。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述增益函数计算器基于根据预设的节点分割策略对所述频带进行分割的多个节点，确定所述语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过预设的噪声阈值，并根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点从针对所述多个子频带中的每一个子频带设置的所述减法权重当中选择对应的减法权重并分配所选择的减法权重。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，根据被确定为超过所述噪声阈值的所述对应节点，当所述对应节点被包括在第一子频带区域中时，所述增益函数计算器根据所述对应节点的语音信号分配与所述第一子频带对应的减法权重， 当所述对应节点被包括在第二子频带区域中时，所述增益函数计算器根据所述对应节点的语音信号分配与所述第二子频带对应的减法权重， 并且当所述对应节点未被包括在所述第一子频带区域和所述第二子频带区域这二者中时，所述增益函数计算器根据所述对应节点的语音信号分配特定的最大减法权重。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述增益函数计算器根据被确定为超过所述噪声阈值的所述对应节点的语音信号，基于所分配的减法权重和与所述对应节点对应的语音信号的噪声量中的至少一个计算所述增益函数。
7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述增益函数计算器根据作为确定所述语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过所述预设的噪声阈值的结果而被确定为等于或小于所述噪声阈值的对应节点的语音信号，来计算与所述对应节点对应的语音信号的增益函数。
8.根据权利要求4至7中的一项所述的设备，该设备还包括帧确定器，该帧确定器被构造为基于由所述声音质量改进单元对所述语音信号的前一帧执行的声音质量改进执行程度信息，来确定所述语音信号的当前帧是类语音帧还是类噪声帧。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，基于所述帧确定器的确定结果，当所述语音信号的所述当前帧是所述类语音帧时，所述增益函数计算器是基于依据所述类语音帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类语音帧预设的所述噪声阈值的，并且当所述语音信号的所述当前帧是所述类噪声帧时，所述增益函数计算器是基于依据所述类噪声帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类噪声帧预设的噪声阈值的。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述声音质量改进单元基于由所述增益函数计算器计算的根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的所述增益函数，针对对应的增益函数超过预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了对应的增益函数的声音质量改进，并且针对对应的增益函数没有超过所述预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了所述频谱平滑系数β的声音质量改进。
11.一种语音通信方法，该语音通信方法包括以下步骤: 由声音质量改进设备接收语音信号；· 由所述声音质量改进设备针对基于设置给系统的特定频率响应特性分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，并且基于针对所述多个子频带中的每一个子频带的所述减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；· 由所述声音质量改进设备通过反映所计算出的增益函数来改进所述语音信号的声音质量；以及 由频率响应滤波设备根据预设的频率响应特性对从所述声音质量改进设备提供的语音信号进行滤波，并输出经滤波的语音信号。
12.—种操作声音质量改进设备的方法，该方法包括以下步骤: 接收从外部提供的语音信号； 根据设置给系统的特定频率响应特性将频带分割成多个子频带； 针对所述分割的多个子频带中的每一个子频带设置减法权重，并基于针对所述多个子频带中的每一个子频带的所述减法权重计算根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数；以及 通过反映所计算出的增益函数来改进所述语音信号的声音质量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，计算所述增益函数的步骤包括以下步骤:根据预定义的权重设置策略针对基于所述特定频率响应特性分割的所述多个子频带中的每一个子频带设置不同的减法权重。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，计算所述增益函数的步骤包括以下步骤:基于根据预设的节点分割策略对所述频带进行分割的多个节点，确定所述语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过预设的噪声阈值，并根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点从针对所述多个子频带中的每一个子频带设置的减法权重当中选择对应的减法权重并分配所选择的减法权重。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，根据被确定为超过所述噪声阈值的对应节点，当所述对应节点被包括在第一子频带区域中时，根据所述对应节点的语音信号分配与所述第一子频带对应的减法权重， 当所述对应节点被包括在第二子频带区域中时，根据所述对应节点的语音信号分配与所述第二子频带对应的减法权重， 并且当所述对应节点未被包括在所述第一子频带区域和所述第二子频带区域这二者中时，根据所述对应节点的语音信号分配特定的最大减法权重。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，计算所述增益函数的步骤包括以下步骤:根据被确定为超过所述噪声阈值的所述对应节点的语音信号，基于所分配的减法权重和与所述对应节点对应的语音信号的噪声量中的至少一个计算所述增益函数。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，计算所述增益函数的步骤包括以下步骤:根据作为确定所述语音信号的当前帧中的与各个节点对应的语音信号的噪声量是否超过所述预设的噪声阈值的结果而被确定为等于或小于所述噪声阈值的对应节点的语音信号，来计算与所述对应节点对应的语音信号的所述增益函数。
18.根据权利要求14至17中的一项所述的方法，该方法还包括以下步骤:通过基于在改进声音质量的步骤中对所述语音信号的前一帧执行的声音质量改进执行程度信息确定所述语音信号的当前帧是类语音帧还是类噪声帧，来确定帧。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，基于确定所述当前帧的步骤的确定结果，计算所述增益函数的步骤包括以下步骤:当所述语音信号的所述当前帧是所述类语音帧时，基于依据所述类语音帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类语音帧预设的所述噪声阈值，当所述语音信号的所述当前帧是所述类噪声帧时，基于依据所述类噪声帧而根据所述权重设置策略设置的针对各个子频带的所述减法权重和依据所述类噪声帧预设的所述噪声阈值。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，改进声音质量的步骤包括以下步骤:基于由所述增益函数计算器计算出的根据所述特定频率响应特性的针对各个频带的增益函数，针对对应的增益函数超过预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了所述对应的增益函数的声音质量改进，针对对应的增益函数没有超过所述预定义的频谱平滑系数β的语音信号，进行反映了所述频谱平滑系数β的声音质量改进。
全文摘要
本发明公开了一种用于语音通信的系统和用于语音通信的方法，该系统和该方法能够通过基于在考虑发送频率响应(SFR)特性的同时逐步设置权重的增益函数，利用修正的谱减法改进语音信号的声音质量，来有效地抑制增强频带中由于SFR的特性而出现的音乐噪声，并且该系统和该方法能够可靠地确保减弱频带中的语音可懂度。
文档编号G10L21/02GK103189914SQ201180049920
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者朴圣水, 郑盛日, 河东庚, 宋在勋 申请人:Sk电信有限公司, 传索诺公司