语音信号的信号增强方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及音频处理领域，尤其涉及一种语音信号的信号增强方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、迄今以来，语音信号的信号增强一直是麦克风行业的基础需求，而随着通信、自媒体行业的发展，人们更是越来越追求更高的降噪深度和更好的音质保真度。然而，传统的谱减、维纳滤波降噪算法往往降噪强度较小，仅为20多db，语音段语音失真比较严重，同时也会带来音乐噪声的困扰，语音信号的信号增强幅度低。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提高语音信号的信号增强幅度的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种语音信号的信号增强方法，所述语音信号的信号增强方法包括：

3、在预设条件下对待增强的语音信号执行加汉宁窗，得到第一时域信号；

4、对所述第一时域信号进行短时傅里叶变换，得到第一频域信号并记录相角；

5、获取所述第一频域信号的前40帧计算初始噪声方差；

6、若所述初始噪声方差存在，则根据所述初始噪声方差生成所述第一频域信号对应的先验信噪比以及所述第一频域信号对应的后验信噪比；

7、根据所述先验信噪比、所述后验信噪比计算所述第一频域信号对应的系统函数以及所述第一频域信号对应的语音存在概率；

8、根据所述系统函数以及所述语音存在概率计算修正系统函数；

9、根据所述修正系统函数以及所述相角计算修正语音增强谱；

10、对所述修正语音增强谱进行傅里叶逆变换，得到第二时域信号；

11、根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号。

12、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述若所述初始噪声方差存在，则根据所述初始噪声方差生成所述第一频域信号对应的先验信噪比以及所述第一频域信号对应的后验信噪比的步骤包括：

13、若所述初始噪声方差存在，生成所述第一频域信号对应的初始先验信噪比以及所述第一频域信号对应的所述后验信噪比；

14、根据所述初始噪声方差以及所述后验信噪比更新所述初始先验信噪比，得到所述第一频域信号对应的所述先验信噪比。

15、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述根据所述初始噪声方差以及所述后验信噪比更新所述初始先验信噪比，得到所述第一频域信号对应的所述先验信噪比的步骤包括：

16、根据所述后验信噪比计算瞬时噪声方差；

17、根据所述瞬时噪声方差更新所述初始噪声方差；

18、根据更新后的所述初始噪声方差更新所述初始先验信噪比，得到所述第一频域信号对应的所述先验信噪比。

19、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号的步骤包括：

20、对所述第二时域信号执行加汉宁窗，得到中间序列；

21、将所述中间序列的前半序列与上一帧中间序列的后半序列相加，得到目标序列；

22、将所述目标序列除以所述预设权系数，得到所述目标语音信号。

23、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述在预设条件下对待增强的语音信号执行加汉宁窗，得到第一时域信号的步骤包括：

24、在帧overlap等于50％的预设条件下对所述语音信号执行加汉宁窗，得到所述第一时域信号。

25、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述根据所述先验信噪比、所述后验信噪比计算所述第一频域信号对应的系统函数以及所述第一频域信号对应的语音存在概率的步骤包括：

26、根据所述先验信噪比、所述后验信噪比计算所述第一频域信号对应的系统函数以及所述第一频域信号对应的语音存在后验概率；

27、根据所述系统函数以及所述语音存在后验概率计算所述修正系统函数。

28、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号的步骤之后，所述方法还包括：

29、输出所述目标语音信号。

30、本发明第二方面提供了一种语音信号的信号增强装置，包括：

31、汉宁窗模块，用于在预设条件下对待增强的语音信号执行加汉宁窗，得到第一时域信号；

32、短时傅里叶变换模块，用于对所述第一时域信号进行短时傅里叶变换，得到第一频域信号并记录相角；

33、第一计算模块，用于获取所述第一频域信号的前40帧计算初始噪声方差；

34、生成模块，用于若所述初始噪声方差存在，则根据所述初始噪声方差生成所述第一频域信号对应的先验信噪比以及所述第一频域信号对应的后验信噪比；

35、第二计算模块，用于根据所述先验信噪比、所述后验信噪比计算所述第一频域信号对应的系统函数以及所述第一频域信号对应的语音存在概率；

36、第三计算模块，用于根据所述系统函数以及所述语音存在概率计算修正系统函数；

37、第四计算模块，用于根据所述修正系统函数以及所述相角计算修正语音增强谱；

38、短时傅里叶逆变换模块，用于对所述修正语音增强谱进行傅里叶逆变换，得到第二时域信号；

39、第五计算模块，用于根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号。

40、本发明第三方面提供了一种语音信号的信号增强设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述语音信号的信号增强设备执行上述的语音信号的信号增强方法。

41、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的语音信号的信号增强方法。

42、在本发明实施例中，语音信号的信号增强设备在预设条件下对待增强的语音信号执行加汉宁窗，得到第一时域信号；对所述第一时域信号进行短时傅里叶变换，得到第一频域信号并记录相角；获取所述第一频域信号的前40帧计算初始噪声方差；若所述初始噪声方差存在，则根据所述初始噪声方差生成所述第一频域信号对应的先验信噪比以及所述第一频域信号对应的后验信噪比；根据所述先验信噪比、所述后验信噪比计算所述第一频域信号对应的系统函数以及所述第一频域信号对应的语音存在概率；根据所述系统函数以及所述语音存在概率计算修正系统函数；根据所述修正系统函数以及所述相角计算修正语音增强谱；对所述修正语音增强谱进行傅里叶逆变换，得到第二时域信号；根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号。由于语音信号的信号增强设备将时域信号经过短时傅里叶变换变换到频域，在确定了频域信号的的先验信噪比、后验信噪比的基础上，可利用帧间相关性估计语音存在概率辅助修正语音增强谱，得到的修正语音增强谱可进一步加大降噪深度20db以上，同时也防止了语音段语音失真。相对于传统的谱减、维纳滤波降噪算法，本实施例提升了语音信号的信号增强效果。

技术特征：

1.一种语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述语音信号的信号增强方法包括：

2.根据权利要求1所述的语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述若所述初始噪声方差存在，则根据所述初始噪声方差生成所述第一频域信号对应的先验信噪比以及所述第一频域信号对应的后验信噪比的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述根据所述初始噪声方差以及所述后验信噪比更新所述初始先验信噪比，得到所述第一频域信号对应的所述先验信噪比的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号的步骤包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述在预设条件下对待增强的语音信号执行加汉宁窗，得到第一时域信号的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述根据所述先验信噪比、所述后验信噪比计算所述第一频域信号对应的系统函数以及所述第一频域信号对应的语音存在概率的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的语音信号的信号增强方法，其特征在于，所述根据预设权系数、所述第二时域信号计算目标语音信号的步骤之后，所述方法还包括：

8.一种语音信号的信号增强装置，其特征在于，所述语音信号的信号增强装置包括：

9.一种语音信号的信号增强设备，其特征在于，所述语音信号的信号增强设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的语音信号的信号增强方法。

技术总结
本发明涉及音频处理领域，公开了一种语音信号的信号增强方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取第一频域信号并记录相角；获取第一频域信号的前40帧计算初始噪声方差；若初始噪声方差存在，则根据初始噪声方差生成第一频域信号对应的先验信噪比以及第一频域信号对应的后验信噪比；根据先验信噪比、后验信噪比计算第一频域信号对应的系统函数以及第一频域信号对应的语音存在概率；根据系统函数以及语音存在概率计算修正系统函数；根据修正系统函数以及相角计算修正语音增强谱；对修正语音增强谱进行傅里叶逆变换，得到第二时域信号；根据预设权系数、第二时域信号计算目标语音信号。本发明提升了语音信号的信号增强幅度。

技术研发人员：邓刚,邱彬涵
受保护的技术使用者：深圳市长丰影像器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12