专利名称：噪音去除装置与噪音去除方法
技术领域：
本发明涉及一种噪音去除装置与噪音去除方法，更具体地讲，本发明涉及一种通过目标声音的加重和后过滤过程去除噪音的噪音去除装置与噪音去除方法。
背景技术：
假设用户有时使用噪音取消耳机欣赏所复制的音乐，例如，通过便携式电话机、个人计算机等装置。在这种情况下，如果接收到电话呼叫或者聊天呼叫等，则对于用户来说， 非常麻烦的是，每次都要先准备好麦克风，然后才能开始对话。用户所希望的是，无需准备麦克风，腾下双手，开始对话。在相应于耳朵的噪音取消耳机的部分安装用于噪音取消的麦克风，然后利用麦克风进行对话可能是理想的。于是，用户可以在佩戴着耳机的同时立即进行对话。在这一情况下，周围噪音引发了问题，即人们需要抑制噪音，仅传输话音。例如，序号为2009-49998的日本专利公开物(以下，将其称为专利文档1)中公开了一种通过目标声音的加重和后过滤过程去除噪音的技术。图31描述了专利文档1中所公开的噪音去除装置的配置实例。参照图31，所述噪音去除装置包括加重话音的束形成器部件(11)和加重噪音的封锁矩阵部件(12)。由于不能通过话音的加重完全取消噪音，所以噪音减少机制(13)使用封锁矩阵部件(12)所加重的噪音降低噪音分量。另外，在噪音去除装置中，后过滤机制(14)去除余留噪音。在这一情况下，尽管使用了噪音减少机制(1 和处理机制(1 的输出，但过滤器的特性会导致频谱误差。因此， 要通过适应部件(16)进行校正。在这一情况下，这样地进行校正在其中不存在目标声音，而仅存在噪音的间隔中，使噪音减少机制(π)的输出Sl和适应部件(16)的输出S2变得互相相等。这可由下列表达式⑴加以表示E^n{eia", Α:)}= A(ejO", k^ As[e]C1", A:) = θ|…(1)其中，在其中不存在目标声音的间隔中，左侧表示适应部件(16)的输出S2的期望值，而右侧表示噪音减少机制(13)的输出Sl的期望值。通过这样的校正，在其中仅存在噪音的间隔中，Sl和S2之间不会出现误差，而且后过滤机制(14)可以完全去除噪音，但在其中既存在话音又存在噪音的间隔中，后过滤机制(14)可以仅去除噪音分量，而保留话音。可以这样解释所述校正校正了过滤器的方向特性。图32A说明了校正之前过滤器的方向特性的实例，图32B说明了校正之后过滤器的方向特性的实例。在图32A和32B 中，坐标轴表示增益，向上增益增加。在图32A中，实线曲线a表示加重束形成器部件(11)所产生的加重目标声音的方向特性。根据这一方向特性，加重前方的目标声音，同时降低来自任何其它方向的声音的增益。另外，在图32A中，虚线曲线b表示封锁矩阵部件(1 所产生的方向特性。根据这一方向特性，降低目标声音方向的增益，并且估计噪音。在校正之前，沿实线曲线a所表示的目标声音加重的方向特性和虚线曲线b所表示的方向特性之间的噪音的方向存在增益误差。因此，当后过滤机制(14)从目标声音估计信号减去噪音估计信号时，出现噪音的不充分的取消或者过度取消。与此同时，在图32B中，实线曲线a'表示校正之后目标声音加重的方向特性。另外，在图32B中，虚线曲线b'表示校正之后噪音估计的方向特性。使用校正系数，沿目标声音加重的方向特性和噪音估计的方向特性中的噪音方向的增益针对对方互相加以调整。于是，当后过滤机制(14)从目标声音估计信号减去噪音估计信号时，可以缓解噪音的不充分的取消或者过度取消。
发明内容
以上所描述的专利文档1中所公开的噪音抑制技术具有未考虑麦克风之间的距离的问题。具体地讲，在专利文档1中所公开的噪音抑制技术中，有时不能依据麦克风之间的距离正确地计算校正系数。如果不能正确地计算校正系数，则存在着目标声音失真的可能。在麦克风之间的距离偏大的情况下，会导致其中方向特性曲线皱褶的空间假频，因此， 放大或者衰减了非预期方向的增益。图33说明了出现空间假频情况下过滤器的方向特性的实例。在图33中，实线曲线a表示束形成器部件(11)所产生的目标声音加重的方向特性，而虚线曲线b表示封锁矩阵部件(1 所产生的噪音估计的方向特性。在图33中所说明的方向特性的例子中，也随同目标声音放大了噪音。在这一情况下，即使确定了校正系数，也是无意义的，从而噪音抑制性能下降。在以上所描述的专利文档1中所公开的噪音抑制技术中，假设预先知道麦克风之间的距离，而且不存在麦克风距离所导致的空间假频。这一假设进行了相当大的限制。例如，当在电话机的频带中对频率(8000Hz)进行取样时，不导致空间假频的麦克风距离约为 4. 3cm0为了防止这样的空间假频，必须预先设置麦克风之间的距离，S卩，设备之间的距离。在由c表示声音速度，由d表示麦克风之间的距离，即设备之间的距离，以及由f表示频率的情况下，为了防止空间假频，需满足下列表达式O)d < c/2f . . . (2)例如，在噪音取消耳机中安装了噪音取消麦克风的情况下，麦克风距离d为左右耳之间的距离。简而言之，在这一情况下，不能使用以上所描述的不导致空间假频的大约 4. 3cm的麦克风距离。以上所描述的专利文档1中所公开的噪音抑制技术还存在未考虑周围噪音声源数目的问题。具体地讲，在目标声源周围存在大量噪音源的情况下，在不同帧之间以及在不同频率之间随机地输入了周围声音。在这一情况下，在其处应该在目标声音加重的方向特性和噪音估计的方向特性之间针对对方互相调整增益的位置，在不同帧之间以及在不同频率之间不尽相同。因此，校正系数总是随时间一起变化，而且不稳定，这对输出声音具有不良影响。 图34说明了目标声源周围存在大量噪音源的情况。参照图34，实线曲线a表示目标声音加重的方向特性，其与图32中的实线曲线a的情况相类似，虚线曲线b表示噪音估计的方向特性，其与图32中的实线曲线b的情况相类似。当目标声源周围存在大量噪音源时，必须在多个位置处把两个方向特性中的增益针对对方互相加以调整。在实际环境中，在这一方式下，目标声源周围存在着大量噪音源，以上所描述的专利文档1中所公开的噪音抑制技术不针对这样的实际环境。因此，人们希望提供一种能够在不依赖麦克风之间距离的情况下执行噪音去除过程的噪音去除装置与噪音去除方法。另外，人们还希望提供一种能够针对周围噪音情况执行适当噪音去除过程的噪音去除装置与噪音去除方法。根据所公开技术的实施例，提供了一种噪音去除装置，包含目标声音加重部件， 其适合于针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率，根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将由所述后过滤部件执行的后过滤过程；以及校正系数改变部件，其适合于改变所述校正系数计算部件所计算的校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以便在某一特定频率出现的峰值得到抑制。在噪音去除装置中，目标声音估计部件针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号。作为目标声音加重过程，例如，可以使用已为人们所熟悉的DS(延迟与求和)方法、自适应束形成器过程等。另外，噪音估计部件还针对第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号。作为噪音估计过程，例如，可以使用已为人们所熟悉的NBF (空束形成器) 过程、自适应束形成器过程等。后过滤部件使用噪音估计部件所产生的噪音估计信号，通过后过滤过程去除余留在目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量。作为后过滤过程，例如，可以使用已为人们所熟悉的频谱缩减方法、MMSE-STSA (最小均方差短时频谱幅度估计器)方法等。另外，校正系数计算部件还针对每一频率，根据目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和噪音估计部件所产生的噪音估计信号计算后过滤部件加以执行的校正后过滤过程的校正系数。校正系数改变部件改变校正系数计算部件所计算的校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以致能够抑制在特定频率出现的峰值。例如，在遭受空间假频的频带中，校正系数改变部件沿频率方向平滑校正系数计算部件所计算的校正系数，以产生针对各频率的被改变的校正系数。或者，校正系数改变部件把遭受空间假频的频带中的频率的校正系数改变为1。在第一和第二麦克风之间的距离(即，麦克风距离)偏大的情况下，出现空间假频，目标声音加重指的是这样方向特性也加重来自除目标声源方向之外任何其它方向的声音。在校正系数计算部件所计算的校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数中， 在特定频率出现峰值。因此，如果照原样使用这一校正系数，则在特定频率出现的峰值对输出声音具有不良影响，从而劣化了声音质量，如以上所描述的。在所述噪音去除装置中，把遭受空间假频的频带中的校正系数改变为能够抑制出现在某一特定频率的峰值。因此，可以缓解峰值对输出声音的不良影响，并且能够抑制声音质量的劣化。于是，可以实现不依赖于麦克风距离的噪音去除过程。噪音去除过程还可以包括目标声音间隔检测部件，该目标声音间隔检测部件适合于根据目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和噪音估计部件所产生的噪音估计信号检测其中存在目标声音的间隔，根据目标声音间隔检测部件所产生的目标声音间隔信息和噪音估计部件所产生的噪音估计信号在其中不存在目标声音的间隔中进行校正系数的计算。在这一情况下，由于仅把噪音分量包括在目标声音估计信号中，所以能够在不受目标声音影响的情况下高精度地计算校正系数。例如，目标声音检测部件确定目标声音估计信号和噪音估计信号之间的能量比率，当能量比率高于极限值时，其断定当前间隔为目标声音间隔。校正系数计算部件可以根据下列表达式，使用针对第f频率的帧t的目标声音估计信号z(f，t)和噪音估计信号N(f，t)以及针对第f频率的帧t-1的校正系数β (f，t-l)， 计算第f频率的帧t的校正系数β (f，t)/ (/, t) = {a-/ (/, -1)} +1(1 -岭 I^j其中，α为平滑系数。根据所公开技术的另实施例，提供了一种噪音去除装置，包含目标声音加重部件，其适合于针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率， 根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将由所述后过滤部件执行的后过滤过程；以及周围噪音状态估计部件，其适合于处理所述第一和第二麦克风的观察信号，以产生周围噪音的声源数目信息；以及校正系数改变部件，其适合于根据所述周围噪音状态估计部件所产生的周围噪音的声源数目信息，沿帧方向平滑所述校正系数计算部件所计算的校正系数，以致被平滑的帧的数目随声源的数目的增加而增加，以产生针对各帧的改变的校正系数。在噪音去除装置中，目标声音加重部件针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号。作为目标声音加重过程，例如，可以使用已为人们所熟悉的DS(延迟与求和)方法、自适应束形成器过程等。另外，噪音估计部件还针对第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号。作为噪音估计过程，例如，可以使用已为人们所熟悉的NBF (空束形成器) 过程、自适应束形成器过程等。后过滤部件使用噪音估计部件所产生的噪音估计信号，通过后过滤过程去除余留在目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量。作为后过滤过程，例如，可以使用已为人们所熟悉的频谱缩减方法、MMSE-STSA方法等。另外，所述校正系数计算部件
9还针对每一频率，根据目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和噪音估计部件所产生的噪音估计信号计算后过滤部件加以执行的校正后过滤过程的校正系数。周围噪音状态估计部件处理第一和第二麦克风的观察信号，以产生周围噪音的声源数目信息。例如，周围噪音状态估计部件计算第一和第二麦克风的观察信号的相关系数， 并且把所计算的相关系数用作周围噪音的声源数目信息。然后，根据周围噪音状态估计部件所产生的周围噪音的声源数目信息，沿帧方向平滑校正系数计算部件所计算的校正系数，以致被平滑的帧的数目随声源的数目的增加而增加，以产生针对各帧的被改变的校正系数。在目标声源周围存在大量噪音源的情况下，会针对每一频率、针对每一帧随机地输入来自周围噪音源的声音，而且在其处把针对目标声音加重的方向特性和噪音估计的方向特性的增益针对对方互相加以调整的位置，在不同帧之间的不同频率之间差异显著。简而言之，校正系数计算部件所计算的校正系数通常随时间一起变化，而且不稳定，这对输出声音具有不良影响。在噪音去除装置中，随着周围噪音的声源数目的增加，被平滑的帧的数目增加，作为每一帧的校正系数，使用沿帧方向进行平滑所获得的校正系数。因此，在目标声源周围存在大量噪音源的情况下，为了减少对输出声音的影响，可以抑制沿时间方向校正系数的变化。于是，可期望一种适合于周围噪音状况，即适合于其中目标声源周围存在大量噪音源的实际环境的噪音去除过程。根据所公开技术的另实施例，提供了一种噪音去除装置，包含目标声音加重部件，其适合于针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率， 根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将由所述后过滤部件执行的后过滤过程；以及第一校正系数改变部件，其适合于改变所述校正系数计算部件所计算的校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以便在某一特定频率出现的峰值得到抑制；周围噪音状态估计部件，其适合于处理所述第一和第二麦克风的观察信号，以产生周围噪音的声源数目信息；以及第二校正系数改变部件，其适合于根据所述周围噪音状态估计部件所产生的周围噪音的声源数目信息，沿帧方向平滑所述校正系数计算部件所计算的校正系数，以致被平滑的帧的数目随声源的数目的增加而增加，以产生针对各帧的改变的校正系数。总之，使用所述噪音去除装置，把其中出现空间假频的频带中的校正系数改变为能够抑制出现在某一特定频率的峰值。因此，可以缓解峰值对输出声音的不良影响，并且能够抑制声音质量的劣化。于是，可以实现不依赖于麦克风距离的噪音去除过程。另外，使用所述噪音去除装置，随着周围噪音的声源数目的增加，被平滑的帧的数目增加，作为针对每一帧的校正系数，使用沿帧方向进行平滑所获得的校正系数。因此，在目标声源周围存在大量噪音源的情况下，为了减少对输出声音的影响，可以抑制沿时间方向校正系数的变化。于是，可期望一种适合于周围噪音状况的噪音去除过程。
通过以下结合附图的描述以及所附权利要求，所述技术的上述与其它特性以及优点将会变得十分明显，在所述附图中，以相同的参照字符表示相同的部分或者图元。。
图1为描述根据此处所公开技术第一实施例的声音输入系统的配置实例的结构图；图2为描述了图1中所示目标声音加重部件的结构图；图3为描述图1中所示噪音估计部件的结构图；图4为描述图1中所示后过滤部件的结构图；图5为描述图1中所示校正系数计算部件的结构图；图6说明了针对图5的校正系数计算部件所计算的每一频率的校正系数的实例， 其中，麦克风距离为2cm，不存在空间假频；图7说明了针对图5的校正系数计算部件所计算的每一频率的校正系数的实例， 其中，麦克风距离为20cm，存在空间假频；图8概要性地说明了沿45°方向存在为一位女性讲话者的噪音源；图9说明了针对图5的校正系数计算部件所计算的每一频率的校正系数的实例， 其中，麦克风距离为2cm，不存在空间假频，而且存在2个噪音源；图10说明了针对图5的校正系数计算部件所计算的每一频率的校正系数的实例， 其中，麦克风距离为20cm，存在空间假频，而且存在2个噪音源；图11概要性地说明了沿45°方向存在为一位女性讲话者的噪音源，并且沿-30° 方向存在为一位男性讲话者的另噪音源；图12和图13说明了第一方法，其中，为把系数改变为能够抑制出现在某一特定频率的峰值，沿频率方向平滑其中出现空间假频的频带中的系数；图14说明了第二方法，其中，为把系数改变为能够抑制出现在某一特定频率的峰值，把其中出现空间假频的频带中的系数置换为1 ；图15为流程图，说明了图1中所示校正系数计算部件的处理规程
图16为描述根据此处所公开技术第二实施例的声音输入系统的配置实例的结构图；图17为条形图，说明了噪音的声源数目与相关系数之间关系的实例；图18说明了针对图16中所示相关系数计算部件所计算的每一频率的校正系数的实例，其中，沿45°方向存在噪音源，麦克风距离为2cm;图19概要性地说明了沿45°方向存在的噪音源；图20说明了针对图16中所示相关系数计算部件所计算的每一频率的校正系数的实例，其中，沿不同方向存在多个噪音源，麦克风距离为2cm;图21概要性地描述了沿不同方向存在的多个噪音源；图22说明了针对图16中所示相关系数计算部件所计算的每一频率的校正系数在不同的帧之间随机变化的情况；图23说明了根据作为周围噪音声源数目信息的相关系数确定被平滑帧数目时所使用的被平滑帧数目计算函数的实例；
图对说明了沿帧或者时间方向平滑针对图16中所示校正系数计算部件所计算的校正系数，以获得被改变的校正系数的情况；图25为流程图，说明了图16中所示周围噪音状态估计部件和校正系数改变部件的处理规程；图沈为描述根据此处所公开技术第三实施例的声音输入系统的配置实例的结构图；图27为流程图，说明了图沈中所示校正系数改变部件、周围噪音状态估计部件以及校正系数改变部件的处理规程；图观为描述根据此处所公开技术第四实施例的声音输入系统的配置实例的结构图；图四为描述图观中所示目标声音检测部件的结构图；图30说明了图四的目标声音检测部件的动作原理；图31为描述以往噪音去除装置的配置实例的结构图；图32A和32B说明了图31的噪音去除装置校正之前和之后针对目标声音加重的方向特性和针对噪音估计的方向特性的实例；图33说明了出现空间假频情况下过滤器的方向特性的实例；图34说明了目标声源周围存在大量噪音源的情况。
具体实施例方式以下，将描述所公开技术的优选实施例。应该加以注意的是，将按下列次序进行描述。1.第一实施例
2.第二实施例
3.第三实施例
4.第四实施例
5.修改
<1.第一实施例声音输入系统的配置实例图1描述了根据所公开技术第一实施例的声音输入系统的配置实例。参照图1，所示的声音输入系统100使用安装在噪音取消耳机左右耳机部分中的用于噪音取消的麦克风，执行声音输入。声音输入系统100包括一对儿麦克风IOla和10lb、模拟到数字(A/D)转换器102、 帧划分部件103、快速傅里叶变换(FFT)部件104、目标声音加重部件105、以及噪音估计部件或者目标声音抑制部件106。声音输入系统100还包括校正系数计算部件107、校正系数改变部件108、后过滤部件109、反快速傅里叶变换(IFFT)部件110、以及波形合成部件 111。麦克风IOla和IOlb收集周围声音，以产生相应的观察信号。根据一段预定的距离、按麦克风IOla和IOlb之间相互并列的关系设置麦克风IOla和101b。在本实施例中， 麦克风IOla和IOlb为安装在噪音取消耳机的左右耳机部分中的噪音取消麦克风。
A/D转换器102把麦克风IOla和IOlb所产生的观察信号从模拟信号转换为数字信号。为了允许针对每一帧对观察信号进行处理，帧划分部件103把转换为数字信号之后的观察信号划分为具有预定的长度的帧，即，分帧观察信号。快速傅里叶变换(FFT)部件 104针对帧划分部件103所产生的分帧信号执行快速傅里叶变换(FFT)过程，以将它们转换为频率域中的频谱X(f，t)。此处，(f，t)代表第f个频率的帧t的频率频谱。具体地讲，f 代表频率，t代表时间索引。目标声音加重部件105执行针对麦克风IOla和IOlb的观察信号的目标声音加重过程，以针对每一帧、针对每一频率生成相应的目标声音估计信号。参照图2，目标声音加重部件105产生其中由Xl (f，t)表示麦克风IOla的观察信号和由X2(f，t)表示麦克风IOlb 的观察信号的目标声音估计信号Z(f，t)。作为目标声音加重过程，例如，目标声音加重部件105可以使用已为人们所熟悉的DS(延迟与求和)方法、自适应束形成器过程。DS是一种用于把输入于麦克风IOla和IOlb的信号的相位调整至目标声源方向的技术。麦克风IOla和IOlb的提供旨在用于噪音取消耳机左右耳机部分中的噪音取消，当从麦克风IOlb看过去时，可以看出把用户的嘴无误地导向了前方。为此，在使用DS过程的情况下，目标声音加重部件105执行观察信号Xl (f, t)和观察信号X2(f，t)的加法过程，然后根据以下给出的表达式C3)对所得之和做除法，以产生目标声音估计信号Z (f，t) Z (f, t) = IX1 (f, t) +X2 (f, t)} /2 ... (3)应该加以注意的是，DS是一种称为固定束形成器的技术，其改变输入信号的相位， 以控制方向特性。如果预先知道麦克风距离，则为产生以上所描述的目标声音估计信号 Z(f，t)，目标声音加重部件105也可以使用诸如自适应束形成器过程等的过程取代DS过程。参照图1，噪音估计部件或者目标声音抑制部件106针对麦克风IOla和IOlb的观察信号执行噪音估计过程，以针对每一帧中的每一频率产生噪音估计信号。噪音估计部件 106估计除为用户的话音的目标声音之外的、为噪音的声音。换句话说，噪音估计部件106 执行仅去除目标声音同时保留噪音的过程。参照图3，噪音估计部件106确定其中由Xl (f，t)表示麦克风IOla的观察信号和由X2(f，t)表示麦克风IOlb的观察信号的噪音估计信号N(f，t)。作为其噪音估计过程， 噪音估计部件106使用空束形成器(NBF)过程、自适应束形成器过程。如以上所描述的，麦克风IOla和IOlb为以上所描述的安装在噪音取消耳机的左右耳机部分中的噪音取消麦克风，当从麦克风IOla和IOlb看过去时，可以看出把用户的嘴无误地导向了前方。因此，在使用NBF过程的情况下，噪音估计部件106执行观察信号Xl (f， t)和观察信号X2(f，t)之间的减法过程，然后根据以下给出的表达式(4)把所得之差除以 2，以产生噪音估计信号N(f，t)N(f, t) = {Xl(f, t)-X2(f, t)}/2 . . . (4)应该加以注意的是，NBF是一种称为固定束形成器的技术，其改变输入信号的相位，以控制方向特性。在预先知道麦克风距离的情况下，为产生以上所描述的噪音估计信号 N(f, t)，噪音估计部件106也可以使用诸如自适应束形成器过程的过程取代NBF过程。回过头来参照图1，后过滤部件109使用噪音估计部件106所获得的噪音估计信号N(f，t)，通过后过滤过程，去除余留在目标声音加重部件105所获得的目标声音估计信号Z(f，t)中的噪音分量。换句话说，后过滤部件109根据目标声音估计信号Z(f，t)和噪音估计信号N(f，t)，产生噪音抑制信号Y(f，t)如在图4中所看到的。后过滤部件109使用诸如频谱缩减方法或者MMSE-STSA方法的已知技术产生噪音抑制信号 Y (f，t)。例如，S. F. Boll 的"Suppression of acoustic noise in speech using spectral subtraction，，(IEEE论文集，Acoustics，Speech，and Signal Processing, ^ 27, 编号2，第113 120页，1979年)中公开了所述频谱缩减方法。而Y. Ephraim和D. Malah StJ “Speech enhancement using a minimum mean-square error short-time spectral amplitude estimator，，(IEEE 论文集,Acoustics, Speech, and Signal Processing,卷 32, 编号6，第1109 1121页，1984年)中公开了 MMSE-STSA方法。回过头来参照图1，校正系数计算部件107针对每一帧中的每一频率计算校正系数β (f，t)。这一校正系数β (f，t)用于校正以上所描述的后过滤部件109所执行的后过滤过程，即，把余留在目标声音估计信号Z(f，t)中的噪音分量的增益和噪音估计信号N(f， t)的增益针对对方互相加以调整。参照图5，校正系数计算部件107根据目标声音加重部件 105所产生的目标声音估计信号Z (f，t)和噪音估计部件106所产生的噪音估计信号N(f， t)，针对每一帧中的每一频率计算校正系数β (f，t)。在本实施例中，校正系数计算部件107根据下列表达式(5)计算校正系数β (f， t)
权利要求
1.一种噪音去除装置，包含目标声音加重部件，其适合于针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程， 以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率，根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将由所述后过滤部件执行的后过滤过程；以及校正系数改变部件，其适合于改变所述校正系数计算部件所计算的校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以便在某一特定频率出现的峰值得到抑制。
2.根据权利要求1所述的噪音去除装置，其中，在遭受空间假频的频带中，所述校正系数改变部件沿频率方向平滑所述校正系数计算部件所计算的校正系数，以产生针对这些频率的改变的校正系数。
3.根据权利要求1所述的噪音去除装置，其中，所述校正系数改变部件将所述遭受空间假频的频带中的这些频率的校正系数改变为1。
4.根据权利要求1所述的噪音去除装置，还包含目标声音间隔检测部件，其适合于根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号检测其中存在目标声音的间隔；根据所述目标声音间隔检测部件所产生的目标声音间隔信息，在其中不存在目标声音的间隔中进行校正系数的计算。
5.根据权利要求4所述的噪音去除装置，其中，所述目标声音检测部件确定目标声音估计信号和噪音估计信号之间的能量比率，并且在所述能量比率高于一极限值时，断定当前间隔为目标声音间隔。
6.根据权利要求1所述的噪音去除装置，其中，所述校正系数计算部件根据下列表达式，使用针对第f频率的帧t的目标声音估计信号Z(f，t)和噪音估计信号N(f，t)以及针对第f频率的帧t-Ι的校正系数β (f，t-1)，计算第f频率的帧t的校正系数β (f，t)
7.一种噪音去除方法，包含针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号； 使用所述噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在目标声音估计信号中的噪音分量；针对每一频率，根据所述目标声音估计信号和所述噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将被执行的后过滤过程；以及改变所述校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以便在某一特定频率出现的峰值得到抑制。
8.一种噪音去除装置，包含目标声音加重部件，其适合于针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程， 以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率，根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将由所述后过滤部件执行的后过滤过程；以及周围噪音状态估计部件，其适合于处理所述第一和第二麦克风的观察信号，以产生周围噪音的声源数目信息；以及校正系数改变部件，其适合于根据所述周围噪音状态估计部件所产生的周围噪音的声源数目信息，沿帧方向平滑所述校正系数计算部件所计算的校正系数，以致被平滑的帧的数目随声源的数目的增加而增加，以产生针对各帧的改变的校正系数。
9.根据权利要求8所述的噪音去除装置，其中，所述周围噪音状态估计部件计算所述第一和第二麦克风的观察信号的相关系数，并且把所计算的相关系数用作周围噪音的声源数目信息。
10.根据权利要求8所述的噪音去除装置，还包含目标声音间隔检测部件，其适合于根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号检测其中存在目标声音的间隔；校正系数计算部件，根据所述目标声音间隔检测部件所产生的目标声音间隔信息，执行在其中不存在目标声音的间隔中的校正系数的计算。
11.根据权利要求10所述的噪音去除装置，其中，所述目标声音检测部件确定目标声音估计信号和噪音估计信号之间的能量比率，并且在所述能量比率高于一极限值时，断定当前间隔为目标声音间隔。
12.根据权利要求8所述的噪音去除装置，其中，所述校正系数计算部件根据下列表达式，使用针对第f频率的帧t的目标声音估计信号Z(f，t)和噪音估计信号N(f，t)以及针对第f频率的帧t-Ι的校正系数β (f，t-1)，计算第f频率的帧t的校正系数β (f，t)/ (/, t) = {a-/ (/, -1)} +1(1 -岭 I^j其中，α为平滑系数。
13.一种噪音去除方法，包含针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号；使用所述噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在目标声音估计信号中的噪音分量；针对每一频率，根据所述目标声音估计信号和所述噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将被执行的后过滤过程；以及处理所述第一和第二麦克风的观察信号，以产生周围噪音的声源数目信息；以及根据所述周围噪音的声源数目信息，沿帧方向平滑所述校正系数，以致被平滑的帧的数目随声源的数目的增加而增加，以产生针对各帧的改变的校正系数。
14.一种噪音去除装置，包含目标声音加重部件，其适合于针对按互相之间预定的空间关系设置的第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对所述第一和第二麦克风的观察信号执行噪音估计过程， 以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号通过后过滤过程去除余留在所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率，根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号，计算校正系数，用于校正将由所述后过滤部件执行的后过滤过程；以及第一校正系数改变部件，其适合于改变所述校正系数计算部件所计算的校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以便在某一特定频率出现的峰值得到抑制；周围噪音状态估计部件，其适合于处理所述第一和第二麦克风的观察信号，以产生周围噪音的声源数目信息；以及第二校正系数改变部件，其适合于根据所述周围噪音状态估计部件所产生的周围噪音的声源数目信息，沿帧方向平滑所述校正系数计算部件所计算的校正系数，以致被平滑的帧的数目随声源的数目的增加而增加，以产生针对各帧的改变的校正系数。
15.根据权利要求14所述的噪音去除装置，其中，在遭受空间假频的频带中，所述校正系数改变部件沿频率方向平滑所述校正系数计算部件所计算的校正系数，以产生针对这些频率的改变的校正系数。
16.根据权利要求14所述的噪音去除装置，其中，所述校正系数改变部件将所述遭受空间假频的频带中的这些频率的校正系数改变为1。
17.根据权利要求14所述的噪音去除装置，所述周围噪音状态估计部件计算所述第一和第二麦克风的观察信号的相关系数，并且把所计算的相关系数用作周围噪音的声源数目 fn息ο
18.根据权利要求14所述的噪音去除装置，还包含目标声音间隔检测部件，其适合于根据所述目标声音加重部件所产生的目标声音估计信号和所述噪音估计部件所产生的噪音估计信号检测其中存在目标声音的间隔；校正系数计算部件，根据所述目标声音间隔检测部件所产生的目标声音间隔信息，执行在其中不存在目标声音的间隔中的校正系数的计算。
19.根据权利要求18所述的噪音去除装置，其中，所述目标声音检测部件确定目标声音估计信号和噪音估计信号之间的能量比率，并且在所述能量比率高于一极限值时，断定当前间隔为目标声音间隔。
20.根据权利要求14所述的噪音去除装置，其中，所述校正系数计算部件根据下列表达式，使用针对第f频率的帧t的目标声音估计信号Z(f，t)和噪音估计信号N(f，t)以及针对第f频率的帧t-Ι的校正系数β (f，t- )，计算第f频率的帧t的校正系数β (f，t)
全文摘要
本发明涉及一种噪音去除装置，包括目标声音加重部件，其适合于针对第一和第二麦克风的观察信号执行目标声音加重过程，以产生目标声音估计信号；噪音估计部件，其适合于针对观察信号执行噪音估计过程，以产生噪音估计信号；后过滤部件，其适合于使用噪音估计信号去除余留在目标声音估计信号中的噪音分量；校正系数计算部件，其适合于针对每一频率，根据目标声音估计信号和噪音估计信号计算校正后过滤过程的校正系数；以及校正系数改变部件，其适合于改变校正系数中属于遭受空间假频的频带的校正系数，以致能够抑制在某一特定频率出现的峰值。
文档编号H04R3/02GK102404671SQ20111025582
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年9月7日
发明者关矢俊之, 大迫庆一, 安部素嗣, 难波隆一 申请人:索尼公司