噪聲環境下的語音可懂度測量方法及裝置的製作方法
2023-06-12 17:00:16 2
專利名稱：噪聲環境下的語音可懂度測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及語音可懂度、清晰度、噪聲、消除、噪聲下通信技術，特別涉及噪聲環境下的語音可懂度測量方法及裝置。
背景技術：
在噪聲環境下的語音主要是集中於如何提高可懂度，此對於通信終端音頻性能的一個重要指標。在本發明之前，在噪聲環境下的語音可懂度的客觀測量，想要聽到的語音是和噪聲混疊在一起，因此，首先必須將噪聲和想要聽到的語音分開。現有的處理方法沒法將噪聲和想要的語音分開，存在估計誤差大的缺陷。而且有些語音處理會在噪聲環境下，自動提高接收端的音量和調節接收端語音的頻譜。可懂度直接影響到通信終端的應用效果，是噪聲通信和錄音中質量標準的重要指標。 如果無法進行自動測量，則只能做人為的主觀評估，這樣不僅費時費力，而且不同的人會得出不同的結果，無法準確和客觀。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，研製一種噪聲環境下可懂度的測量方法及裝置。本發明的技術方案是噪聲環境下的語音可懂度測量裝置，其主要技術特徵在於前端分別連接計算機、 喇叭、人工耳、待測通信終端；所述前端有多通道音效卡、信號採集部件、控制部件，多通道音效卡連接喇叭，待測通信終端通過電纜或無線電與前端的信號採集部件連接，控制部件分別連接多通道卡和信號採集部件；所述計算機內存儲有特殊噪聲測試用例和測試計算程序， 計算機連接前端中的控制部件。本發明的另一技術方案是噪聲環境下的語音可懂度測量方法，其主要技術步驟在於(1)將計算機裡儲存的特殊噪聲測試用例通過前端的控制部件發送到前端的多通道音效卡；(2)特殊噪聲測試用例經多通道音效卡發送到喇叭中；(3)前端中的控制部件控制特殊噪聲測試用例在喇叭上的播放時序和音量；(4)前端中信號採集部件測得人工耳中的標準麥克風的接收信號；(5)前端的控制部件將該信號送到計算機；(6)計算機對該信號進行分析計算、處理，從而測量想要語音的在環境噪聲下可懂度。本發明的優點和效果在於有效地將噪聲和想要的語音信號分開，從而提供一個有效、客觀、準確地通信終端的語音可懂度的測量裝置和方法，這樣解決了之前人為的主觀評估通信終端的語音可懂度的方法，保證了準確和客觀。本發明的其他具體優點和效果將在下面繼續說明。
圖1——本發明總體結構方框示意圖。圖2——本發明中測試用例播放和可懂度計算流程示意圖。圖3——本發明環境噪聲測試用例以及遠端信號的播放和人工耳接收信號的錄音次序示意圖。圖4——本發明環境噪聲測試用例以及遠端信號的播放和人工耳接收信號的錄音的另一種實現方法示意圖。圖5——本發明的語音可懂度的計算示意圖。
具體實施例方式本發明的技術思路是環境噪聲的測試用例包含不同的噪聲信號，如餐館、地鐵、火車站、汽車、馬路的噪聲等等。遠端信號的測試用例包含通信的另一端用戶的講話聲，有男生、女生及不同語種等。環境噪聲的測試用例在計算機控制下通過播放器和喇叭功率放大器從喇叭在聲學實驗室裡播放出來作為待測通信終端的環境噪聲。遠端信號的測試用例也是在計算機統一控制下通過傳輸和發射設備發送給待測通信終端。聲學人工耳接收到的信號送入計算機進行信號時間對齊，然後計算語音的可懂度。下面是具體說明。如圖1所示語音可懂度的測量裝置主要有播放噪音的喇叭、前端硬體、(聲學)人工耳和(後端的軟體)計算機組成。喇叭是用來播放噪音的，用以模擬環境中的各種噪聲，前端的硬體主要是用於系統的播放音和錄音及其控制以及信號的採集；具體說，前端包括多通道音效卡、信號採集、控制部件，人工耳用於模擬用戶聽待測通信終端聽筒的語音。後端的軟體運行在計算機中，用於產生、存儲測試用例，並分析計算語音在環境噪聲下的可懂度。具體的一個例子是8個喇叭按照相差45度沿圓周排列，每個喇叭有一個引線，分別連接到裝置的前端的多通道音效卡和控制部件。計算機中的各種噪聲測試用例，通過前端的多通道音效卡、控制部件，在喇叭上播放對應的噪聲來模擬各種環境噪聲。這裡的喇叭根據需要，可以逐一播放噪聲，也可以同時播放噪聲或各種數量的喇叭組合起來播放噪聲。喇叭的數量和擺放排列方式不限於以上的例子，可以有其它的形式。如圖2所示測試用例的具體播放和可懂度計算的流程。1)，前端中的控制部件發出控制信號來控制所設計的特殊噪聲測試用例的播放時序、播放通道和播放音量。2)，所設計的噪聲和遠端語音的測試用例經過前端中的多通道音效卡和喇叭內置或外接的功率放大器，在喇叭中播放出，作為環境噪聲；環境噪聲的測試用例包含不同的噪聲信號，如餐館、地鐵、火車站、汽車、馬路的噪聲等等；遠端信號的測試用例包含通信的另一端用戶的講話聲，有男生、女生及不同語種等。3)，待測通信終端通過其喇叭或受話器發出遠端的語音。4)，人工耳中的標準麥克風接收到遠端的語音和環境噪聲，通過前端的控制部件發送回計算機中。5)，計算機進行時間對齊、分析計算，從而得出測試語音可懂度。如圖3所示本發明中的環境噪聲測試用例以及遠端信號的播放和人工耳接收信號的錄音次序。1)，計算機先通過放噪音的喇叭播放一段環境噪聲，此時不播放任何其他聲音；2)，人工耳中的標準麥克風接收到聲音通過前端發送到計算機中；3)，接著再通過噪音喇叭播放完全一樣的環境噪聲，同時還通過待測物的喇叭或受話器播放待測通信終端的遠端聲音；4)，人工耳中的標準麥克風接收到聲音再通過前端發送到計算機中如圖4所示本發明中環境噪聲測試用例以及遠端信號的播放和人工耳接收信號的錄音的另一種實現方法1)，將所有的播放的次序排列好，即噪聲測試矢量中安排一段環境噪聲，接著一段0值，再接著另一段同樣的噪聲；2)，遠端信號的測試矢量先放一段0值，然後再與第二段環境噪聲的時間上配合放置一段遠端講話；3)，接著再通過噪音喇叭播放環境噪聲，通過待測物的喇叭或受話器播放待測通信終端的遠端聲音；4)，人工耳中的標準麥克風接收到聲音通過前端發送到計算機中。圖5所示本發明中語音可懂度的計算。1)，得到的從人工耳中的標準麥克風傳來的信號，進行劃分、切割，主要的目的是將純噪聲和噪聲與語音混疊的信號分開；2)，進行第一次時間對齊，以消除播放、傳輸及錄音等帶來的延時；3)，將純噪聲的信號作為參考信號，通過自適應濾波將混疊信號中的噪聲消除掉， 只保留遠端的語音信號，即從待測通信終端的聽筒得到的語音信號；4)，用純噪聲來建立心理聲學模型和掩蔽曲線；5)，用前面求出的遠端語音信號計算各頻段功率，並與掩蔽曲線進行比較，計算出各個頻段的信噪比值；6)，再根據各個頻段的信噪比，計算可懂度。本發明的處理方法，如圖2、圖3、圖4、圖5所示1.計算機裡儲存各種噪聲信號和遠端講話聲等測試用例；2.將計算機裡儲存的測試用例發送到前端的多通道音效卡；
3.前端中的控制部件控制噪聲測試用例在喇叭上的播放時序和音量；4.前端的多通道音效卡將測試用例分別發送到多個喇叭中，一個例子是採用8個喇叭，沿圓周等角度排列；5.待測物設置在8個喇叭中間，並在人工耳上或前面，通過電纜或無線電與前端連接；6.計算機先通過8個喇叭播放一段環境噪聲，此時不播放任何其他聲音；7.人工耳中的標準麥克風接收到聲音通過前端發送到計算機中；8.接著還是通過8個喇叭播放完全一樣的環境噪聲，同時也通過待測物的喇叭或受話器播放待測通信終端的遠端聲音；9.人工耳中的標準麥克風接收到聲音再通過前端發送到計算機中；以上步驟6)到9)也可以用10)到12)來實現10.將所有的播放的次序排列好，即噪聲測試矢量中安排一段環境噪聲，接著一段0值，再接著另一段同樣的噪聲；11.遠端信號的測試矢量先放一段0值，然後再與第二段環境噪聲的時間上配合放置一段遠端講話；12.接著再通過8個噪音喇叭播放環境噪聲，通過待測物的喇叭或受話器播放待測通信終端的遠端聲音；13.人工耳中的標準麥克風接收到聲音通過前端發送到計算機中；14.將該信號在計算機中進行時間對齊、分析計算，從而得出語音可懂度。
權利要求
1.噪聲環境下的語音可懂度測量裝置，其特徵在於前端分別連接計算機、喇叭、人工耳、待測通信終端；所述前端有多通道音效卡、信號採集部件、控制部件，多通道音效卡連接喇叭，待測通信終端通過電纜或無線電與前端的信號採集部件連接，控制部件分別連接多通道卡和信號採集部件；所述計算機內存儲有特殊噪聲測試用例和測試計算程序，計算機連接前端中的控制部件。
2.根據權利要求1所述的噪聲環境下的語音可懂度測量裝置，其特徵在於待測通信終端設置在多個喇叭和人工耳中間。
3.根據權利要求1所述的噪聲環境下的語音可懂度測量裝置，其特徵在於喇叭有8個， 按照相差45度沿圓周排列，每個喇叭有一個引線，分別連接到裝置的前端的多通道音效卡、 控制部件。
4.根據前述的噪聲環境下的語音可懂度測量方法，其步驟在於(1)將計算機裡儲存的特殊噪聲測試用例通過前端的控制部件發送到前端的多通道音效卡；(2)特殊噪聲測試用例經多通道音效卡發送到喇叭中；(3)前端中的控制部件控制特殊噪聲測試用例在喇叭上的播放時序和音量；(4)前端中信號採集部件測得人工耳中的標準麥克風的接收信號；(5)前端的控制部件將該信號送到計算機；(6)計算機對該信號進行分析計算、處理，從而測量想要語音的在環境噪聲下可懂度。
5.根據權利要求4所述的噪聲環境下的語音可懂度測量方法，其特徵在於步驟(6)中對信號的分析、處理及計算步驟如下(1)計算機裡儲存各種噪聲信號和遠端講話聲等測試用例；(2)將計算機裡儲存的測試用例發送到前端的多通道音效卡；(3)前端中的控制部件控制噪聲測試用例在喇叭上的播放時序和音量；(4)前端的多通道音效卡將測試用例分別發送到多個喇叭中，一個例子是採用8個喇叭， 沿圓周等角度排列；(5)待測物設置在8個喇叭中間，並在人工耳上或前面，通過電纜或無線電與前端連接；(6)計算機先通過8個喇叭播放一段環境噪聲，此時不播放任何其他聲音；(7)人工耳中的標準麥克風接收到聲音通過前端發送到計算機中；(8)接著還是通過8個喇叭播放完全一樣的環境噪聲，同時也通過待測物的喇叭或受話器播放待測通信終端的遠端聲音；(9)人工耳中的標準麥克風接收到聲音再通過前端發送到計算機中；(10)人工耳中的標準麥克風接收到聲音通過前端發送到計算機中；(11)將該信號在計算機中進行時間對齊、分析計算，從而得出語音可懂度。
全文摘要
本發明涉及涉及噪聲環境下的語音可懂度測量方法及裝置。本發明前端分別連接計算機、喇叭、人工耳、待測通信終端；所述前端有多通道音效卡、信號採集部件、控制部件，多通道音效卡連接喇叭，待測通信終端通過電纜或無線電與前端的信號採集部件連接，控制部件分別連接多通道卡和信號採集部件；所述計算機內存儲有特殊噪聲測試用例和測試計算程序，計算機連接前端中的控制部件。本發明解決了過去人為主觀評估所帶來的費時費力，且不同的人會得出不同的結果以及無法準確和客觀的缺陷。本發明有效地將噪聲和想要的語音信號分開，從而提供一個有效、客觀、準確地通信終端的語音可懂度的測量裝置和方法，保證了準確和客觀。
文檔編號G10L11/00GK102510418SQ20111033639
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者張銘 申請人:聲科科技(南京)有限公司