一種消除音樂噪聲的方法、裝置及系統的製作方法

2023-04-24 18:50:56

專利名稱：一種消除音樂噪聲的方法、裝置及系統的製作方法
技術領域：
本發明實施例涉及語音通信技術領域，尤其涉及一種消除音樂噪聲的方法、裝置 及系統。
背景技術：
非平穩噪聲的幅度存在隨機的異常波動，可利用基於幅度譜估計的噪聲抑制算法 進行噪聲抑制。在對噪聲進行幅度譜估計的過程中，如果某頻率的噪聲分量較大，則會導致 估計結果不準確，將一部分噪聲保留下來，在頻譜上呈現隨機的尖峰，在聽覺上則形成有節 奏的起伏、類似音樂的殘留噪聲，故稱為「音樂噪聲」。現有一種基於音樂噪聲後處理濾波的噪聲抑制技術，該技術利用噪聲抑制的後處 理技術來消除非平穩噪聲抑制過程中產生的音樂噪聲。該技術的實現方式是在對非平穩噪 聲降噪後進行音樂噪聲的檢測，然後對檢測到的產生音樂噪聲的關鍵頻帶進行後處理，以 消除音樂噪聲。發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在如下問題經過降噪處理後的非平穩噪聲會失去原有的統計特性，使得殘餘的音樂噪聲特徵 與語音信號的特徵相似，導致音樂噪聲檢測精度低，進而無法很好地消除音樂噪聲。

發明內容
本發明的實施例提供了一種消除音樂噪聲的方法、裝置及系統，從而有效消除音 樂噪聲。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種消除音樂噪聲的方法，包括計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比；當所述信噪比滿足設定閾值時，對所述含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修 正；利用修正後的幅度譜估計參數對所述含噪語音信號進行基於幅度譜估計的噪聲 抑制。一種消除音樂噪聲的裝置，包括信噪比計算模塊，用於計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比；參數修正模塊，用於當所述計算模塊計算得到的信噪比滿足設定閾值時，對所述 含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正；參數發送模塊，用於將所述參數修正模塊處理後的幅度譜估計參數發送給基於幅 度譜估計的噪聲抑制器。一種消除音樂噪聲的系統，包括音樂噪聲消除裝置和噪聲抑制器所述音樂噪聲消除裝置用於計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比當所述信噪比 滿足設定閾值時，對所述含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正，並將修正後的幅度譜估計參數發送給所述噪聲抑制器；所述噪聲抑制器用於利用所述噪聲抑制器發送的修正後的幅度譜估計參數對所 述含噪語音信號進行基於幅度譜估計的噪聲抑制。由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例中，由於在進行 噪聲抑制之前，對含噪語音信號進行檢測，檢測出可能產生音樂噪聲的含噪語音信號並對 其進行幅度譜估計參數的修正，從而提高了音樂噪聲檢測的精度，進而有效消除音樂噪聲。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還 可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的處理過程示意圖；圖2為本發明具體實施例提供的處理過程示意圖；圖3為本發明實施例提供的裝置結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的系統結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。發明人經過大量試驗分析，發現產生音樂噪聲的非平穩噪聲具備如下特徵在頻 域上，產生音樂噪聲的非平穩噪聲分布在低頻帶(低頻帶的上限頻率範圍在800赫茲 1100赫茲)；在時域上，非平穩噪聲在出現異常波動時會因為幅度譜估計不準確而產生音 樂噪聲。以下表1中8000赫茲採樣的語音信號的子頻帶劃分為例
125-2501250-1437.5250-3751437. 5-1687. 5375-5001687. 5-1937. 5500-6251937. 5-2250625-7502250-2625750-8752625-3062. 5875-1062. 53062. 5-35001062.5-12503500-4000其中，含噪語音信號分布在0 4000赫茲，將含噪語音信號按表1所示劃分為16 個子頻帶，則前7個子頻帶為低頻帶(即低頻帶範圍在0 1062. 5赫茲)。本發明實施例提供一種音樂噪聲消除方法，基於上述非平穩噪聲的特徵，在進行 噪聲抑制之前，對輸入的含噪語音信號進行特徵檢測，以判斷是否會產生音樂噪聲，並對可 能產生音樂噪聲的含噪語音信號進行幅度譜估計的修正後作噪聲抑制處理。如圖1所示， 該方法包括S101、計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比；S102、如果該信噪比滿足設定閾值，則認為上述含噪語音信號將會產生音樂噪聲， 對該含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正；S103、利用修正後的幅度譜估計參數對該含噪語音信號進行基於幅度譜估計的噪 聲抑制。上述處理過程中，如果該信噪比不滿足設定閾值，則認為上述含噪語音信號不會 產生音樂噪聲，可直接進行噪聲抑制處理。其中，設定閾值包括下限閾值&(取值範圍在 0. 5 1. 5之間)和上限閾值Rh(取值範圍在3. 5 4. 5之間)，信噪比滿足設定閾值是指 該信噪比大於下限閾值&且小於上限閾值&。上述本發明實施例提供的方法，由於在進行噪聲抑制之前，對含噪語音信號進行 檢測，檢測出可能產生音樂噪聲的含噪語音信號並對其進行幅度譜估計參數的修正，從而 提高了音樂噪聲檢測的精度，進而有效消除音樂噪聲。上述本發明實施例中，對含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正。作為舉例而 非限定，基於幅度譜估計的噪聲抑制技術的應用中，上述幅度譜估計參數具體可以包括含 噪語音信號的噪聲能量，和含噪語音信號的增益係數。相應的，可採用平滑濾波的方法對含 噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正，具體包括對上述含噪語音信號的噪聲能量進行 平滑濾波處理；對上述含噪語音信號的增益係數進行平滑濾波處理。以消除噪聲抑制過程 中可能產生的音樂噪聲。其中，修正前的幅度譜估計參數具體是從噪聲抑制器獲取的。下面將對本發明實施例在實際應用過程中的具體實現方式進行詳細的說明。本發明具體實施例提供一種基於幅度譜估計的噪聲抑制應用中，消除音樂噪聲的 方法，其具體處理過程如圖2所示，包括如下操作S201、對輸入的含噪語音信號在低頻帶的信噪比進行計算；信噪比是指上述含噪語音信號中包含的信號能量與噪聲能量的比值，其中，信號 能量和噪聲能量從噪聲抑制器獲取，作為舉例而非限定，在包含子帶劃分模塊、子帶信號能 量估計模塊、語音VAD判決模塊、噪聲能量估計模塊、子帶信噪比計算模塊、子帶增益計算 模塊的子帶噪聲抑制器的應用中，信號能量從子帶噪聲抑制器的子帶信號能量估計模塊， 噪聲能量從子帶噪聲抑制器的噪聲能量估計模塊獲得。第i巾貞含噪語音信號在低頻帶的信 噪比r(i)的計算公式如下r{i) = -fr-0 彡 m < Nl
m
其中，m為第i幀含噪語音信號的子帶序號，在上述子帶噪聲抑制器中，含噪語音 信號被分為16個子帶，子帶劃分方法見表1 ;E。h(m，i)為第i幀含噪語音信號第m個子帶中 的信號能量；4(m，i)為第i幀含噪語音信號第m個子帶中的噪聲能量；隊為低頻子帶的上 限值，發明人經分析獲得的最優隊取值為7 (以表1為例，則對應的頻率為1062. 5赫茲)， m取值範圍是大於等於0且小於隊的整數。S202、判斷S201中計算得到的低頻帶信噪比是否滿足設定閾值，如果滿足，執行 S203，如果不滿足，則執行S205 ；設定閾值包括下限閾值&和上限閾值&，具體可以通過如下判別式判斷上述第i
幀含噪語音信號的低頻帶信噪比是否滿足設定閾值
權利要求
1.一種消除音樂噪聲的方法，其特徵在於，包括計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比；當所述信噪比滿足設定閾值時，對所述含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正；利用修正後的幅度譜估計參數對所述含噪語音信號進行基於幅度譜估計的噪聲抑制。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述信噪比是指所述含噪語音信號中包 含的信號能量與噪聲能量的比值，當所述含噪語音信號以幀為單位時，第i幀含噪語音信 號在低頻帶的信噪比計算公式如下
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述含噪語音信號的非平穩噪聲分布在 低頻帶，所述低頻帶的上限頻率範圍為800 1100赫茲。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該方法還包括通過如下判別式判斷所述 第i幀含噪語音信號的低頻帶信噪比是否滿足設定閾值M ^(O = I1' (["(0< )&&(講<義)， [0,else其中，M_flag(i)取值為1時，表示在經過前1 7個子帶的降噪處理後，第i幀含噪 語音信號將會產生音樂噪聲；M_flag(i)取值為0時，表示第i幀含噪語音信號不會產生音 樂噪聲；條件(rL<r(i) < rH)&&(m < Nl)表示在低頻帶且r(i)大於下限閾值&且小於 上限閾值&。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述信噪比滿足設定閾值是指所述信噪 比大於下限閾值且小於上限閾值，所述下限閾值的取值範圍為0. 5 1. 5，所述上限閾值的 取值範圍為3. 5 4. 5。
6.根據權利要求1 5任意一項所述的方法，其特徵在於，所述對所述含噪語音信號的 幅度譜估計參數進行修正包括對所述含噪語音信號的噪聲能量進行平滑濾波處理；對所述含噪語音信號的增益係數進行平滑濾波處理。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，對所述含噪語音信號的噪聲能量進行平 滑濾波處理包括利用如下公式對第i幀含噪語音信號的子帶噪聲能量進行平滑濾波處 理En (m，i) = (l-a0)En(m, i-l)+a0En(m, i)(若且唯若 M_f lag (i) ==1),EN(m,i)表示經過修正的第i幀含噪語音信號第m個子帶的噪聲能量；&(m，i-l)表示 噪聲能量估計模塊提供的第i_l幀含噪語音信號第m個子帶的噪聲能量；4(m，i)表示噪聲 能量估計模塊提供的第i幀含噪語音信號第m個子帶的噪聲能量；α ^為常量；0 < m <隊；對所述含噪語音信號的增益係數進行平滑濾波處理包括利用如下公式對第i幀含噪 語音信號的子帶增益係數進行平滑濾波處理gCH(m, i) = min(gch(m, i_l), gch (m, i)}gCH(m, i)表示經過修正的第i幀第m個子帶的增益係數；g。h(m，i_l)表示子帶增益計 算模塊提供的第i_l幀第m個子帶的增益係數；g。h(m，i)表示子帶增益計算模塊提供的第 i幀第m個子帶的增益係數。
8.一種消除音樂噪聲的裝置，其特徵在於，包括信噪比計算模塊，用於計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比； 參數修正模塊，用於當所述計算模塊計算得到的信噪比滿足設定閾值時，對所述含噪 語音信號的幅度譜估計參數進行修正；參數發送模塊，用於將所述參數修正模塊處理後的幅度譜估計參數發送給基於幅度譜 估計的噪聲抑制器。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述信噪比計算模塊包括信噪比計算子模塊，用於採用如下公式計算第i幀含噪語音信號在低頻帶的信噪比 Hi)NlYjEchim^)= -0 ^ m < Nl m為第i幀含噪語音信號的子帶序號，E。h(m，i)為第i幀m含噪語音信號第m個子帶中的信號能量；4(m，i)為第i幀含噪語音信號第m個子帶中的 噪聲能量；隊為低頻子帶的上限值。
10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述參數修正模塊包括第一參數修正模塊，用於對所述含噪語音信號的噪聲能量進行平滑濾波處理； 第二參數修正模塊，用於對所述含噪語音信號的增益係數進行平滑濾波處理。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第一參數修正模塊包括第一參 數修正子模塊，用於利用如下公式對第i幀含噪語音信號的子帶噪聲能量進行平滑濾波處 理En (m，i) = (l-a0)En(m, i-l) + a0En(m, i)(若且唯若 M_f lag (i) ==1), 其中，&(m，i)表示經過修正的第i幀含噪語音信號第m個子帶的噪聲能量；4(m，i-l) 表示噪聲能量估計模塊提供的第i_l幀含噪語音信號第m個子帶的噪聲能量；4(m，i)表示 噪聲能量估計模塊提供的第i幀含噪語音信號第m個子帶的噪聲能量；α ^為常量；0 < m <NL ；所述第二參數修正模塊包括第二參數修正子模塊，用於利用如下公式對第i幀含噪 語音信號的子帶增益係數進行平滑濾波處理 gCH (m，i) = min {gch (m, i_l), gch (m, i)},其中，^(m，i)表示經過修正的第i幀第m個子帶的增益係數；g。h(m，i-l)表示子帶增 益計算模塊提供的第i_l幀第m個子帶的增益係數；g。h(m，i)表示子帶增益計算模塊提供 的第i幀第m個子帶的增益係數。
12.—種消除音樂噪聲的系統，其特徵在於，包括音樂噪聲消除裝置和噪聲抑制器 所述音樂噪聲消除裝置用於計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比當所述信噪比滿足設定閾值時，對所述含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正，並將修正後的幅度譜估計參數發送給所述噪聲抑制器；所述噪聲抑制器用於利用所述噪聲抑制器發送的修正後的幅度譜估計參數對所述含 噪語音信號進行基於幅度譜估計的噪聲抑制。
13.根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述噪聲抑制器還用於向所述音樂噪 聲消除裝置發送未經修正的幅度譜估計參數，所述幅度譜估計參數包括所述含噪語音信 號的噪聲能量，和所述含噪語音信號的增益係數。
全文摘要
一種消除音樂噪聲的方法，包括計算含噪語音信號在低頻帶的信噪比；當所述信噪比滿足設定閾值時，對所述含噪語音信號的幅度譜估計參數進行修正；利用修正後的幅度譜估計參數對所述含噪語音信號進行噪聲抑制。本發明實施例還提供了一種消除音樂噪聲的裝置及系統。由於在進行噪聲抑制之前，對含噪語音信號進行檢測，檢測出可能產生音樂噪聲的含噪語音信號並對其進行幅度譜估計參數的修正，從而提高了音樂噪聲檢測的精度，進而有效消除音樂噪聲。
文檔編號G10L21/02GK102117618SQ20091021521
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者張崇巖, 程榮, 韋春妍 申請人:華為技術有限公司