噪音抑制裝置製造方法
2023-08-05 01:40:51
噪音抑制裝置製造方法
【專利摘要】概率密度函數控制部(7)求出與輸入信號是像聲音還是像噪音的樣式對應的概率密度函數、即與聲音區間以及噪音區間中的聲音信號的分布狀態適合的概率密度函數，抑制量計算部(8)使用該概率密度函數來計算譜抑制量。
【專利說明】噪音抑制裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及對重疊於輸入信號的背景噪音進行抑制的噪音抑制裝置。
【背景技術】
[0002] 伴隨近年來的數位訊號處理技術的發展，利用便攜電話進行的室外的聲音通話、 汽車內的免提聲音通話、以及基於聲音識別的免提操作得到廣泛普及。實現這些功能的裝 置在高噪音環境下使用的情況較多，所以背景噪音也與聲音一起被輸入到麥克風，導致通 話聲音的劣化以及聲音識別率的降低等。因此，為了實現舒適的聲音通話以及高精度的聲 音識別，需要對混入到輸入信號中的背景噪音進行抑制的噪音抑制裝置。
[0003] 作為以往的噪音抑制裝置，例如有如下方法：將時域的輸入信號變換為作為頻域 的信號的功率譜，使用輸入信號的功率譜以及根據輸入信號而另行推測出的推測噪音譜， 假設為聲音譜遵從超高斯分布（super Gaussian distribution)、且噪音譜遵從高斯分布， 通過MAP(後驗概率最大化）推測法來計算用於抑制噪音的抑制量，使用所得到的抑制量而 對輸入信號進行功率譜的振幅抑制，將抑制了振幅的功率譜和輸入信號的相位譜變換到時 域而得到噪音抑制信號（例如，參照非專利文獻1)。
[0004] 而且，作為現有技術，公開了例如專利文獻1。在該以往的噪音抑制裝置中， 對利用統計分布模型來近似頻率譜中包含的聲音譜的實部以及虛部的每一個的出現概 率從而導出的聲音譜的推測式進行偏微分而設為零，並且依照把將相位譜設為Φ時的 coset Ι + Ι--ηΦ |近似為常數的運算式來計算噪音抑制量，從而實現了高品質的噪音抑制 裝直。
[0005] 另外，作為其他現有技術，例如有如下方法：利用組合了多個概率密度函數的混合 分布模型來近似聲音譜和噪音譜的出現概率，從而進行高精度的噪音抑制（例如，參照非 專利文獻2)。
[0006] 專利文獻1 :日本特開2005-202222號公報（第6?11頁、圖1)
[0007] 非專利文獻 1 :T. Lotter，Ρ. Vary，"Speech Enhancement by MAP Spectral Amplitude Estimation Using a Super-Gaussian Speech Model"， EURASIP Journal on Applied Signal Processing, pp. 1110-1126, No. 7,2005
[0008] 非專利文獻2 :藤本、有木、"GMM i EM 7 5 U < A f用^ t加法性雑音及t/乗法 性歪A 〇抑圧"（"使用了 GMM和EM算法的加法性噪音以及乘法性失真的抑制"）、電子情 報通信學會技術報告（電子信息通信學會技術報告）、SP2003 - 117、pp. 25 - 30、2003年 12月
【發明內容】
[0009] 在上述以往方法中，有以下敘述的課題。
[0010] 在上述非專利文獻1公開的以往的噪音抑制裝置中，決定概率密度函數的分布形 狀的參數是1個，另外該參數不依賴於輸入信號的樣式而是固定的，所以存在如下課題：針 對各種輸入信號，噪音抑制量的推測精度低。
[0011] 另外，在上述專利文獻1公開的以往的噪音抑制裝置中，為了決定概率密度函數 的分布形狀而使用了輸入信號的相位譜，所以為了進行高品質的噪音抑制，需要高精度地 分析聲音信號的相位譜。另外，不使定義分布形狀的參數（在該文獻中稱為用於近似的設 定值λ)根據輸入信號的樣式來變化而是固定，所以存在如下課題：在作為輸入信號的聲 音以及噪音發生超過用於近似的設定值那樣的變動等引起了設想外的急劇的變動的情況 下，噪音抑制量的推測無法追蹤。
[0012] 另外，在上述非專利文獻2公開的以往的噪音抑制裝置中，通過使用組合了多個 概率密度函數的混合分布模型而能夠實現高精度的噪音抑制，但存在需要龐大的處理量的 課題。
[0013] 本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於通過簡便的處理來提供高品質 的噪音抑制裝置。
[0014] 本發明的噪音抑制裝置具備概率密度函數控制部，該概率密度函數控制部分析輸 入信號，計算表示輸入信號是像聲音還是像噪音的第一指標，根據該第一指標來控制對聲 音的分布狀態進行定義的概率密度函數，噪音抑制裝置除了功率譜和噪音推測譜以外，還 使用概率密度函數來計算抑制量。
[0015] 根據本發明，使用根據表示輸入信號是像聲音還是像噪音的第一指標進行了控制 的概率密度函數，計算用於抑制噪音的抑制量，從而能夠通過簡便的處理來進行不存在噪 音區中的不協調感、並且聲音的失真也少的高品質的噪音抑制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是示出本發明的實施方式1的噪音抑制裝置的結構的框圖。
[0017] 圖2是示出實施方式1中的概率密度函數控制部的內部結構的框圖。
[0018] 圖3是說明實施方式1中的概率密度函數的變化的曲線圖。
[0019] 圖4是示出本發明的實施方式2的噪音抑制裝置的結構的框圖。
[0020] 圖5是示出實施方式2中的概率密度函數控制部的內部結構的框圖。
[0021] 圖6是示意地示出實施方式2中的由周期分量推測部推測的聲音的諧波構造的檢 測方法的曲線圖。
[0022] 圖7是示意地示出實施方式2中的由周期分量推測部推測的聲音的諧波構造的校 正方法的曲線圖。
[0023] 圖8是示出實施方式2中的在加權SN比計算部計算第一加權後驗SN比時使用的 非線性函數的曲線圖。
[0024] 圖9是實施方式2的噪音抑制裝置的輸出結果的一個例子，示出不進行後驗SN比 (posteriori SN ratio)的加權的情況。
[0025] 圖10是實施方式2的噪音抑制裝置的輸出結果的一個例子，示出進行後驗SN比 的加權的情況。
[0026] 圖11是示出本發明的實施方式4的噪音抑制裝置的結構的框圖。
[0027](符號說明）
[0028] 1 :輸入端子；2 :傅立葉變換部；3 :功率譜計算部；4 :聲音/噪音區間判定部；5 : 噪音譜推測部；6 :SN比計算部；7、7a、7b :概率密度函數控制；8 :抑制量計算部；9 :譜抑制 部；10 :逆傅立葉變換部；11 :輸出端子；71 :第二SN比計算部；72 :控制係數計算部；73 :周 期分量推測部；74 :權重係數計算部；75 :加權SN比計算部。
【具體實施方式】
[0029] 以下，為了更詳細地說明本發明，依照附圖來說明用於實施本發明的方式。
[0030] 實施方式1.
[0031] 圖1是示出本實施方式1的噪音抑制裝置的整體結構的框圖。本實施方式1的噪 音抑制裝置包括輸入端子1、傅立葉變換部2、功率譜計算部3、聲音/噪音區間判定部4、噪 音譜推測部5、SN比計算部6、概率密度函數控制部7、抑制量計算部8、譜抑制部9、逆傅立 葉變換部10、輸出端子11。
[0032] 以下，根據附圖，說明該噪音抑制裝置的動作原理。
[0033] 首先，在對通過麥克風（未圖示）等而取入的聲音、音樂等進行了 A/D(模擬/數 字）變換之後，按照規定的採樣頻率（例如，8kHz)進行採樣，並且按照幀單位（例如，10ms) 進行分割，並經由輸入端子1輸入到本實施方式1的噪音抑制裝置。
[0034] 傅立葉變換部2在對輸入信號附加了例如漢寧窗之後，例如如下式（1)那樣進行 256點的快速傅立葉變換，從時域的信號x(t)變換為作為頻域的信號的譜分量Χ(λ，k)。
[0035] X ( λ , k) = FT [X (t) ] (1)
[0036] 此處，t表不米樣時間，λ表不對輸入信號進行了巾貞分割時的巾貞編號，k表不對譜 的頻帶的頻率分量進行指定的編號（以下稱為譜編號），FT[ ·]表示傅立葉變換處理。
[0037] 在功率譜計算部3中，使用下式（2)，根據輸入信號的譜分量Χ(λ，k)得到功率譜 Υ(λ，k)。
[0038]
【權利要求】
1. 一種噪音抑制裝置，將時域的輸入信號變換為作為頻域的信號的功率譜，使用所述 功率譜以及根據所述輸入信號另行推測出的推測噪音譜來計算用於抑制噪音的抑制量，根 據所述抑制量來進行所述功率譜的振幅抑制，並將該振幅抑制了的功率譜變換到時域而得 到噪音抑制信號，其特徵在於， 具備概率密度函數控制部，該概率密度函數控制部分析所述輸入信號，計算表示所述 輸入信號是像聲音還是像噪音的第一指標，並根據該第一指標來控制對聲音的分布狀態進 行定義的概率密度函數， 除了所述功率譜和所述噪音推測譜以外，還使用所述概率密度函數來計算所述抑制 量。
2. 根據權利要求1所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述概率密度函數控制部具有： SN比計算部，推測所述輸入信號的按頻率的SN比；以及 控制係數計算部，將由所述SN比計算部推測出的SN比用於所述第一指標，控制所述概 率密度函數。
3. 根據權利要求2所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述概率密度函數控制部具有加權SN比計算部，該加權SN比計算部根據表示所述輸 入信號是像聲音還是像噪音的第二指標，對所述按頻率的SN比進行加權， 所述控制係數計算部將由所述加權SN比計算部計算出的加權SN比用於所述第一指 標，控制所述概率密度函數。
4. 根據權利要求3所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述第二指標是使用所述輸入信號的功率譜和推測噪音譜計算出的SN比、根據所述 輸入信號的功率譜所判定的聲音區間和噪音區間的判定結果、以及對所述輸入信號中的聲 音的諧波構造進行分析而得到的分析結果中的至少一個。
5. 根據權利要求3所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述概率密度函數控制部具有權重係數計算部，該權重係數計算部根據所述輸入信號 的樣式，控制所述加權SN比計算部的加權的強度。
6. 根據權利要求3所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述概率密度函數控制部具有權重係數計算部，該權重係數計算部按頻率來控制所述 加權SN比計算部的加權的強度。
7. 根據權利要求1所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述概率密度函數控制部具有： 周期分量推測部，分析所述輸入信號中的聲音的諧波構造；以及 控制係數計算部，將所述周期分量推測部的分析結果用於所述第一指標，控制所述概 率密度函數。
8. 根據權利要求4所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述第二指標是使用所述輸入信號中的、SN比高於規定的閾值的頻帶的信號分量而計 算出的。
9. 根據權利要求3所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述概率密度函數控制部具有周期分量推測部，該周期分量推測部分析所述輸入信號 中的聲音的諧波構造， 所述加權SN比計算部將所述周期分量推測部的分析結果用於所述第二指標，進行以 增大所述輸入信號的功率譜的峰值部分的SN比的方式加權、以減小該功率譜的谷值部分 的SN比的方式加權中的至少某一方。
10.根據權利要求2所述的噪音抑制裝置，其特徵在於， 所述控制係數計算部使用規定的頻帶的平均SN比，在該頻帶中總體地控制所述概率 密度函數。
【文檔編號】G10L21/0208GK104067339SQ201280067805
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年2月10日 優先權日:2012年2月10日
【發明者】古田訓 申請人:三菱電機株式會社