[发明专利]噪声抑制装置

说明书

本发明涉及在各种噪声环境下使用的声音通信系统和声音确认系统等中抑制目标信号以外噪声的噪声抑制装置。

作为抑制在声音信号上重叠的噪声等目标外信号的噪声抑制装置，例如披露于特开平8-221093号中。它着眼于文献1(Steven F.Boll，“Suppression of Acoustic noise in speech using spectralsubtraction”，IEE ETrans.ASSP，Vol.ASSP-27，No.2，April 1997)中所示的振幅频谱，是基于所谓的频谱减法(SpectralSubtraction：SS)方法的装置。

使用图13来说明在特开平8-221093号中披露的以往的噪声抑制装置的结构。在图13中，101是帧化处理部分，102是开窗口处理部分，103是快速傅立叶变换部分，104是频带分割部分，105是噪声估计部分，106是NR值计算部分，107是Hn值计算部分，108是滤波器处理部分，109是频带变换部分，110是频谱修正部分，111是逆快速傅立叶变换部分，112是重叠加法部分，113是声音信号输入端子，114是声音信号输出端子，114是运算装置，115是输出信号端。此外，作为噪声估计部分105的内部结构，121是RMS计算部分，122是相对能量计算部分，123是最大RMS计算部分，124是估计噪声电平计算部分，125是最大SNR计算部分，126是噪声频谱估计部分。

以下说明以往的噪声抑制装置的工作原理。

在声音信号输入端子113上，输入包括声音和噪声成分的输入声音信号y[t]。该输入信号y[t]例如是抽样频率为FS的数字信号，向帧化处理部分101传送，帧长度被分割成每个FL抽样的帧，进行对以下各帧的处理。

在开窗口处理部分102中，在快速傅立叶变换处理部分103的计算之前，对于由帧化处理部分101传送的各帧化信号y_frame[j，k]进行开窗口处理。但是，j是抽样号码，k是帧号码。

在快速傅立叶变换部分103中，例如实施256点的快速傅立叶变换，将获得的频率频谱振幅值用频带分割部分104例如分割成18个频带。该频带分割的输入信号频谱Y[w，k]被传送至频谱修正部分110、噪声估计部分105内的噪声频谱估计部分126和Hn值计算部分107。W是频带号码。

接着，在噪声估计部分105中，从帧化信号y_frame[j，k]中区分为噪声和声音，检测噪声和估计的帧，并将估计噪声电平值和最大SN比传送至NR计算部分106。

在RMS计算部分121中，进行每帧的各信号成分的平方平均值的平方根(RMS：均方根)的计算，作为RMS值RMS[k]来输出。

在相对能量计算部分122中，计算、输出与前帧的衰减能量有关的第k帧的相对能量。

在最大RMS计算部分123中，求出后述的估计噪声电平值与信号电平和估计噪声电平之间比的最大值，即求出估算所谓的最大SN比所需要的最大RMS值，作为最大RMS值MaxRMS[k]来输出。

在估计噪声电平计算部分124中，在评价基底噪声或背景噪声电平上最合适的最小RMS值从当前帧的过去5个局部极小值(局部最小值)内的最小值来选择，作为估计噪声电平值MinRMS[k]输出。

在最大SN比计算部分125中，使用最大RMS值MaxRMS[k]和估计噪声值MinRMS[k]，算出最大SN比MaxSNR[k]。

在噪声频谱估计部分126中，使用RMS值RMS[k]、相对能量、估计噪声电平MinRMS[k]、最大RMS值MaxRMS[k]，算出并输出背景噪声频谱的时间平均估计值N[w，k]。

在NR值计算部分106中，算出为避免滤波器响应急剧变化使用的值NR[w，k]。

在Hn值计算部分107中，使用频带分割后的输入信号频谱Y[w，k]、噪声频谱的时间平均估计值N[w，k]和NR值计算部分106输出的NR[w，k]，生成用于从输入信号中除去噪声信号的滤波器Hn[w，k]。其中，生成的滤波器Hn[w，k]，如果噪声成分比声音成分大，那么表示增强抑制的响应，相反地，如果声音成分比噪声成分大，那么表示减弱抑制的响应。

在滤波器处理部分108中，将滤波器Hn[w，k]值在频率轴方向和时间轴方向上进行平滑。对频率轴方向的平滑进行中值滤波处理，对于时间轴方向的平滑来说，仅在声音区间或噪声区间进行AR平滑处理，而对于过度信号来说不进行处理。