[发明专利]使用BARK频带WEINER滤波器和线性衰减的噪声降低和舒适噪声增益控制

说明书

发明领域

本发明涉及音频信号处理，更具体地，涉及用来改善电话中的噪声抑制和舒适噪声的产生的电路。

正如这里使用的那样，“电话”是直接或间接利用得到许可的服务提供商的拨号音的通信设备的通称。同样，“电话”包括桌式电话机(见图1)，无绳电话(见图2)，扬声器电话(见图3)，免持套件(见图4)，以及蜂窝电话(见图5)等。为了简单起见，以电话的上下文描述本发明，但是本发明具有更广的应用；例如，不使用拨号音的通信设备，如射频收发器或内部通话设备。

电话系统中有许多噪声源。某些噪声的起源是有关声音的，而其它噪声源是电子的，如电话网络。正如这里使用的那样，“噪声”指任何无用声，无论无用声是周期的，纯随机的，还是在某处之间。同样，噪声包括背景音乐，除了期望的讲话人的其它人的声音，轮胎噪声，风噪声等。特别地，汽车是噪声环境。

正如广泛定义的那样，噪声包括讲话人的声音的回声。然而，在电话系统中，回声消除是独立处理的，需要建立信号通道的传输特性的模型。此外，当例如频率响应和延迟或相移之类的通道特性改变时，需要改变或修改模型。

尽管并不普遍适用，但是现有技术通常把噪声“抑制”和减少联系起来，把噪声“降低”和衰减或减少增益联系起来。正如这里使用的那样，噪声抑制包括从另一个信号中减去某个信号以降低噪声量。

现有技术的自适应回声消除算法本身不足以完全消除回声。回声消除器引起的建模误差将导致回声消除处理后的残留回声。对于听者而言，残留回声是令人讨厌的。不论是否有背景噪声，残留噪声总是一个问题。即使背景噪声级超过残留回声，残留回声也是令人讨厌的，这是因为在残留噪声到来或离开时，听者很容易感觉得到。在大多数情况中，残留回声与背景噪声的频谱特性不同，从而更容易感觉到残留回声。

人们使用诸如残留回声抑制器和非线性处理器之类的各种技术来消除残留回声。即使残留回声抑制器能够在无噪声的环境中很好地工作，但是需要某些附加信号处理以使此种技术在噪声环境中起作用。在噪声环境中，残留回声抑制器的非线性处理产生所谓的噪声抽吸。在抑制残留噪声时，也会抑制附加的背景噪声，从而导致噪声抽吸。为了减少噪声抽吸引起的令人讨厌的影响，在启用回声抑制器时插入与背景噪声匹配的舒适噪声。

尽管有用于降低噪声并增加舒适噪声的改进系统，但是在长的非语音间隔期间，如在超过300毫秒的间隔期间，问题依然存在。在长的非语音间隔期间，使用基于Bark频带的改进Weiner滤波器的噪声抑制系统不能在不引起音调非自然信号的情况下充分降低噪声。此外，当采用补充方式启用残留回声抑制器和噪声抑制器时，在舒适噪声生成处理期间需要当心，因为舒适噪声是在噪声抑制处理之前进行估计的并且其噪声级与噪声抑制之后的噪声级不同。因此，需要更鲁棒的方法来跟踪噪声抑制算法引起的频谱和噪声级的变化。

利用实际背景噪声的舒适噪声发生器需要花费时间来调整频谱内容，在该时间期间的噪声可能与长的非语音间隔期间的实际背景噪声有着明显的不同。当启动噪声降低时，合成舒适噪声与实际背景噪声不匹配。当改变噪声抑制算法内的增益参数时，很难调整舒适噪声的增益。

本领域的熟练技术人员认识到，在把模拟信号转换成数字形式之后，所有后续操作均可以在一个或多个经过适当编程的微处理器内进行。例如，所用单词“信号”意指模拟信号或数字信号。存储器中的数据，即使是一个比特，也可以是一个信号。同样地，“存储器”涉及功能而不涉及形式。数据是存储在微处理器的寄存器中，还是存储在随机存取存储器中，抑或存储在只读存储器或任何其它类型的存储介质中并不重要。

因此，考虑到上述问题，本发明的目的是增加长的非语音间隔期间的噪声抑制。

本发明的另一个目的是改进舒适噪声和背景噪声的频谱匹配。

本发明的又一个目的是提供基本消除噪声抽吸的舒适噪声发生器。

本发明的另一个目的是提供依赖于噪声降低调整参数的舒适噪声级的动态调整，从而可以消除实时调整。

发明内容