[发明专利]小阵列麦克风系统、噪声抑制装置及其抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理，特别是涉及一种抑制使用声音识别装置的小 阵列麦克风系统的噪声的方法及装置。

背景技术

近年来，在许多系统(例如免持麦克风、遥控器、汽车定位系统以及电 话服务器服务)中，语音控制、语音输入及语音启动应用变得愈来愈受欢迎。 然而，在现实环境中，由于噪声及干扰的影响，降低了语音识别装置的效能， 而使得现行的语音识别技术无法达到最佳化。为了解决这个问题，已知技术 使用前端噪声抑制程序，提高语音信号，再将提高后的信号输入至语音识别 系统。由于单一麦克风无法有效地处理噪声，特别是频率响应随时间而改变 的噪声，例如其它的声音或是音乐，因此，已知技术利用阵列麦克风(array microphone)，改善语音识别系统在不良环境中的效能。阵列麦克风不仅使用 短暂的光谱信息，还利用空间信息。通过抑制噪声及干扰，使得语音更加清 晰，并提供语音识别装置更精确的声音变化检测。

图1示出了已知适用于语音识别应用的阵列麦克风系统的示意图。系统 100包括设置在不同位置的麦克风112a-112n。为了方便操作，麦克风 112a-112n需相隔距离D。距离D最好是重要信号的频带波长的一半。麦克 风112a-112n接收所需的语音启动、所在环境的噪声以及有害的干扰。放大 器114a-114n用以放大麦克风112a-112n所接收的N个信号。模拟数字转换 器(ADC)116a-116n转换放大器114a-114n所放大的N个信号，因而产生N 个数字信号s₁(n)-s_N(N)。

麦克风112a-112n所接收的N个信号是由不同位置输入的，其代表麦克 风的相对位置。N个数字信号s₁(n)-s_N(N)输入至空间滤波器 (beamformer)118，并通过语音启动检测器122提高单一通道语音。被提高的 单一通道语音信号输入至适应性噪声抑制滤波器120以及语音识别装置 124。适应性噪声抑制滤波器120降低多通道的数字信号s₁(n)-s_N(N)的噪声 成分，用以提高语音成分的信号噪声比(signal to noise ratio；SNR)。空间滤 波器118用以抑制噪声及外部光线的干扰，并提高光线中所需的语音。空间 滤波器118可为一固定的空间滤波器(如delay-and-sum beamformer；延迟总 和空间滤波器)或是适应性空间滤波器(如adaptive sidelobe cancellation beamformer；适应性旁瓣消除空间滤波器)。所述型式的空间滤波器均为本领 域技术人员所熟知。

已知具有语音识别装置的阵列麦克风系统100具有许多缺点，因而降低 效能。第一种缺点为，阵列麦克风系统100无法提供音束内(in-beam)及音束 外(out-of-beam)信号给语音启动检测器。第二种缺点为，麦克风彼此之间的 距离需维持在一最小距离。第三种缺点为，阵列麦克风系统100不具有噪声 抑制控制单元，用以抑制来自不同方向的噪声。第四种缺点为，对于四散的 噪声无法达到最佳效能。

因此，能够有效地消除语音识别系统的噪声的技术，是很令人期待的。

发明内容

本发明提供一种小阵列麦克风系统，用于一语音识别装置，包括：一阵 列麦克风，具有多个麦克风，每一麦克风提供一接收信号；一第一语音启动 检测器，利用所述接收信号提供一第一语音检测信号，用以代表在音束内的 所需语音是否存在；以及一第二语音启动检测器，利用所述接收信号提供一 第二语音检测信号，用以表示当在音束内的所需语音不存在时，在音束外的 噪声是否存在；一参考信号产生器，根据该第一语音检测信号、所述接收信 号以及一音束成型信号，提供一参考信号，其中该参考信号的所需语音已被 抑制；一空间滤波器，根据该第二语音检测信号、该参考信号以及所述接收 信号，提供该音束成型信号，其中该音束成型信号的噪声已被抑制；一多通 道噪声抑制器，用以抑制该音束成型信号的噪声并提供一输出信号；以及一 语音可靠度检测器，提供一可靠度检测信号，用以表示该输出信号的每一次 频带的可靠度，其中，该语音识别装置接收该第一语音检测信号、第二语音 检测信号、该可靠度检测信号以及该输出信号。