[发明专利]噪声抑制方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及数字滤波器设计领域。具体地，本发明涉及设计用于在表示声学记录的信号中进行噪声抑制的数字滤波器的领域。

背景技术

由于自然环境中噪声的普遍存在，现实世界声音记录典型地包含来自各种源的噪声。为了改进声音记录的声音质量，已经开发了各种方法用于减小声音记录的噪声水平。通常，在这种方法中，根据期望频率响应来计算时域噪声抑制滤波器，然后将时域噪声抑制滤波器应用至声音记录。频谱减法是抑制声学记录中的噪声的常用方法。在“Low-distortion spectral subtraction for speech enhancement”，PeterConference Proceedings of Eurospeech，pp.1549-1553，ISSN1018-4074，1995中讨论了用于抑制噪声的频谱减法的不同方面。

可以通过增大所使用的时域噪声抑制滤波器的长度来提高滤波后的声音记录的质量。然而，时域噪声抑制滤波器越长，所需的计算越多。在如电话之类的实时应用中，这尤其成问题。在实时应用中，必须非常迅速地执行滤波，因此计算要求高的滤波器需要较高的处理能力。更快的处理器更加昂贵，并且一般更耗能。因此，需要以不影响计算能力要求的方式来改进声音记录中噪声抑制的质量。

发明内容

本发明所涉及的问题是如何避免声学记录中低频处的噪声衰减依赖于时间而波动的问题。这一问题是通过一种设计数字滤波器配置结构的方法来解决的，所述数字滤波器配置结构用于对表示声学记录的信号进行噪声抑制。所述方法包括：确定所述数字滤波器配置结构的期望频率响应。所述方法还包括：将高通滤波器和噪声抑制滤波器的组合包括在所述滤波器配置结构中。所述高通滤波器和噪声抑制滤波器的组合是基于所确定的期望频率响应来选择的。

此外，该问题是通过一种数字滤波器设计设备来解决的，所述数字滤波器设计设备被配置为设计用于对表示声学记录的信号进行噪声抑制的数字滤波器配置结构。所述数字滤波器设计设备包括：噪声抑制滤波器设计设备，被配置为基于期望频率响应来选择噪声抑制滤波器；以及高通滤波器设计设备，被配置为选择要与所述噪声抑制滤波器级联应用的高通滤波器。

此外，该问题是通过一种数字滤波器配置结构和用于设计数字滤波器配置结构的计算机程序产品来解决的。

通过本发明，实现了可以以有限的计算能力来达到对低频噪声的高效抑制，因此可以避免或减小低频处噪声抑制的波动。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图来参考以下描述，其中：

图1是根据现有技术的噪声抑制滤波器设计设备的示意图；

图2a是示意了在表示声学记录的信号中存在话音的时刻的期望频率响应和通过传统噪声抑制滤波器在该时刻获得的所实现的频率响应的图。

图2b是示意了在表示声学记录的信号中不存在话音的时刻的期望频率响应和通过传统噪声抑制滤波器在该时刻获得的所实现的频率响应的图。

图3是示意了根据本发明来设计滤波器配置结构的方法的流程图。

图4是示意了选择要包括在滤波器配置结构中的高通滤波器的方法的流程图。

图5示意了本发明的滤波器设计设备的实施例。

图6a示意了本发明的滤波器设计设备的另一实施例。

图6b示意了本发明的滤波器设计设备的又一实施例。

图7是示意了图2a的场景的图，图中已经包括了根据本发明的滤波器配置结构的频率响应。

图8是并入了根据本发明的数字滤波器设计设备的用户设备的示意图。

具体实施方式

具有期望话音分量s(t)和噪声分量n(t)的有噪话音信号y(t)可以表示为：

y(t)＝s(t)+n(t)(1)

在许多情况下，期望抑制噪声分量n(t)并形成话音分量的估计使得估计话音分量尽可能接近地与话音分量s(t)相似。一种实现方式是使用时域噪声抑制滤波器h(z)对有噪信号y(t)进行滤波，时域噪声抑制滤波器h(z)被设计为去除尽可能多的噪声分量n(t)，同时保留尽可能多的话音分量s(t)。

通常，根据期望频率响应H(ω)来计算噪声抑制滤波器h(z)，其中H(ω)是实值函数，典型地被设计为使得对于y(t)仅包含噪声的频率ω，H(ω)接近于零，而对于y(t)仅包含话音的频率ω，H(ω)＝1，并且对于y(t)包含有噪话音的频率ω，0＜H(ω)＜1。

在确定有噪信号的话音分量时，通常对有噪信号样本的帧应用线性变换F[·]。通过假定以下关系：