[发明专利]音频信号分离装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种音频信号分离装置及其操作方法，更为具体地，涉及一种使用盲信号分离(Blind Signal Separation，BSS)和噪音抑制(Noise Reduction)两种机制的音频信号分离装置及其操作方法。

背景技术

在日常生活中，总是充满着各式各样的噪音，如回音、回响等，但是，这些噪音都会对声音信号形成干扰。当声音信号受到干扰源的干扰时，将造成声音信号质量下降。对于使用助听器或人工电子耳的人来说，除了将噪音抑制或分离的方式，听障受损的人很难在充满噪音的环境下辨识出期望听到的声音。因此以处理数字信号为基础的噪音抑制算法逐渐受到重视，以得到更清楚的声音。

为了得到更清楚的声音，衍生出许多进行噪音抑制的算法，如独立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)，此算法可在充满噪音的环境下获得期望听到的语音信号，用以增强语音信号。现有技术中，US200713381通过ICA的方式，在充斥着噪音的环境中，获得语音信号。但是，现有的噪音抑制算法和ICA仍然具有一些缺点，在许多现有的噪音抑制方法中，容易遗失部分的语音片段，并在处理的过程中产生音乐性的噪音(musical noises)，这样的效应将导致语音的质量下降，还难以辨识语音信号。另外，当应用ICA时，至少需要两支麦克风以录制声音信号，但是由于声音传播的速度缓慢，如果麦克风放置在不同位置，各声源(sound source)信号到达各支麦克风的时间并不一致，从而造成取样点的延迟，称为空间混叠效应(spatial aliasing effect)。但是在ICA的理论基础中并未考虑空间混叠效应，因此应用ICA分离声音信号效果并不显著。

发明内容

由于上述的现有技术中存在不足，本发明的目的是提供一种音频信号分离装置及其操作方法，以解决两支麦克风录制语音信号时导致的空间混叠效应。

根据本发明的一个目的，提出一种音频信号分离装置，所述音频信号分离装置包括：接收单元、第一缓冲单元、第二缓冲单元、降噪单元、学习单元以及音频信号分离单元。接收单元用于接收混合音频信号。第一缓冲单元连接接收单元，并将混合音频信号存储为第一混合音频信号。第二缓冲单元连接接收单元，并将混合音频信号存储为第二混合音频信号，并且其缓冲容量与第一缓冲单元不同。降噪单元连接第一缓冲单元和第二缓冲单元，接收第一混合音频信号和第二混合音频信号，并利用降噪算法分别产生第一降噪音频信号和第二降噪音频信号。学习单元连接第一缓冲单元和降噪单元，学习单元将第一混合音频信号和第一降噪音频信号通过盲信号分离算法，产生音频信号分离参数。音频信号分离单元连接降噪单元、第二缓冲单元和学习单元，音频信号分离单元对第二混合音频信号、第二降噪音频信号和音频信号分离参数使用盲信号分离算法，以对混合音频信号进行分离。

其中，还包括输出单元，用于输出分离音频信号，所述分离音频信号是将混合音频信号分离后所得的音频信号。

其中，第一缓冲单元的缓冲容量大于第二缓冲单元的缓冲容量。

其中，音频信号分离单元对第二混合音频信号和第二降噪音频信号进行实时(real-time)处理，以实时分离混合音频信号。

其中，盲信号分离(Blind Source Separation，BSS)算法还包括独立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)算法，用于产生音频信号分离参数。

其中，音频信号分离参数是矩阵参数。

其中，接收单元是一支麦克风，用于接收混合音频信号。