[发明专利]一种麦克风内置耳机的语音聚焦增强方法

说明书

本发明公开了一种麦克风内置耳机的语音聚焦增强方法，属于耳机技术领域。本发明所述的麦克风内置耳机的语音聚焦增强方法，具体包括以下步骤：(1)功率谱估计预处理；(2)幅值衰减预处理；(3)语音居中；(4)高通滤波；(5)高频增强；(6)动态压缩；(7)后期增强。本发明的语音聚焦增强方法具有选择性的频谱掩蔽能力；对合成后的语音进行音效处理，一方面使残余非相干噪声进一步衰减，另一方面使语音更符合人耳的听觉习惯。使语音送话在全频段上的清晰度和可懂度都得到显著增强。且方法易实现，成本低。本发明采用基于人耳听觉掩蔽效应的数字滤波算法，对语音实现进一步增强。

技术领域

本发明属于耳机技术领域，尤其涉及一种麦克风内置耳机的语音聚焦增强方法。

背景技术

耳机在接收语音信号过程，经常会出现风噪或者一些持续的强干扰。影响了语音信号的接收效果。

中国专利申请201910199908.2，公开了一种麦克风阵列语音增强的方法和系统，其包括利用麦克风阵列进行多通道的语音信号的采集，接收能量收集器获得的语音能量，获取声源方位信息，利用声源方位信息的几何关系计算麦克风阵列信号各通道的时延补偿值，根据麦克风阵列信号各通道的时延补偿值进行波束成形处理，实现语音信息的增强。本发明充分利用圆锥结构本身的信号反射聚焦特性进行对应角度范围内的语音能量收集，可实时获取方位信息，无需采用复杂的方位估计算法，系统实现简单方便。该专利主要解决了实现获取方位信息的方法，并没有对风噪或一些持续的语音干扰做出改进。

众所周知，在人耳的信号接收过程中，会存在“鸡尾酒会效应”，即是指人的一种听力选择能力，在这种情况下，注意力集中在某一个人的谈话之中而忽略背景中其他的对话或噪音。该效应揭示了人类听觉系统中令人惊奇的能力，即我们可以在噪声中谈话。

如何能够使耳机在接收语音过程中也能实现“鸡尾酒会效应”，对背景噪音进行降噪，并对非噪音进行语音聚焦增强，显得尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供一种麦克风内置耳机的语音聚焦增强方法，旨在对接收的语音进行选择性的聚焦增强。本发明所述的语音聚焦增强方法应用于麦克风内置耳机，所述耳机上的麦克风采用接触式封闭式结构，通过语音聚焦增强方法，实现耳机的送话语音选择增强。

本发明的语音聚焦增强的核心算法，使语音送话在全频段上的清晰度得到显著增强。本发明中应用的是ADI公司的DSP芯片和STM32系列的MCU；DSP芯片是算法实现的核心，MCU实现对DSP芯片的启动和控制，工程文件加载在MCU内部的FLASH内。

本发明麦克风内置耳机的语音聚焦增强方法，包括预处理、语音居中、高通滤波、高频增强、动态压缩，及后期增强6个阶段。

具体包括以下步骤：

(1)功率谱估计预处理：用STFT变换(短时傅里叶变换)按帧进行时频变换；

(2)幅值衰减预处理：将全频谱语音电平衰减6dB,防止后面处理中增益超过限度出现削峰；

(3)语音居中：将左右声道交叉混合，再分两个通道输出；

(4)高通滤波：频谱响应在400Hz形成拐点，对低频信号进行抑制；

(5)高频增强：对损失较大的高频语音进行补偿，为3dB/Octave；

(6)动态压缩：采用20：1的动态压缩比率，-6dB门限；

(7)后期增强：对步骤(1)和步骤(2)的预处理阶段的幅值衰减进行补偿，增益全频谱增加4dB，恢复自然状态。

其中：

步骤(1)中所述的STFT变换，具体方法为语音采样频率22KHz，使用20ms的短时信号组成一帧，采用滑动的hamming窗截取语音信号进行STFT变换，窗间隔10ms。