[发明专利]用来降低语音信号中噪声的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用来消除一语音信号中的噪声以便抑制或降低其内所包含的噪声的方法和装置。

在便携式电话机或语音识别领域中，为了突出它的语音分量而必须抑制在被收集的语音信号中所包含的诸如背景噪声或环境噪声之类的噪声。作为用来突出其语音或降低该噪声的技术，使用了一种R.J.Mcaulay和M.L.Maplass在＂使用一软判定噪声抑制滤波器的语音增强＂(IEEE Trans.Acous.，Speecn Signal Processing，Vol.28，pp.137 to 145，April 1980)中所披露的用于衰减系数调整的条件概率函数的技术。

在上述噪声抑制技术中，由于一不适当的滤波或基于一不适当被安置的信噪比(SNR)的操作而频繁出现所产生的不自然的声调或失真语音。这是所不希望出现的现象，在实际操作中为了实现一最佳的性能，用户不得不去调整作为一噪声抑制装置的参量之一的SNR。另外，利用常规的语音信号增强技术在短时间内有效化消除SNR中对明显变化敏感的语音信号内的噪声而又不产生失真是困难的。

这种语音增强或噪声降低技术采用了一种通过将输入功率或电平与一予置阈值相比较而鉴别一噪声范围的技术。但是，如果利用与禁止阈值跟踪语音相关的技术使该阈值的时间常数增加，那么，就不能适当地跟随噪声电平的变化，特别是噪声电平的增加，从而导致出现错误的辨别。

为了克服这个缺点，本发明具有在日本专利申请平-6-99869(1994)中所提出的一种用来降低在一语音信号中的噪声的噪声降低方法。

利用这种用于语音信号的噪声降低方法，噪声抑制是通过根据由输入语音信号和语音出现概率得到的SNR而适当地控制一用于计算一语音分量构成的最大似然滤波来实现的。在计算语音出现概率中该方法采用了一种相应于较少被估算噪声频谱的输入语音频谱的信号。

利用这种用于语音信号的噪声降低方法，因为最大似然滤波是依据该输入语音信号的SNR而被调整为一最佳抑制滤波，所以可以实现对于输入语音信号的充分的噪声减少。

但是，为了计算语音出现概率需要复杂和庞大的处理操作，因而希望能简化该处理操作。

另外，在输入语音信号中的辅音，特别是在输入语音信号中的背景噪音中出现的辅音有被抑制的趋向。因而希望该辅音分量不被抑制。

因此本发明的一个目的是提供一种用于输入语音信号的噪声降低方法，从而使得对于该输入语音信号的噪声抑制的处理操作得以简化并且可以阻止在该输入信号中的辅音分量被抑制。

在一个方面，本发明所提供的与噪声抑制相关的降低在一输入语音信号中噪声的方法包括有检测在该输入语音信号中所包含的辅音部分的步骤和响应由辅音部分检测步骤的辅音检测的结果以一种控制方式在从输入语音信号中消除该噪声时抑制该噪声降低量的步骤。

在另一方面，本发明所提供的用来降低在一语音信号中噪声的装置包括有一用于与噪声抑制相关降低在的一输入语音信号中的噪声以便使该噪声降低量根据一控制信号而变化的噪声降低单元，用来检测在输入语音信号中所包含的一辅音部分的装置，和用来响应来自辅音部分检测结果以受控方式抑制该噪声降低量的装置。

利用根据本发明的噪声降低方法和装置，因为在这样一种方式中从输入语音信号中检测辅音部分并且按照所检测的辅音从该输入语音信号中消除噪声从而抑制该噪声降低量，因而使得在噪声抑制期间除去辅音部分和防止该辅音部分的失真变为可能。另外，因为输入语音信号被转换为频域信号，从而使得仅仅包含在该输入语音信号中的临界特性可被取出用于执行噪声抑制的处理，因而使得减少处理操作量变为可能。

利用与语音信号相关的噪声降低方法和装置，使用在输入语音信号的一短的范围内的至少一个被检测的能量变化值、一表明在该输入语音信号中频率分量的分布的值和在该输入语音信号中的零交叉数可以检测该辅音。在检测该辅音中，以这样一种方式将噪声从输入语音信号中消除从而抑制噪声降低量，使得在噪声抑制期间除去辅音部分和防止该辅音部分的失真以及降低用于噪声的处理操作量成为可能。

另外，使用本发明的噪声降低方法和装置，因为用于与从输入语音信号中消除噪声的滤波相关的滤波特性可以利用响应于辅音部分检测的第一值和第二值来控制，因而通过与输入语音信号的最大SN比相一致的滤波从该输入语音信号中消除噪声变为可能，同时在噪声抑制期间除去辅音部分和防止辅音部分的失真以及减少用于噪声抑制的处理操作量变为可能。