專利名稱：信號處理設(shè)備、信號處理方法及信號處理程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)，其用于通過抑制帶噪語音信號中的第二信號來強調(diào)第
一信號。
背景技術(shù)：
關(guān)于帶噪語音信號(其中第二信號疊加于第一信號之上的信號)，存在眾所周知的噪聲抑制技術(shù)用于抑制帶噪語音信號中含有的第二信號并且輸出經(jīng)強調(diào)的信號(通過強調(diào)第一信號而產(chǎn)生的信號)。噪聲抑制器是用于抑制疊加在期望音頻信號上的噪聲的系統(tǒng)。此類噪聲抑制器用于諸如移動電話的各種音頻終端。關(guān)于此類技術(shù)，專利文獻(PTL) I公開了通過將輸入信號乘以譜增益來抑制噪聲的方法，其中每個譜增益具有小于“I”的值。PTL2公開了通過從帶噪語音信號中直接減去估計的噪聲來抑制噪聲的方法。引f列表專利文獻PTL I日本專利第4282227號PTL 2日本專利申請公開第1996-221092號

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，存在的問題在于，作為使用PTL I中所公開的方法來抑制噪聲的結(jié)果，輸出信號有時變得小于背景聲音，從而使輸出信號聽上去讓收聽者感到不自然。該問題在離散噪聲被去除時變得更加顯著。這是因為，雖然因抑制噪聲而產(chǎn)生的輸出信號小于背景聲音，但因不抑制噪聲而產(chǎn)生的信號卻大于背景聲音，因此其不連續(xù)性易于被察覺到。鑒于上述情況，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種使解決上述問題成為可能的信號處理技術(shù)。解決方案

為了解決上述問題，本發(fā)明的設(shè)備包括:抑制裝置，用于通過處理混合信號來執(zhí)行對第二信號的抑制，在該混合信號中含有第一信號和第二信號；背景聲音估計裝置，用于估計所述混合信號中的背景聲音信號；以及限制裝置，用于限制對所述第二信號的所述抑制，以使得由所述抑制裝置輸出的抑制結(jié)果不會變得小于估計的所述背景聲音信號。為了解決上述問題，本發(fā)明的方法包括:接收混合信號，在該混合信號中包含有第一信號和第二信號；估計被包含在所述混合信號中的背景聲音信號；以及執(zhí)行對所述第二信號的抑制并限制對所述第二信號的所述抑制，從而使輸出不會變得小于估計的所述背景聲音信號。為了解決上述問題，本發(fā)明的程序?qū)е掠嬎銠C執(zhí)行處理，包括:接收步驟，用于接收混合信號，在該混合信號中包含有第一信號和第二信號；背景聲音估計步驟，用于估計被包含在所述混合信號中的背景聲音信號；以及抑制步驟，用于執(zhí)行對所述第二信號的抑制并限制對所述第二信號的所述抑制，從而使輸出不會變得小于估計的所述背景聲音信號。發(fā)明有益效果根據(jù)本發(fā)明的一些方面，有可能通過考慮到背景聲音來執(zhí)行噪聲抑制而獲得更高質(zhì)量的輸出信號。


圖1為圖示根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方式的信號處理設(shè)備的配置的框圖。圖2為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖3為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的變換單元的配置的框圖。圖4為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的逆變換單元的配置的框圖。圖5為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的噪聲估計單元的配置的框圖。圖6為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的估計噪聲計算器的配置的框圖。圖7為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的更新確定單元的配置的框圖。圖8為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的加權(quán)帶噪語音計算器的配置的框圖。圖9為圖示根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的非線性函數(shù)的示例的示圖。圖10為圖示根·據(jù)本發(fā)明第三示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖11為圖示根據(jù)本發(fā)明第四示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖12為圖示根據(jù)本發(fā)明第五示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖13為圖示根據(jù)本發(fā)明第六示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖14為圖示根據(jù)本發(fā)明第七示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖15為圖示根據(jù)本發(fā)明第七示例性實施方式的譜增益生成單元的配置的框圖。圖16為圖示根據(jù)本發(fā)明第七示例性實施方式的估計先驗SNR計算器的配置的框圖。圖17為圖示根據(jù)本發(fā)明第七示例性實施方式的加權(quán)加法器的配置的框圖。圖18為圖示根據(jù)本發(fā)明第七示例性實施方式的譜增益計算器的配置的框圖。圖19為圖示根據(jù)本發(fā)明第八示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖20為圖示根據(jù)本發(fā)明第九示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖21為圖示根據(jù)本發(fā)明第十示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖22為圖示根據(jù)本發(fā)明第十一示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖23為圖示根據(jù)本發(fā)明第十二示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖24為圖示根據(jù)本發(fā)明第十三示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖25為圖示根據(jù)本發(fā)明第十四示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖26為圖示根據(jù)本發(fā)明第十五示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖27為圖示根據(jù)本發(fā)明第十六示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖28為圖示根據(jù)本發(fā)明第十七示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖29為圖示根據(jù)本發(fā)明第十八示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。圖30為圖示根據(jù)本發(fā)明第十九示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。
圖31為圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備的配置的框圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖，說明性地描述本發(fā)明的示例性實施方式。然而應(yīng)當(dāng)注意，以下示例性實施方式中所描述的組件僅為范例，而并不旨在將本發(fā)明的技術(shù)范圍僅限于這些組件。(第一不例性實施方式)將使用圖1來描述作為本發(fā)明第一示例性實施方式的信號處理設(shè)備100。信號處理設(shè)備100是這樣的設(shè)備:其用于通過處理在其中混有第一信號和第二信號的混合信號來抑制第二信號。如圖1中所示，信號處理設(shè)備100包含背景聲音估計單元101、抑制限制單元102及信號抑制單元103。背景聲音估計單元101估計混合信號中所含有的背景聲音信號。抑制限制單元102限制對第二信號的抑制，從而使抑制結(jié)果不會變得小于背景聲音信號。信號抑制單元103通過處理所述混合信號來抑制第二信號。在如上所述的配置中，信號處理設(shè)備100可在保持背景聲音信號不變的情況下，以更高的質(zhì)量執(zhí)行信號處理。(第二示例性實施方式)將使用圖2至圖11來描述作為本發(fā)明第二示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備。本示例性實施方式的噪聲抑制設(shè)備200還作為諸如數(shù)碼相機、膝上型計算機和移動電話之類的設(shè)備的一部分而工作。然而，本發(fā)明并不限于此類設(shè)備，而是可應(yīng)用于需要從輸入信號中去除噪聲的任何種類的信號處理設(shè)備。

<整體配置>圖2為圖示噪聲抑制設(shè)備200的整體配置的框圖。如圖2中所示，噪聲抑制設(shè)備200包含:輸入端子201、變換單元202、逆變換單元203、輸出端子204、噪聲抑制單元205、噪聲估計單元206、背景聲音估計單元207和噪聲校正單元208。將帶噪語音信號(混合信號，在其中混有作為第一信號的期望信號和作為第二信號的噪聲)供應(yīng)至輸入端子201作為一系列樣本值。使供應(yīng)至輸入端子201的帶噪語音信號在變換單元202中經(jīng)受諸如傅里葉變換之類的變換，并將其分解為多個頻率分量。所述多個頻率分量中的每一個都得到獨立處理。在此，將集中關(guān)注特定頻率分量來繼續(xù)描述。將所述特定頻率分量的振幅譜，即帶噪語音信號振幅譜220，供應(yīng)至噪聲抑制單元205 ;并將其相位譜，即帶噪語音信號相位譜230，供應(yīng)至逆變換單元203。在此，雖然向噪聲抑制單元205供應(yīng)帶噪語音信號振幅譜220，但本發(fā)明并不限于該配置，而是可將相當(dāng)于其平方的功率譜供應(yīng)至噪聲抑制單元205。噪聲估計單元206通過使用從變換單元202供應(yīng)的帶噪語音信號振幅譜220來估計噪聲，并生成噪聲信息250(估計的噪聲)作為估計的第二信號的實例。此外，背景聲音估計單元207通過使用從變換單元202供應(yīng)的帶噪語音信號振幅譜220來估計背景聲音，并將通過從輸入的帶噪語音信號振幅譜220中減去背景聲音而產(chǎn)生的值α供應(yīng)至噪聲校正單元208。此外，噪聲校正單元208針對各頻率選擇α值與噪聲信息Xl之中的較小者，并將其供應(yīng)至噪聲抑制單元205。噪聲校正單元208執(zhí)行調(diào)節(jié)，以使噪聲信息不超過值α (在此，α =輸入-背景聲音)。亦即，噪聲校正單元208使噪聲的抑制程度適度，從而使噪聲抑制結(jié)果不會變得小于背景聲音。具體而言，噪聲校正單元208在值α小于噪聲信息Xl的情況下將值α供應(yīng)至噪聲抑制單元205，而在值α大于噪聲信息Xl的情況下將噪聲信息Xl供應(yīng)至噪聲抑制單元205。背景聲音估計單元207迭代地估計背景聲音并更新估計的背景聲音。背景聲音估計單元207可通過對帶噪語音信號的振幅求平均來獲得估計出的背景聲音。作為用于求平均的技術(shù)，背景聲音估計單元207利用的是使用基于有限樣本量的滑動窗口的方法，或者是使用漏積分(leaky integration)的方法。前者在信號處理領(lǐng)域被稱為有限沖擊響應(yīng)濾波器的算術(shù)運算。濾波器的抽頭的數(shù)目對應(yīng)于滑動窗口的長度。在將有限樣本量表示為L時，背景聲音估計單元207可通過使用以下公式(I)獲得平均值:
權(quán)利要求
1.一種信號處理設(shè)備,包括 抑制裝置，用于通過處理混合信號來執(zhí)行對第二信號的抑制，在所述混合信號中包含有第一信號和所述第二信號； 背景聲音估計裝置，用于估計所述混合信號中的背景聲音信號；以及限制裝置，用于限制對所述第二信號的所述抑制，以使得由所述抑制裝置輸出的抑制結(jié)果不會變得小于估計的所述背景聲音信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號處理設(shè)備，還包括 估計裝置，用于估計被包含在所述混合信號中的所述第二信號， 其中所述限制裝置根據(jù)所述背景聲音信號來校正從所述估計裝置輸出的估計的所述第二信號，并且 所述抑制裝置從所述混合信號中減去經(jīng)校正的估計的所述第二信號以限制所述抑制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號處理設(shè)備，還包括 存儲裝置，用于在其中存儲估計的第二信號，估計的所述第二信號被估計為被包含在所述混合信號中， 其中所述限制裝置根據(jù)所述背景聲音信號來校正估計的所述第二信號，并且 所述抑制裝置從所述混合信號中減去經(jīng)校正的估計的所述第二信號以限制所述抑制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號處理設(shè)備，還包括 修改裝置，用于修改被存儲在所述存儲裝置中的估計的所述第二信號， 其中所述限制裝置校正經(jīng)修改的估計的所述第二信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的信號處理設(shè)備，還包括 譜增益生成裝置，用于基于估計的所述第二信號來生成譜增益， 其中所述抑制裝置通過將所述混合信號乘以所述譜增益來抑制被包含在所述混合信號中的所述第二信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的信號處理設(shè)備，還包括 譜增益生成裝置，用于基于估計的所述第二信號來生成譜增益；以及 譜增益修改裝置，用于根據(jù)所述背景聲音信號來修改所述譜增益， 其中所述抑制裝置通過將所述混合信號乘以由所述譜增益修改裝置修改的所述譜增益，來抑制被包含在所述混合信號中的所述第二信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的信號處理設(shè)備， 其中所述背景聲音估計裝置在由所述抑制裝置輸出的所述抑制結(jié)果滿足預(yù)定條件的情況下，不估計所述背景聲音。
8.—種信號處理方法,包括 接收混合信號，在所述混合信號中包含有第一信號和第二信號； 估計被包含在所述混合信號中的背景聲音信號；以及 執(zhí)行對所述第二信號的抑制同時限制對所述第二信號的所述抑制，以使得輸出不會變得小于估計的所述背景聲音信號。
9.一種信號處理程序，其引起計算機執(zhí)行處理，所述處理包括 接收步驟，用于接收混合信號，在所述混合信號中包含有第一信號和第二信號； 背景聲音估計步驟，用于估計被包含在所述混合信號中的背景聲音信號；以及抑制步驟，用于執(zhí)行對所述第二信號的抑制同時限制對所述第二信號的所述抑制，以使得輸出不會變得小于 估計的所述背景聲音信號。
全文摘要
本發(fā)明的目的是通過在考慮背景聲音的同時抑制不希望的聲音來獲得高質(zhì)量的輸出信號。本申請中所公開的信號處理設(shè)備提供有抑制裝置，該抑制裝置用于通過處理其中含有第一信號和第二信號的混合信號來執(zhí)行對第二信號的抑制。此外，所述信號處理設(shè)備提供有背景聲音估計裝置，該背景聲音估計裝置用于估計被包含在所述混合信號中的背景聲音信號。另外，該信號處理設(shè)備提供有限制裝置，該限制裝置用于限制對所述第二信號的抑制，從而使得抑制裝置的抑制結(jié)果不會變得小于背景聲音。
文檔編號G10L21/02GK103238180SQ20118005686
公開日2013年8月7日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者杉山昭彥 申請人:日本電氣株式會社