一种语音信号增强方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112652322A(43)申请公布日2021.04.13(21)申请号202011538743.6(22)申请日2020.12.23(71)申请人江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司地址214000江苏省无锡市新吴区菱湖大道111号无锡软件园天鹅座C座18楼(72)发明人王昂肖宛昂兰玉燕周维新马万康(74)专利代理机构无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)32260代理人朱晓林(51)Int.Cl.G10L21/0216(2013.01)G10L25/21(2013.01)H04R25/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种语音信号增强方法(57)摘要本发明公开了一种语音信号增强方法，其可提高语音存在性判断的准确性，从而提高估计噪声的准确性，同时可有效消除语音信号中的音乐噪声，该方法包括：采集带噪语音信号，带噪语音信号包括的噪声为加性噪声，采用加权叠接相加滤波器组将时域信号转换为频域信号，采用本发明提出的噪声估计算法对加性噪声信号的功率谱估计值进行更新，采用多子带谱减算法对带噪语音进行功率谱的谱减，得到纯净语音的功率谱估计值，利用带噪语音的相位和纯净语音的幅度谱的估计值，还原纯净语音的频域信号，采用加权叠接相加滤波器组将频域信号重新转换为时域信号，得到语音增强后的纯净语音。CN112652322ACN112652322A权利要求书1/2页1.一种语音信号增强方法，其特征在于，该方法包括：采集带噪语音信号y(n)，所述带噪语音信号为时域信号，其中，所述带噪语音信号包括的噪声为加性噪声d(n)，纯净语音为x(n)，n为离散时间；采用加权叠接相加分析滤波器组将所述时域信号转换为频域信号：Y(k)＝D(k)+X(k)，其中，D(k)为所述加性噪声的频域信号，X(k)为所述纯净语音的频域信号，k为频域子带；采用噪声估计算法对所述加性噪声信号的功率谱估计值进行更新；采用多子带谱减算法对带噪语音进行功率谱的谱减，得到所述纯净语音的功率谱估计值利用所述带噪语音的相位和所述纯净语音的幅度谱的估计值，还原所述纯净语音的频域信号采用加权叠接相加综合滤波器组将频域信号重新转换为时域信号，得到语音增强后的纯净语音的估计信号2.根据权利要求1所述的一种语音信号增强方法，其特征在于，所述噪声估计算法包括：对所述带噪语音信号的带噪语音功率谱进行平滑，得到平滑后的带噪信号的功率谱P(λ，k)，λ为离散时间，k为频域子带；采用非线性平滑方法跟踪平滑后的所述带噪信号的能量谱最小值，得到最小值跟踪能量谱Pmin(λ，k)；计算所述带噪语音功率谱与所述最小值跟踪能量谱的比值Sr(λ，k)；对所述比值进行平滑，作为判断所述语音存在性的阈值Sth(λ，k)；对比c3中所述比值和c4中所述阈值，得到语音存在性信号V(λ，k)；对所述语音存在性信号进行平滑，获取Vs(λ，k)；采用平滑后的所述语音存在性信号对所述平滑因子α(λ，k)进行实时更新；采用时间迭代方式计算得到噪声功率谱估计值3.根据权利要求2所述的所述一种语音信号增强方法，其特征在于，所述带噪语音功率2谱P(λ，k)＝αpP(λ‑1，k)+(1‑αp)|Y(λ，k)|；计算所述最小值跟踪能量谱Pmin(λ，k)：ifPmin(λ‑1，k)＜P(λ，k)Pmin(λ，k)＝P(λ，k)其中，βt为更新系数，γt为平滑系数；所述比值Sr(λ，k)＝P(λ，k)/Pmin(λ，k)；所述阈值Sth(λ，k)＝αsSr(λ‑1，k)+(1‑αs)Sr(λ，k)；计算所述语音存在性信号V(λ，k)：2CN112652322A权利要求书2/2页所述Vs(λ，k)＝αvV(λ‑1，k)+(1‑αv)V(λ，k)，其中，αv为平滑系数；所述平滑因子α(λ，k)＝αd+(1‑αd)Vs(λ，k)，其中，αd为平滑系数；所述噪声功率谱估计值4.根据权利要求1或3所述的一种语音信号增强方法，其特征在于，利用多子带谱减算法对带噪语音进行功率谱的谱减，得到纯净语音的功率谱估计值包括：对各子带进行通道组合，并对各子带的带噪语音幅度谱Yi(k)做平滑：其中k代表子带，i代表当前子带k所处的通道。在所述带噪语音信号功率谱上对各子带进行谱减，并对因估计噪声过大导致的过减情况采用半波整流进行调节，整流公式如下：其中，β为谱下限参数，αi和δi分别为各子带的过减因子和减法因子，αi和δi的计算公式如下：其中，SNRi为通道i的信噪比，fi为通道i的中心频率，Fs为采样率。5.根据权利要求4所述的一种语音信号增强方法，其特征在于，采用所述带噪语音信号y(n)的相位和所述的幅度谱的估计值还原所述纯净语音的频域信号。6.根据权利要求2所