[发明专利]用于语音编码器中的噪声消除的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于语音编码器中的噪声消除的方法和装置，并且更具体地，涉及低频噪声消除，以提高语音编码器的性能。

背景技术

无线通信网络中的语音通信涉及近端语音信号向远端用户的传输。问题在于从捕获的带噪语音信号中估计干净的语音信号。

移动电话可以配备有单个或者多个麦克风以捕获语音信号。单麦克风解决方案表现出相对于语音的清晰度而言的在低信噪比(SNR)方面的改进余地，这主要是由于背景噪声的低频成分造成的。双麦克风解决方案意味着有两个不同的传感器可用于同时捕获声场，该双麦克风解决方案有可能允许实现对空间信息和声源的特性(如捕获的信号的空间相干性)的使用。这些特性与移动电话单元上的两个麦克风的相对布置以及移动电话的设计和使用有关。

一种实现双麦克风解决方案的方式是将具有低SNR的参考麦克风信号与捕获期望的语音信号和噪声的主麦克风结合，以实现自适应噪声消除。换言之，联合使用远离嘴的麦克风(称为参考麦克风)与靠近嘴的麦克风(称为主麦克风)。自适应滤波器使用参考麦克风捕获的信号来估计主麦克风处的噪声信号。减法器根据主麦克风信号与估计的噪声信号之间的差产生误差信号。误差信号和参考信号被用于优化对麦克风处的相关噪声的抑制。

许多背景噪声的环境，诸如汽车车厢和办公室，可以通过扩散噪声场来表征。完全扩散噪声场通常由远距离的非相关的在所有方向上均匀分布的随机噪声源在无界限的介质中产生。扩散噪声呈现出在低频处的高的空间相干性和在高频处的低的相干性。因此，标准噪声消除器对于远场噪声在低频处呈现高降噪的可能性。然而，该性能取决于麦克风的位置。因为期望的语音信号也可能被参考麦克风捕获，尽管其功率相对较低，所以包含期望语音的信号将在两个麦克风处进行相关，并且通过这种方法该信号可能被部分消除。另外，捕获的语音将出现在用于调节自适应滤波器的收敛速度的误差信号中，导致较大的滤波器变化。当语音出现在捕获的声场中时，滤波器权重的适配应该停止。

先前已经提出了基于对近端语音的检测来调节控制自适应滤波器的收敛速度的步长大小的许多方法。例如，在US5,953,380中，基于对SNR的估计来调整步长大小。SNR估计是使用辅自适应滤波器来执行的，辅自适应滤波器使用参考麦克风信号作为输入来估计捕获的噪声信号。估计的噪声信号被用于计算噪声功率，并且还被从主麦克风信号中减去以生成对语音信号的估计。然后，估计的语音信号被用于更新辅滤波器权重。随后基于对语音和噪声的功率估计来计算捕获的声场的SNR估计。

在US 6,963,649中提出了噪声消除器的另一实现，其中分别针对每个频率段，基于噪声消除器的输出的子带信号功率与每个频带的不同阈值的比较，进行对主自适应滤波器的适配。而且，在多抽头子带自适应滤波器之前，单抽头自适应滤波器产生优化对噪声的抑制的增益。

US 5,953,380中提出的解决方案没有考虑当麦克风位于靠近的范围中(例如，在移动电话单元中)时在参考麦克风处的语音的出现，这影响了SNR估计。

如US 6,963,649中提出的频域中滤波器输出信号与阈值的比较不是鲁棒的解决方案，因为噪声也可能具有高的子带成分，尤其在低频处，并且因此在那些频率处不能被消除。

而且，在US 5,953,380和US 6,963,649中，当检测到语音存在时，或者在全频带上或者在个别频带上停止适配，这意味着，每次语音中断时算法需要重新收敛。

发明内容

本发明的目的是实现语音编码器中的改进的噪声消除器。

这是通过利用主麦克风结合参考麦克风捕获声音信号来实现的。自适应阴影滤波器被适配于主麦克风中捕获的信号与参考麦克风中捕获的信号之间的相关。此外，引入扩散噪声场检测器，其检测扩散噪声的存在。当扩散噪声场检测器检测到扩散噪声时，自适应阴影滤波器的滤波器系数被主滤波器用于消除主麦克风捕获的信号中的扩散噪声。因为自适应阴影滤波器的滤波器系数在仅检测到扩散噪声时用于消除，所以避免了对语音信号的消除。