CN101753657A - 一种降低通话噪音的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低通话噪音的方法，包括：预先保存关键语音信号；通话开始后，获取话音信号，判断获取的话音信号与关键语音信号是否相匹配，在相匹配时，使用该获取的话音信号与相匹配的关键语音信号计算降噪参数；得到降噪参数后，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪；其中，当话音信号为单路时，降噪参数＝获取的话音信号/关键语音信号；当话音信号为多路时，降噪参数＝获取的话音信号之差或之和/关键语音信号。本发明的方法能够还原出更加准确的用户话音，有效地过滤掉环境噪声，从而提高通话音质，并且本发明的方法在获得接近真实的用户话音的同时，对手机通话性能的负面影响很小。

Description

一种降低通话噪音的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种降低通话噪音的方法及装置。

背景技术

在很多情况下，人们需要在如公交车和地铁等嘈杂的环境中使用手机进行通话，环境噪音极大地降低了通话质量，使通话对方难以听清话音，因此，手机降噪技术应运而生，手机降噪是指滤除通话中用户所处环境的环境噪音，从而提高通话质量。

现有技术中存在多种手机降噪的方法。如，摩托罗拉公司开发的“丽音”技术，第一代“丽音”技术能够通过麦克风侦测环境噪音，从而将听筒的音量调整到最佳状态，确保话质清晰，第一代“丽音”技术除了在嘈杂的环境中将听筒的音量增大，还可以在相对安静的环境下适当降低音量，但是，第一代“丽音”技术主要是通过加强语音音量来提高用户声音输入的品质，并没有从根本上降低环境噪声的输入。

第二代“丽音”技术采用双麦克风的方式实现降低环境噪声，其基本原理是将两个麦克风取得的两路数据通过软件降噪算法进行处理，将环境噪声进行抵消，从而还原出真实的声音。

图1所示为第二代“丽音”技术的原理图，在人讲话时，麦克风(Mic)1与人嘴的距离为h1，角度为a1，Mic2与人嘴的距离为h2，角度为a2，Mic1收集到的声音信号为MicA，话音信号为V1，Mic2收集的声音信号为MicB，话音信号为V2，环境噪声信号为N，对于Mic1和Mic2而言，它们收集到的环境噪声信号都为N，而V1和V2的差别主要是由人嘴与Mic1和Mic2的距离和方向角度的不同所导致。人说话的真实话音为Ve，V1与Ve的声音近似度为x，V2与Ve的声音近似度为y。

声音近似度x与距离h是反比关系，与角度a也是反比关系，因此V1和V2都与Ve约成线性关系，存在函数G，使得：

V1＝G(h1，a1)≈Ve*x；

V2＝G(h2，a2)≈Ve*y；

存在函数F，使得：

MicA＝F(V1，N)；

MicB＝F(V2，N)；

V1-V2≈Ve*(x-y)；

由于x≠y，Ve≈(V1-V2)/(x-y)；

由于每次通话时，用户手持手机的姿态都不完全一样，因此，h1，a1与h2，a2的数值在每次通话时都会变化，Ve ≈(V1-V2)/(x-y)要求(x-y)的值不能太小，如果接近于0，说明两个麦克风获取的数据太接近，则无法算出人说话的真实话音数据Ve的函数。

由于目前(x-y)的数值精确度很难控制，还没有合适的解决方案，因此，目前一般是采用经验值代替，但是，由于每个用户使用习惯不同，每次通话的持机姿态也不同，经验值的适用范围有局限性，还原出的话音经常不太准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低通话噪音的方法及装置，解决在通话中麦克风收集的话音信号与真实话音的近似度之差采用经验值，导致还原出的话音不准确的问题，实现更加准确地还原真实话音，以提高通话质量。

为解决上述技术问题，本发明的一种降低通话噪音的方法，包括：

预先保存关键语音信号；

通话开始后，获取话音信号，判断获取的话音信号与关键语音信号是否相匹配，在相匹配时，使用该获取的话音信号与相匹配的关键语音信号计算降噪参数；

得到降噪参数后，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪；

其中，当话音信号为单路时，降噪参数＝获取的话音信号/关键语音信号；当话音信号为多路时，降噪参数＝获取的话音信号之差或之和/关键语音信号。

进一步地，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪的方法为：

当话音信号为单路时，降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号/降噪参数；

当话音信号为多路时，若采用降噪参数＝获取的话音信号之差/关键语音信号，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之差/降噪参数；若采用降噪参数＝获取的话音信号之和/关键语音信号，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之和/降噪参数。

进一步地，该方法还包括：

在得到降噪参数后，还对该降噪参数进行保存；

在获取到话音信号后，还判断该话音信号在声音信号中所占比例是否达到指定值，如果未达到指定值，则设置环境噪声标志位的初始状态表示环境噪声超标；

在判断获取的话音信号与关键语音信号是否相匹配前，还查询环境噪声标志位的状态，若该环境噪声标志位的状态表示环境噪声超标，则使用所保存的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪。

进一步地，该方法还包括：

若环境噪声标志位的状态表示环境噪声不超标，则执行判断获取的话音信号与关键语音信号是否相匹配的操作；

在获取的话音信号与关键语音信号不相匹配时，使用所保存的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪。

进一步地，判断获取的话音信号与关键语音信号是否相匹配的方法为：

判断获取的话音信号与关键语音信号的相似度是否达到指定值，若相似度达到指定值，则获取的话音信号与关键语音信号相匹配；否则，不相匹配。

进一步地，预先保存关键语音信号的过程包括：

保存用户录入的关键语音；

当对一关键语音录入多次时，还判断多次录入的该关键语音的各关键语音信号的相似度是否达到指定值，若未达到，则删除未达到相似度的指定值的关键语音信号，并重新录入。

进一步地，一种降低通话噪音的装置，包括：声音采集模块、噪声过滤模块和信息存储模块，其中：

声音采集模块，用于在通话开始后，采集声音信号，将所采集到的声音信号发送给噪声过滤模块；

噪声过滤模块，用于从接收到的声音信号中获取话音信号，判断该话音信号与信息存储模块中预先保存的关键语音信号是否相匹配，在相匹配时，使用该获取的话音信号与相匹配的关键语音信号计算降噪参数，在得到降噪参数后，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪；

其中，噪声过滤模块计算降噪参数的方法为：当话音信号为单路时，降噪参数＝获取的话音信号/关键语音信号；当话音信号为多路时，降噪参数＝获取的话音信号之差或之和/关键语音信号。

进一步地，噪声过滤模块使用降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪的方法为：

当话音信号为单路时，降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号/降噪参数；

当话音信号为多路时，若采用降噪参数＝获取的话音信号之差/关键语音信号，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之差/降噪参数；若采用降噪参数＝获取的话音信号之和/关键语音，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之和/降噪参数。

进一步地，噪声过滤模块，还用于在得到降噪参数后，将该降噪参数保存到信息存储模块；在获取的话音信号与关键语音信号不相匹配时，从信息存储模块获取所保存的降噪参数，使用该获取的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪。

进一步地，该装置还包括声音校准模块，其中：

声音采集模块，还用于采集用户录入的关键语音，将采集到的关键语音信号保存到信息存储模块，并在对一关键语音完成多次采集后，向声音校准模块发送语音录制完毕通知消息；在接收到重录制通知消息后，重新采集用户的关键语音，保存到信息存储模块，并向声音校准模块发送语音重录制完毕通知消息；

声音校准模块，用于在接收到语音录制完毕通知消息后，判断多次录入的该关键语音的各关键语音信号的相似度是否达到指定值，若未达到，则从信息存储模块中删除未达到相似度的指定值的关键语音信号，并向声音采集模块发送重录制通知消息；在接收到语音重录制完毕通知消息后，判断信息存储模块中保存的重录制的关键语音信号是否满足相似度要求。

综上所述，本发明通过预先保存用户的关键语音，在通话开始后，使用采集到的话音信号和关键语音计算降噪参数，通过该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪，本发明的方法能够还原出更加准确的用户话音，有效地过滤掉环境噪声，从而提高通话音质，并且本发明的方法在获得接近真实的用户话音的同时，对手机通话性能的负面影响很小。

附图说明

图1为现有技术中第二代“丽音”技术的原理图；

图2为本发明实施方式中保存关键语音的方法的流程图；

图3为本发明实施方式的降低通话噪音的方法的流程图；

图4为本发明实施方式的降低通话噪音的装置的架构图。

具体实施方式

考虑到目前话音信号与真实话音的近似度之差采用经验值，导致了还原的话音不准确，并且话音信号与真实话音的近似度之差的数值精确度直接决定了话音处理后得到的语音信号的声音质量，因此，本发明引入关键语音信号Vc。Vc由用户在学习模式下录制，保存在信息存储模块中。

假设环境噪声信号为N，人说话的真实话音为Ve，使用两个Mic，即Mic1和Mic2，通话过程中，Mic1收集的声音信号为MicA，话音信号为V1，Mic2收集的声音信号为MicB，话音信号为V2。V1与Ve的声音近似度为x，V2与Ve的声音近似度为y，(x-y)称为降噪参数。

由V1-V2≈Ve*(x-y)，得到：(V1-V2)/Vc≈(Ve/Vc)*(x-y)，Vc的精确度越高，越趋近于Ve，当Ve/Vc的数值趋近于1时，可以得到如下公式：(x-y)≈(V1-V2)/Vc，而(V1-V2)/Vc中的各项均为已知值，这就计算出了较为准确的(x-y)，以上是假设话音信号为两路的情况，同时，话音信号也可以为一路或两路以上，当话音信号为一路时，降噪参数为话音信号/Vc。当话音信号为两路或两路以上时，降噪参数为话音信号之差/Vc，相应地，Ve＝话音信号之差/降噪参数；同样，降噪参数也可以采用话音信号之和/Vc，相应地，Ve＝话音信号之和/降噪参数。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图2为本发明实施方式建立关键语音信号Vc的过程，包括：

201：用户选择进入学习模式后，提示用户录入关键语音，声音采集模块记录用户的关键语音，并发送给信息存储模块；

关键语音是用户语音录入的关键字集合，用于后续在通话中计算降噪参数，以对通过过程中的话音信号进行降噪。

录入关键语音时，可以选择在安静的室内进行，以便将更加准确的声音信号录入到信息存储模块中。学习模式时，声音采集模块采用单麦克风进行语音采样，对可关闭其它麦克风或丢弃其它麦克风的语音信号。

202：信息存储模块将接收到的关键语音保存的关键语音数据库中；

203：声音采集模块判断关键语音的录制次数是否到达指定值(如三次)，如果未到达，则执行步骤201；否则，执行步骤204；

204：声音采集模块向声音校准模块发送语音录制完毕通知消息，通知声音校准模块判断录制的关键语音的相似度是否满足要求；

205：声音校准模块接收到语音录制完毕通知消息后，判断保存在信息存储模块中的本次录制的多个关键语音是否满足相似度的指定值，若满足，则结束；否则，执行步骤206；

声音校准模块可以采用本次录制的第一个关键语音作为基准语音，判断其后录制的关键语音与基准语音是否满足相似度要求，也可以将前一个录制的关键语音作为后一个关键语音的基准语音。相似度指定值可以选择在0.7～0.8左右。

206：声音校准模块从信息存储模块中删除不满足相似度要求的关键语音，并向声音采集模块发送重录制通知消息；

207：声音采集模块接收到重录制通知消息后，提示用户输入关键语音，重新记录用户的关键语音，发送给信息存储模块，向声音校准模块发送语音重录制完毕通知消息；

208：声音校准模块接收到语音重录制完毕通知消息后，判断重录制的关键语音是否满足相似度要求，如果满足，则结束；否则，执行步骤206。

图3为本发明实施方式在通话中进行话音降噪的方法，包括：

301：正常通话开始后，声音采集模块将采集到的声音信号发送给噪声过滤模块；

本实施方式中可采用一个或多个麦克风接收通话过程中的声音信号。声音采集模块以语音段的形式将声音信号发送给噪声过滤模块。

302：噪声过滤模块接收到声音信号后，查询噪声标志位的状态，如果噪声标志位标识环境噪声超标，则执行步骤308；否则，执行步骤303；

噪声标志位的初始状态可以由声音采集模块控制，通话开始后，麦克风接收到声音信号后，声音采集模块判断话音信号占声音信号的比例，若比例低于指定值(如50％～60％)，则将噪声标志位的初始状态置为环境噪声超标状态(如False)；否则，将环境噪声标志位的初始状态置为环境噪声未超标状态(如True)，以实现在环境噪声超标时，放弃对降噪参数的修改，采用前次保存的降噪参数对话音信号进行降噪处理，以保证降噪参数的准确性。

303：噪声过滤模块从接收到的声音信号中获取话音信号，判断话音信号与信息存储模块中保存的关键语音的相似度是否达到指定值(是否匹配)，若相似度达到指定值，则执行步骤304；否则，执行步骤306；

相似度要求的指定值可以选择在0.7～0.8左右，该值可以根据具体情况选择，不应严格限定。

噪声过滤模块将接收到的如“喂”、“你好”等作为关键语音的话音信号与关键语音进行相似度匹配。噪声过滤模块可将通话开始后的话音信号的前3～5个字与关键语音进行相似度匹配。

由于关键语音为机主录制的语音，进行话音信号与关键语音的匹配可以避免在非机主使用时，采用机主录制的关键语音计算降噪参数，在进行降噪处理后，使话音效果不佳，并避免对降噪参数进行不必要的修改。不匹配也可能是由环境噪声造成的，当然，在这种情况下，也没有必要重新计算降噪参数。

304：噪声过滤模块计算降噪参数并将降噪参数保存到信息存储模块；

计算降噪参数的过程为：当声音采集模块采用多个麦克风接收声音信号时，对多个话音信号进行减法或加法处理，并将结果对除以相匹配的关键语音，得到降噪参数；若采用单麦克风，则直接采用话音信号除以相匹配的关键语音，得到降噪参数。

上述过程中使用表示信号的函数进行相应的运算处理。

305：噪声过滤模块采用降噪参数对话音信号进行降噪处理，并将噪声标志位的状态置为标识环境噪声超标，执行步骤309；

若声音采集模块采用多个麦克风，则噪声过滤模块对多个话音信号进行减法处理，再除以降噪参数，该降噪参数为对多个话音信号进行减法处理，并将结果除以相匹配的关键语音；或对多个话音信号进行加法处理，再除以降噪参数，该降噪参数为对多个话音信号进行加法处理，并将结果除以相匹配的关键语音；若声音采集模块采用单麦克风，则将话音信号除以降噪参数。

306：噪声过滤模块判断执行匹配的次数是否到达指定值(如三次)，如果到达，则执行步骤307；否则，执行步骤303；

只进行有限次的话音匹配，可以将匹配过程对通话性能的负面影响减至最小。

307：噪声过滤模块将噪声标志位的状态置为标识环境噪声超标；

308：噪声过滤模块从信息存储模块获取所保存的降噪参数，采用该降噪参数对从声音信号中获取的话音信号进行降噪处理；

309：降噪过滤模块将降噪处理后的话音信号发送给基带处理模块，执行步骤301。

基带处理模块将从降噪过滤模块接收到的话音信号进行语音编码，编码成数字信号，并发送给射频处理模块，射频处理模块将数字信号进行调制并放大成无线电波信号，通过天线将无线电波信号发送到无线网络侧。

可以在通话开始后即使用上述方法计算得到降噪参数，在通话过程中均一直采用该降噪参数对话音信号降噪，也可以在通话过程中随时更新降噪参数，在此不做限定。

图4所示为本发明实施方式的降低通话噪音的装置，该装置包括：声音采集模块、噪声过滤模块、信息存储模块、声音校准模块、基带处理模块、射频处理模块和天线，其中：

声音采集模块，用于在通话开始后，将所采集到的声音信号发送给噪声过滤模块；并将采集到的用户录入的关键语音保存到信息存储模块，判断这一关键语音的录制次数是否到达指定值，若未达到，则继续采集；若达到，则向声音校准模块发送语音录制完毕通知消息；在接收到重录制通知消息后，重新采集用户的关键语音，保存到信息存储模块，并向声音校准模块发送语音重录制完毕通知消息；

噪声过滤模块，用于从接收到的声音信号中获取话音信号，判断该话音信号与信息存储模块中预先保存的关键语音信号的相似度是否达到指定值，在达到时，使用该获取的话音信号与相匹配的关键语音信号计算降噪参数，在得到降噪参数后，将该降噪参数保存到信息存储模块，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪；在获取的话音信号与关键语音信号不相匹配时，从信息存储模块获取所保存的降噪参数，使用该获取的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪，将降噪处理后的话音信号发送给基带处理模块。

其中，计算降噪参数的方法为：当话音信号为单路时，降噪参数＝获取的话音信号/关键语音信号；当话音信号为多路时，降噪参数＝获取的话音信号之差或之和/关键语音信号。

进行降噪的方法为：当话音信号为单路时，降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号/降噪参数；当话音信号为多路时，若采用降噪参数＝获取的话音信号之差/关键语音，则信号降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之差/降噪参数；若采用降噪参数＝获取的话音信号之和/关键语音，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之和/降噪参数。

声音校准模块，用于在接收到语音录制完毕通知消息后，判断保存在信息存储模块中的本次录制的多个关键语音是否满足相似度的指定值，若未达到，则从信息存储模块中删除未达到相似度的指定值的关键语音，并向声音采集模块发送重录制通知消息；在接收到语音重录制完毕通知消息后，判断信息存储模块中保存的重录制的关键语音是否满足相似度要求。

基带处理模块，用于从降噪过滤模块接收到的话音信号进行语音编码，编码成数字信号，并发送给射频处理模块；

射频处理模块，用于将数字信号进行调制并放大成无线电波信号，通过天线将无线电波信号发送到无线网络侧。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低通话噪音的方法，包括：

预先保存关键语音信号；

通话开始后，获取话音信号，判断获取的话音信号与所述关键语音信号是否相匹配，在相匹配时，使用该获取的话音信号与相匹配的关键语音信号计算降噪参数；

得到降噪参数后，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪；

其中，当所述话音信号为单路时，降噪参数＝获取的话音信号/关键语音信号；当话音信号为多路时，降噪参数＝获取的话音信号之差或之和/关键语音信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪的方法为：

当所述话音信号为单路时，降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号/降噪参数；

当所述话音信号为多路时，若采用降噪参数＝获取的话音信号之差/关键语音信号，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之差/降噪参数；若采用降噪参数＝获取的话音信号之和/关键语音信号，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之和/降噪参数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在得到所述降噪参数后，还对该降噪参数进行保存；

在获取到话音信号后，还判断该话音信号在声音信号中所占比例是否达到指定值，如果未达到指定值，则设置环境噪声标志位的初始状态表示环境噪声超标；

在判断获取的话音信号与所述关键语音信号是否相匹配前，还查询环境噪声标志位的状态，若该环境噪声标志位的状态表示环境噪声超标，则使用所保存的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若所述环境噪声标志位的状态表示环境噪声不超标，则执行所述判断获取的话音信号与所述关键语音信号是否相匹配的操作；

在获取的话音信号与所述关键语音信号不相匹配时，使用所保存的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判断获取的话音信号与所述关键语音信号是否相匹配的方法为：

判断所述获取的话音信号与所述关键语音信号的相似度是否达到指定值，若相似度达到指定值，则所述获取的话音信号与关键语音信号相匹配；否则，不相匹配。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先保存关键语音信号的过程包括：

保存用户录入的关键语音；

当对一关键语音录入多次时，还判断多次录入的该关键语音的各关键语音信号的相似度是否达到指定值，若未达到，则删除未达到相似度的指定值的关键语音信号，并重新录入。

7.一种降低通话噪音的装置，其特征在于，包括：声音采集模块、噪声过滤模块和信息存储模块，其中：

所述声音采集模块，用于在通话开始后，采集声音信号，将所采集到的声音信号发送给噪声过滤模块；

所述噪声过滤模块，用于从接收到的声音信号中获取话音信号，判断该话音信号与所述信息存储模块中预先保存的关键语音信号是否相匹配，在相匹配时，使用该获取的话音信号与相匹配的关键语音信号计算降噪参数，在得到降噪参数后，使用该降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪；

其中，所述噪声过滤模块计算所述降噪参数的方法为：当所述话音信号为单路时，降噪参数＝获取的话音信号/关键语音信号；当话音信号为多路时，降噪参数＝获取的话音信号之差或之和/关键语音信号。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述噪声过滤模块使用所述降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪的方法为：

当所述话音信号为单路时，降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号/降噪参数；

当所述话音信号为多路时，若采用降噪参数＝获取的话音信号之差/关键语音信号，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之差/降噪参数；若采用降噪参数＝获取的话音信号之和/关键语音，则降噪后的话音信号＝通话过程中的话音信号之和/降噪参数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述噪声过滤模块，还用于在得到所述降噪参数后，将该降噪参数保存到所述信息存储模块；在获取的话音信号与所述关键语音信号不相匹配时，从所述信息存储模块获取所保存的降噪参数，使用该获取的降噪参数对通话过程中的话音信号进行降噪。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括声音校准模块，其中：

所述声音采集模块，还用于采集用户录入的关键语音，将采集到的关键语音信号保存到所述信息存储模块，并在对一关键语音完成多次采集后，向所述声音校准模块发送语音录制完毕通知消息；在接收到重录制通知消息后，重新采集用户的关键语音，保存到信息存储模块，并向所述声音校准模块发送语音重录制完毕通知消息；

所述声音校准模块，用于在接收到所述语音录制完毕通知消息后，判断多次录入的该关键语音的各关键语音信号的相似度是否达到指定值，若未达到，则从所述信息存储模块中删除未达到相似度的指定值的关键语音信号，并向声音采集模块发送重录制通知消息；在接收到语音重录制完毕通知消息后，判断所述信息存储模块中保存的重录制的关键语音信号是否满足相似度要求。

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