CN103002094A - 一种对环境噪声进行抑制的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对环境噪声进行抑制的方法及装置，所述方法包括以下步骤：获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。本发明通过获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值，通话过程中，将节约两个门限值之间的噪音滤除，可以在嘈杂环境中显著降低背景噪声，提高通话的语音信号质量，且具有成本低、灵活性高的优点。

Description

一种对环境噪声进行抑制的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通讯技术领域，特别是涉及一种对环境噪声进行抑制的方法及装置。

背景技术

随着移动通讯的不断发展和普及，移动通讯在人们的日常生活中占有越来越重要的位置。同时，移动终端的使用者对移动终端的功能和各方面的性能也有了越来越高的追求。移动终端发展到今天，有一些无法避免的问题，其中就包括通话质量。影响通话质量的因素有很多，除了网络、信号、终端本身的质量外，最为关键的是环境噪声，尤其表现在大城市、工业工厂等场所。由于这些噪音的存在极大的影响了正常通话的质量，甚至造成正常通话无法进行，严重影响了终端的正常使用。

为此，出现了很多噪声抑制技术，可以抑制环境噪声提高通话的质量。现有技术主要有以下两类：第一类：采用双MIC(Microphone的缩写，麦克风或话筒)；主MIC采样语音信号，副MIC采样环境噪声，经过合成抵消环境噪声，起到降噪的作用，进而达到提升通话质量的目的；第二类：音频信号经过A/D采样后，对数字音频信号进行滤波和信号的后处理，降低噪声，提高通话质量。

上述方法存在以下缺陷；采用双MIC方法，终端硬件成本提高，并且双MIC的电路板，布局局限性较大；第二种采用数字信号处理算法只能滤除部分特定频率和特性的噪声，对于环境噪声等抑制能力较弱，效果一般。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对环境噪声进行抑制的方法及装置，用以解决现有技术中环境噪声对通话质量造成影响的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种对环境噪声进行抑制的方法，所述方法包括以下步骤：

获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

进一步，获取最低环境噪声强度门限值，具体包括以下步骤：

采集安静环境下环境噪声信号；

根据所述安静环境下环境噪声信号，获取所述最低环境噪声强度门限值。

进一步，根据所述安静环境下环境噪声信号，获取所述最低环境噪声强度门限值，具体包括：

根据所述安静环境下环境噪声信号，获取安静环境下语音信号的期望值A₀和方差值σ₁；

将A₀+3σ₁作为所述最低环境噪声强度门限值。

进一步，获取最高环境噪声强度门限值，具体包括以下步骤：

采集正常环境下环境噪声信号；

根据所述正常环境下环境噪声信号，获取所述最高环境噪声强度门限值。

进一步，根据所述正常环境下环境噪声信号，获取所述最高环境噪声强度门限值，具体包括以下步骤：

根据所述正常环境下环境噪声信号，获取正常环境下语音信号的期望值B₀和方差值σ₂；

将3(B₀+3σ₂)+c作为所述最高环境噪声强度门限值；其中，c为预先设置的强度增量参数。

进一步，在得到第一处理语音信号之后，还包括：

将所述第一处理语音信号与采集的正常环境下环境噪声信号合成，得到第二处理语音信。

进一步，在得到第二处理语音信号之后，还包括：

对所述第二处理语音信号进行平滑处理，得到第三处理语音信号。

进一步，得到第三处理语音信号之后，还包括：

判断设定时间段内第三处理语音信号的强度是否大于该时间段内所述原始语音信号的强度，如果是，则将语音信号作为输出信号；如果否，则将所述第三处理语音信号作为输出信号。

另一方面，本发明还提供一种对环境噪声进行抑制的装置，所述装置包括：

门限值获取单元，用于获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

抑制处理单元，用于在通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

进一步，所述装置还包括：

语音信号合成单元，用于将所述第一处理语音信号与采集的正常环境下环境噪声信号合并，得到第二处理语音信。

进一步，所述装置还包括：

语音信号平滑处理单元，用于对所述第二处理语音信号进行平滑处理，得到第三处理语音信号。

进一步，所述装置还包括：

检测处理单元，用于判断设定时间段内第三处理语音信号的强度是否大于该时间段内所述原始语音信号的强度，如果是，则将语音信号作为输出信号；如果否，则将所述第三处理语音信号作为输出信号。

本发明有益效果如下：

本发明通过获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值，通话过程中，将节约两个门限值之间的噪音滤除，可以在嘈杂环境中显著降低背景噪声，提高通话的语音信号质量，且具有成本低、灵活性高的优点。

附图说明

图1是本发明实施例中一种对环境噪声进行抑制的方法的流程图；

图2是本发明实施例中再一种对环境噪声进行抑制的方法的流程图；

图3是本发明实施例中一种对环境噪声进行抑制的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中环境噪声对通话质量造成影响的问题，本发明提供了一种对环境噪声进行抑制的方法及装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，本发明实施例涉及一种对环境噪声进行抑制的方法，包括以下步骤：

步骤S101，获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

本步骤中，最低环境噪声强度门限值是指：主、被叫通话过程中，环境噪声对通话质量造成影响的最低强度。通常情况下，安静环境下的噪声强度就可以作为最低环境噪声强度门限值。另外，最低环境噪声强度门限值也可以根据经验设置，或者设置之后，通过有限次的调整试验，来获取合适的数值。

最高环境噪声强度门限值是指：主、被叫通话过程中，在保证语音信号中的通话信号不被滤除的最大环境噪声强度，也就是通话信号的最低强度。语音信号包括主、被叫通话时的通话信号和环境噪声信号。由于主、被叫作为声源通常比噪声作为生源更接近移动终端的话筒，因此，一般情况下，主、被叫产生的声音强度要大于噪声产生的声音强度。而本发明实施例对环境噪声进行抑制处理，其必须遵守的前提就是不能对主、被叫正常通话时的通话信号进行滤除，因此，最高环境噪声强度门限值通常不能大于主、被叫正常通话时的通话信号的强度，如果大于，将会将通话信号或部分通话信号滤除，对通话质量造成影响。因此，也可以根据主被叫通话时的声音强度来设置最高环境噪声强度门限值。

下面，给出一种获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值的方法，但上述门限值的获取并非只限定于该方法获取。

步骤S1011，在安静环境下和正常环境下分别采集环境噪声信号。在通话过程中，获取语音环境噪声信号。语音环境噪声信号获取可以通过单或者双MIC，也可以采取其他音频信号采集器件。可以通过采集n组信号进行统计分析，求平均值来进行判别。n值可以根据实际情况进行设定。分别采样安静环境下和普通环境下移动终端接通后的语音信号的幅度值(通话过程中，主、被叫通话双方不说话，只是采集背景的环境噪声信号)，得到两组数据A(t)和B(t)，对这2n组数据进行统计分析，两种噪声都应该以期望值服从静态高斯分布。

步骤S1012，根据两组数据A(t)和B(t)，经过统计计算，得到安静环境下和正常环境下语音信号的期望值分别为A₀和B₀，方差分别为σ₁和σ₂；按照随机信号分布规律选取A₀+3σ₁为第一门限值a，选取3倍的B₀+3σ₂为第二门限值b，可以确保95％的有效信号在门限值之内；通过上述方法可以确定第一门限值a和第二门限值b。选取适当增加量c，使b+c的值为真实人声的可感知门限，该值以下的信号将被认为是噪声信号在处理中去除，即为第三门限值b+c。c为预先设置的强度增量参数，可以通过经验设置，也可以通过多次试验获取最佳数值。将第一门限值a作为最低环境噪声强度门限值，将第三门限值b+c作为最高环境噪声强度门限值。

安静环境并没有绝对限制，而是一种相对概念，只要采集人认为环境相对安静，环境噪音不会影响移动终端的通话质量即可，也可以适用国标GB3096-1993《城市区域化境噪声标准》中的0类。同样，正常环境也没有绝对限制，而是一种相对概念，只要环境为正常工作、生活的环境即可，但环境噪音会对移动终端的通话质量造成影响，正常环境也可以适用国标GB3096-1993《城市区域化境噪声标准》中规定的I、II类情况。

需要说明的是，上述方法中，并非获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值的唯一方法，例如，可以调整方差或期望值的倍数，来获取新的门限值，其也能实现本发明，只是不能达到最佳实施效果。本步骤的本质在于，根据采集的安静环境和正常环境的噪声强度信号，获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值，至于获取方法，可以不限定。

步骤S1013，将采集的安静环境下背景噪声信号通过采样转换为数字信号，采样值存储在存储器中，存储信号的采样时长可以根据实际情况灵活调整和设置，该信号将在后续噪声抑制处理中使用。

步骤S102，通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

本步骤中，原始语音信号包括包括主、被叫通话时的通话信号和环境噪声信号。过滤时，只滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值而小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，而对上述范围之外的语音信号不做任何处理，均可以通过。对于原始语音信号中强度小于最低环境噪声强度门限值的语音信号，认为其噪声环境相当于安静环境，通话质量不会受到噪声影响，因此，不必进行滤除处理。对于原始语音信号中强度大于最高环境噪声强度门限值的语音信号，认为此部分语音信号中绝大多数都是主、被叫通话时的通话信号，即使包括噪音信号，如果进行滤除，也会滤除主、被叫通话时的通话信号，对通话质量造成影响，因此，此部分语音信号也不能进行滤除。

为达更加技术效果，本发明实施例还涉及一种对环境噪声进行抑制的方法，包括以下步骤：

步骤S201，获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

步骤S202，通话过程中，滤除语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

步骤S203，将所述第一处理语音信号与采集的正常环境下环境噪声信号合成，得到第二处理语音信号。

由于步骤S202滤除了大于最低环境噪声强度门限值而小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，人耳在该时间段听到的将是没有一点噪音的信号，听起来不真实，也不舒适。所以，在噪声抑制起作用的同时，另一路信号输出储存在存储器中的采集的安静环境下的舒适背景噪声信号，并与经过处理的第一处理信号进行合成，输出经过第二次处理的语音信号，即第二处理语音信号。

步骤S204，对所述第二处理语音信号进行平滑处理，得到第三处理语音信号。

第二处理语音信号在真实语音信号和附加安静环境下背景噪声的时间交界部分有语音信号的突变，该突变将表现为语音的杂音和POP音，降低用户使用过程中的满意度。为了消除该信号的突变，第二处理语音信号需要经过平滑处理，输出经过第三次处理的语音信号Y3，即：第三处理语音信号；该信号即为最终处理噪声抑制处理完成的音频信号。

步骤S205，判断设定时间段内第三处理语音信号的强度是否大于该时间段内所述原始语音信号的强度，如果是，则将语音信号作为输出信号；如果否，则将所述第三处理语音信号作为输出信号。该步骤实际上是对一段时间内的处理前(即在滤除、合并和平滑处理之前)的语音信号(原始语音信号)与处理后的语音信号(第三处理语音信号)进行比较，判断是否对噪音进行了抑制，如果处理后的语音信号的强度大于处理前的语音信号的强度，则认为噪音抑制处理出现了异常，因此，需要结束所有抑制处理流程，即结束获取第一处理语音信号、第二处理语音信号和第三处理语音信号的步骤，直接将原始语音信号作为最终的音频信号输出。如果处理后的语音信号的强度小于处理前的语音信号的强度，则认为噪音抑制处理取得了效果，则继续抑制处理的步骤，将第三处理语音信号作为最终的音频信号输出。

上述步骤S201、S202与前一实施例步骤S101、S102相同，因此，本实施例不再详细描述。

如图3所示，本发明实施例还涉及一种实现上述方法的对环境噪声进行抑制的装置，包括：

门限值获取单元301，用于获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

抑制处理单元302，用于在通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

为达更佳技术效果，上述装置还包括：

语音信号合成单元303，用于将所述第一处理语音信号与采集的正常环境下环境噪声信号合并，得到第二处理语音信。语音信号合成单元303可以使用模拟无源加法器或者有源信号合成器电路实现。

语音信号平滑处理单元304，用于对所述第二处理语音信号进行平滑处理，得到第三处理语音信号。语音信号平滑处理单元304可以通过二阶或者三阶无源低通滤波器电路实现。

检测处理单元305，用于判断设定时间段内第三处理语音信号的强度是否大于该时间段内所述原始语音信号的强度，如果是，则将语音信号作为输出信号；如果否，则将所述第三处理语音信号作为输出信号。检测处理单元305可以采用比较器电路实现。

由上述实施例可以看出，本发明实施例中通过采集背景噪声强度，通过背景噪声是否超过特定阀值自动启动噪声抑制处理，通话过程中，可以在嘈杂环境中显著降低背景噪声，提高通话的语音信号质量；使用过程中，用户可以自己设置及调整处理中阀值参数的值，方便不同用户之间使用差异性的需要。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (12)

1.一种对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

2.如权利要求1所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，获取最低环境噪声强度门限值，具体包括以下步骤：

采集安静环境下环境噪声信号；

根据所述安静环境下环境噪声信号，获取所述最低环境噪声强度门限值。

3.如权利要求2所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，根据所述安静环境下环境噪声信号，获取所述最低环境噪声强度门限值，具体包括：

根据所述安静环境下环境噪声信号，获取安静环境下语音信号的期望值A₀和方差值σ₁；

将A₀+3σ₁作为所述最低环境噪声强度门限值。

4.如权利要求1所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，获取最高环境噪声强度门限值，具体包括以下步骤：

采集正常环境下环境噪声信号；

根据所述正常环境下环境噪声信号，获取所述最高环境噪声强度门限值。

5.如权利要求4所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，根据所述正常环境下环境噪声信号，获取所述最高环境噪声强度门限值，具体包括以下步骤：

根据所述正常环境下环境噪声信号，获取正常环境下语音信号的期望值B₀和方差值σ₂；

将3(B₀+3σ₂)+c作为所述最高环境噪声强度门限值；其中，c为预先设置的强度增量参数。

6.如权利要求2所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，在得到第一处理语音信号之后，还包括：

将所述第一处理语音信号与采集的正常环境下环境噪声信号合成，得到第二处理语音信。

7.如权利要求6所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，在得到第二处理语音信号之后，还包括：

对所述第二处理语音信号进行平滑处理，得到第三处理语音信号。

8.如权利要求7所述的对环境噪声进行抑制的方法，其特征在于，得到第三处理语音信号之后，还包括：

判断设定时间段内第三处理语音信号的强度是否大于该时间段内所述原始语音信号的强度，如果是，则将语音信号作为输出信号；如果否，则将所述第三处理语音信号作为输出信号。

9.一种对环境噪声进行抑制的装置，其特征在于，所述装置包括：

门限值获取单元，用于获取最低环境噪声强度门限值和最高环境噪声强度门限值；

抑制处理单元，用于在通话过程中，滤除原始语音信号中强度大于最低环境噪声强度门限值、且小于最高环境噪声强度门限值的语音信号，得到第一处理语音信号。

10.如权利要求9所述的对环境噪声进行抑制的装置，其特征在于，所述装置还包括：

语音信号合成单元，用于将所述第一处理语音信号与采集的正常环境下环境噪声信号合并，得到第二处理语音信。

11.如权利要求10所述的对环境噪声进行抑制的装置，其特征在于，所述装置还包括：

语音信号平滑处理单元，用于对所述第二处理语音信号进行平滑处理，得到第三处理语音信号。

12.如权利要求11所述的对环境噪声进行抑制的装置，其特征在于，所述装置还包括：

检测处理单元，用于判断设定时间段内第三处理语音信号的强度是否大于该时间段内所述原始语音信号的强度，如果是，则将语音信号作为输出信号；如果否，则将所述第三处理语音信号作为输出信号。

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