CN105741847A - 噪声消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种噪声消除方法，适用于一电子装置。该噪声消除方法包括：接收一声音信号；对该声音信号进行一傅立叶转换，以得到一声音频谱；自该声音频谱中撷取对应一噪声的一第一频谱以及对应一人声信号的一第二频谱；根据该第一频谱与该第二频谱估计一中心频率；以及根据该中心频率对该声音频谱进行一高通滤波运算。

Description

噪声消除方法
本申请是以下专利申请的分案申请：申请号：201210294872.4，申请日：2012年08月17日，发明名称：噪声消除方法。
技术领域
本发明涉及一种声音噪声消除方法，特别是涉及一种手持式电子装置的麦克风声音噪声消除方法。
背景技术
手持式电子装置，如智能型手机、平板计算机或是个人数字助理(personaldigitalassist，PDA)，已经成为消费者个人或公务使用上的必需品。越来越多使用者会利用手持式电子装置录制影片或是录制声音简讯，但是一般手持式电子装置并无针对麦克风接收到的声音讯号进行噪声滤波，则可能造成使用者不管是在室内或室外都得到不佳的录音品质。在室外状况下，麦克风可能会受到风声的噪声干扰，而如果在室内则可能受到反射的声音讯号的噪声干扰，两种的噪声抑制方法也不同，也不容易整合在手持式电子装置内。
发明内容
本发明的一实施例为一种噪声消除方法，适用于一电子装置。该噪声消除方法包括：接收一声音信号；对该声音信号进行一傅立叶转换，以得到一声音频谱；自该声音频谱中撷取对应一噪声的一第一频谱以及对应一人声信号的一第二频谱；根据该第一频谱与该第二频谱估计一中心频率；以及根据该中心频率对该声音频谱进行一高通滤波运算。
本发明的另一实施例提供一种噪声消除方法，适用于一电子装置。该噪声消除方法包括：接收一声音信号；对该声音信号进行一傅立叶转换，以得到一声音频谱；根据该声音频谱判断该电子装置是否位于室外。当该电子装置位于室外时，执行下列步骤：对该声音信号进行一傅立叶转换，以得到一声音频谱；自该声音频谱中撷取对应一噪声的一第一频谱以及对应一人声信号的一第二频谱；根据该第一频谱与该第二频谱估计一中心频率；以及根据该中心频率对该声音频谱进行一高通滤波运算。
附图说明
图1为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的一实施例的示意图。
图2为图1的噪声抑制装置的一运作方法的一实施例的示意图。
图3为根据本发明的具有噪声抑制功能的一手持式电子装置的一实施例的示意图。
图4为根据本发明的具有噪声抑制功能的一手持式电子装置的另一实施例的示意图。
图5为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的示意图。
图6为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的流程图。
图7为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的示意图。
图8为根据本发明的具有噪声抑制功能的一手持式电子装置的一实施例的示意图。
图9为一声音噪声消除装置的一实施例的示意图。
图10为一声音噪声消除装置的另一实施例的示意图。
图11为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的示意图。
附图符号说明
11～麦克风
12～噪声抑制装置
31～麦克风
32～快速傅立叶转换装置
33～处理器
34～高通滤波器
35～反向快速傅立叶转换装置
41～麦克风
42～第一快速傅立叶转换装置
43～处理器
44～频率愈高通滤波器
45～反向快速傅立叶转换装置
46～时域高通滤波器
47～第二快速傅立叶转换装置
48～强化装置
81～麦克风
82～快速傅立叶转换装置
83～处理器
84～高通滤波器
85～反向快速傅立叶转换装置
86～锐化装置
91～频谱撷取装置
92～第一判断装置
93～SNR计算器
94～fc产生器
95`第二判断装置
96～锐化装置
101～第一麦克风
102～第二麦克风
103～SNR计算器
104～fc产生器
105～高通滤波器
106～加法器
107～减法器
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下结合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的一实施例的示意图。图1的实施例的状况是以一室外状况为例说明。当麦克风11接收使用者的一声音信号SS时，麦克风11可能同时接收到风声噪声信号SN，因此可以将麦克风接收到的信号表示为(SS+SN)。接着，通过一噪声抑制装置12对信号(SS+SN)进行噪声消除或抑制，以得到一声音信号SS’。在本实施例中，声音信号SS’可能仍带有部分噪声，且与使用者的声音信号SS略有差异。在本实施例中，噪声抑制装置12可能是由硬件所实现，或是藉由一处理器或控制器执行一程序来实现。
图2为图1的噪声抑制装置的一运作方法的一实施例的示意图。在步骤S21中，通过一麦克风接收使用者的一原始声音信号(speechsignal)与一风声噪声(windnoise)所组成的一第一声音信号。在步骤S22中，通过一快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱。一般来说，风声噪声的频率范围通常落在0～100Hz之间，而人声信号的频率范围通讯为300Hz到4KHz。在本实施例中，可以设定对应风声噪声的一第一频率区间与对应人声信号的一第二频率区间，并取得于该第一频率区间的一噪声频谱与于该第二频率区间的一人声频谱。在步骤S23中，噪声抑制装置会判断目前使用者是否位于室外。本步骤可能由使用者自行设定或由噪声抑制装置根据步骤S22所得到的频谱所判断。举例来说，当使用者利用手持式电子装置执行一录影或录音应用程序时，手持式电子装置会先跳出一菜单供使用者选择目前是否位于户外或是否要进行噪声消除的动作。如果使用者目前位于户外的话，则执行后续的噪声抑制或消除的动作。如果使用者并未位于户外的话，则不进行后续的噪声抑制或消除的动作。在另一实施例中，噪声抑制装置根据对应风声噪声的该噪声频谱的频谱能量判断此时使用者是否位于户外。若该噪声频谱的频谱能量大于一预定值，表示此时使用者的位置是位于户外，必须执行噪声抑制或消除的动作。若该噪声频谱的频谱能量小于一预定值，则不进行后续的噪声抑制或消除的动作。
在步骤S24中，噪声抑制装置会根据该噪声频谱的一第一能量值与该人声频谱的一第二能量值估计一中心频率fc。接着根据估计的中心频率fc来调整一频率域高通滤波器的中心频率，并将该第一频谱通过该高通滤波器进行滤波，过滤掉低频的风声噪声，以得到过滤后的一第二频谱。接着，在步骤S25中，噪声抑制装置会根据噪声频谱与人声频谱来对第二频谱再进行一次数据处理，用以将第二频谱的人声部分加强，并将风声部分削弱，以得到一第三频谱。接着，将第三频谱经过反向快速傅立叶转换(InverseFastFourierTransform，IFFT)以产生一过滤后的声音信号。接着，该过滤后的声音信号会被储存或是通过一扬声器(speaker)播放。
在图2的实施例中，根据噪声频谱的第一能量值与人声频谱的第二能量值所估计的中心频率fc是用来对步骤S22转换后的第一频谱进行高通滤波，但非将本发明限于此。在另一实施例中，可将一时域高通滤波器的中心频率调整为fc，并利用该时域高通滤波器对麦克风接收到的第一声音信号进行高通滤波运算，以过滤低频的风声噪声。接着，将过滤后的第一声音信号进行快速傅立叶转换以产生一第四频谱。接着，噪声抑制装置会根据噪声频谱与人声频谱来对第四频谱再进行一次数据处理，用以将第四频谱的人声部分加强，并将风声部分削弱，以得到一第五频谱。在另外的实施例中，可以根据第四频谱产生新的噪声频谱与人声频谱，并根据新的噪声频谱与人声频谱来对第四频谱再进行处理，以强化人声频谱的部分。最后，再将处理后的第四频谱反向快速傅立叶转换以产生过滤后的声音信号。
图3为根据本发明的具有噪声抑制功能的一手持式电子装置的一实施例的示意图。手持式电子装置的麦克风31接收一声音信号与一风声噪声以产生一第一声音信号。再本实施例中，麦克风31可能为单一麦克风或是一阵列式麦克风(microphonearray)。快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置32对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱，并将该第一频谱传送给一处理器33、一高通滤波器34以及一反向快速傅立叶转换(InverseFastFourierTransform，IFFT)装置35。一般来说，风声噪声的频率范围通常落在0～100Hz之间，而人声信号的频率范围通讯为300Hz到4KHz。因此，处理器33接收到该第一频谱时，会先撷取对应于风声噪声的一第一频率范围的一噪声频谱，并判断该噪声频谱的能量是否有大于一预定值。若有，则处理器33送出一致能信号给高通滤波器34以对该第一频谱执行一高通滤波运算。处理器33同时送出选择信号给反向快速傅立叶转换装置35，使得反向快速傅立叶转换装置35对高通滤波器34的输出信号进行反向快速傅立叶转换运算，而不对快速傅立叶转换装置32输出的第一频谱进行反向快速傅立叶转换运算。换言之，在反向快速傅立叶转换装置35之前可以设置一多工器，根据处理器33输出的选择信号将高通滤波器34的输出信号或快速傅立叶转换装置32输出的第一频谱传送给反向快速傅立叶转换装置35。
若该噪声频谱的能量并没有大于预定值，则处理器33不会传送致能信号给高通滤波器34，并且会通过该选择信号告知反向快速傅立叶转换装置35对快速傅立叶转换装置32输出的第一频谱进行反向快速傅立叶转换运算。再另一实施例中，如果噪声频谱的能量并没有大于预定值，但是若处理器33有接收到使用者的一控制信号，要求要对麦克风31接收到的声音信号进行噪声抑制或滤波，则处理器会直接送出致能信号给高通滤波器34以对该第一频谱执行高通滤波运算，以及同时送出选择信号给反向快速傅立叶转换装置35，使得反向快速傅立叶转换装置35对高通滤波器34的输出信号进行反向快速傅立叶转换运算，而不对快速傅立叶转换装置32输出的第一频谱进行反向快速傅立叶转换运算。因此，处理器33可不进行噪声频谱的能量判断的步骤或流程。
处理器33接收到该第一频谱后，先取得于一第一频率区间的噪声频谱与于一第二频率区间的一人声频谱。处理器33会根据该噪声频谱的第一能量值与该人声频谱的第二能量值的估计一中心频率fc。接着处理器33调整一频率域高通滤波器的中心频率，使其中心频率为fc。当高通滤波器34的中心频率调整好后，高通滤波器34对该第一频谱通过该高通滤波器进行滤波，将低频的风声噪声滤除，以得到过滤后的一第二频谱。接着，第二频谱被传送到反向快速傅立叶转换装置35，进行一反向快速傅立叶转换以得到一第二声音信号。在本实施例中，第一频率范围为0～100Hz，而第二频率范围为300Hz到4KHz，但是非将本发明限于此。使用者可以自行定义第一频率范围与第二频率范围。处理器亦可针对不同的噪声种类定义不同的第一频率范围，再根据接收到的第一频谱分析噪声种类后，以决定后续高通滤波器34的中心频率。换句话说，本实施例并不限于针对风声噪声进行抑制或消除，可针对任何特定频率范围的噪声进行抑制或消除。
图4为根据本发明的具有噪声抑制功能的一手持式电子装置的另一实施例的示意图。手持式电子装置的麦克风41接收一声音信号与一风声噪声以产生一第一声音信号。在本实施例中，麦克风41可能为单一麦克风或是一阵列式麦克风(microphonearray)。第一快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置42对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱，并将该第一频谱传送给一处理器43以及一频率域高通滤波器44。一般来说，风声噪声的频率范围通常落在0～100Hz之间，而人声信号的频率范围通讯为300Hz到4KHz。因此，处理器43接收到该第一频谱时，会先撷取对应于风声噪声的一第一频率范围的一噪声频谱N，并判断该噪声频谱的能量PN是否有大于一预定值PTH。若有，则处理器43送出一第一致能信号EN1给频率域高通滤波器44以对该第一频谱执行一高通滤波运算。在本实施例中，处理器43亦可以传送一第二致能信号EN2给一时域高通滤波器46，使得时域高通滤波器46对该第一声音信号进高通滤波运算，以产生一第一过滤声音信号。
在本实施例中，处理器43可以选择只让频率域高通滤波器44或是时域高通滤波器46进行滤波动作，或是让频率域高通滤波器44与时域高通滤波器46同时进行滤波动作。如果频率域高通滤波器44与时域高通滤波器46同时动作，处理器33会传送一选择信号SEL给强化装置(enhancementdevice)48，让强化装置48根据该选择信号SEL处理频率域高通滤波器44的输出信号或是第二快速傅立叶转换装置47的输出信号。换言之，在强化装置48之前可以设置一多工器，根据处理器43输出的选择信号SEL，将频率域高通滤波器44的输出信号或是第二快速傅立叶转换装置47的输出信号传送给强化装置48。强化装置48可以由硬件或一软件所实现，用以将接收到的信号中人声部分加强，并削减接收到的信号中的风声噪声的部分。
处理器43接收到该第一频谱后，先取得于一第一频率区间的噪声频谱N与于一第二频率区间的一人声频谱S。处理器43会根据该噪声频谱的第一能量值与该人声频谱的第二能量值的一比值(PN/PS)估计一中心频率fc。接着处理器43调整频率域高通滤波器44与时域高通滤波器46的中心频率，使其中心频率为fc。当频率域高通滤波器44的中心频率调整好后，频率域高通滤波器44对该第一频谱进行滤波，将低频的风声噪声滤除，以得到过滤后的一第二频谱。当时域高通滤波器46的中心频率调整好后，时域高通滤波器46对该第一声音信号进行滤波，将低频的风声噪声滤除，以得到过滤后的一第二声音信号。接着，第二声音信号被传送到第二快速傅立叶转换装置47进行快速傅立叶转换，以得到一第三频谱。
处理器43亦会将噪声频谱N与人声频谱S传送给强化装置48。接着，强化装置48会根据选择信号SEL接收该第二频谱或该第三频谱，并根据噪声频谱N与人声频谱S来强化人声部分与抑制噪声部分。举例来说，第二频谱以(S2+N2)表示。强化装置48会先将第二频谱(S2+N2)与人声频谱S相加后平均，处理后的频谱可表示为((S+S2)/2+N2/2)。接着再将处理后的频谱与噪声频谱N相减，以产生最后的结果：((S+S2)/2+(N2-N)/2)。利用这样的方式，可以让人声部份的频谱(S+S2)/2与噪声频谱(N2-N)/2的信噪比更大，声音品质也会更好。
最后，强化装置48输出的一第四频谱被传送到反向快速傅立叶转换装置45，进行一反向快速傅立叶转换以得到一第三声音信号。在本实施例中，第一频率范围为0～100Hz，而第二频率范围为300Hz到4KHz，但是非将本发明限于此。使用者可以自行定义第一频率范围与第二频率范围。处理器亦可针对不同的噪声种类定义不同的第一频率范围，再根据接收到的第一频谱分析噪声种类后，以决定后续频率域高通滤波器44与时域高通滤波器46的中心频率。换句话说，本实施例并不限于针对风声噪声进行抑制或消除，可针对任何特定频率范围的噪声进行抑制或消除。
在图3的说明中虽然没有提到强化装置48的部分，但仍可将强化装置48应用在图3的手持式电子装置中，以得到更好的信号品质。
在图3与图4的中心频率fc产生方式以及处理器如何检测是否有噪声的部分请参考下列说明。首先，麦克风接收到的信号会先通过取样频率为48KHz的模拟数字转换器进行取样，以得到一数字信号。接着，该数字信号被传送到一256点快速傅立叶转换装置以产生对应的一频谱。在判断是否有噪声时，根据转换后的频谱中的第1频段(band1)与第二频段(band2)的能量来判断。风声噪声的频率可由下列数学式求得：
2/256*48K＝375Hz
接着，处理器根据该频谱中，噪声与信号的信噪比来决定中心频率fc。信噪比(SNR)可由下式得知：
SNR＝第三频段(band3)至第二十四频段(band24)的能量/第1频段(band1)与第二频段(band2)的能量
＝频率375Hz到4KHz的能量/频率0到375Hz的能量
在本说明书中，根据SNR所估计到的中心频率fc的范围约在100Hz至1000Hz。
图5为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的示意图。图5的实施例的状况是以一室内状况为例说明。在室内所造成的噪声通常是回音所造成，因此必须由前一个时间点接收到的声音信号来抑制下一个时间点接收到的声音信号所造成的回音噪声。在步骤S51中，通过一麦克风接收使用者的一原始声音信号(speechsignal)与一回音噪声(echonoise)所组成的一第一声音信号。在步骤S52中，通过一快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱。接着在步骤S53中藉由该第一频谱的能量值来判断是否有回音噪声产生。若没有，则执行步骤S55，将该第一频谱通过一反向快速傅立叶转换以得到一第二声音信号。若步骤S53的判断为是，则执行步骤S54。在步骤S54中，会根据前一次接收到的声音信号所产生的频谱来估计一回音噪声频谱。接着根据该回音噪声频谱对该第一频谱进行噪声抑制的动作，以产生一第二频谱。接着在步骤S55中，该第二频谱通过一反向快速傅立叶转换以得到一第三声音信号。
图6为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的流程图。图6的实施例的状况是以一室内状况为例说明。在步骤S61中，通过一麦克风接收使用者的一原始声音信号(speechsignal)与一回音噪声(echonoise)所组成的一第一声音信号x(t)。在步骤S62中，通过一快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置对该第一声音信号x(t)进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱x(k)。接着在步骤S63中藉由该第一频谱的能量值来判断是否有回音噪声产生。若没有，则执行步骤S65，将该第一频谱通过一反向快速傅立叶转换以得到一第二声音信号x’(t)。若步骤S63的判断为是，则执行步骤S64。在步骤S64中，会将第一频谱与一增益函数相乘，藉此抑制回音噪声。增益函数g(k)可由使用者或手持式电子装置内的处理器所求得，步骤S64产生的一第二频谱Y(k)可由下列数学式所表示：
Y(k)＝g(k)*x(k)
增益函数g(k)中的增益值范围由0.1到1。举例来说，如果步骤S62执行的是一256点的快速傅立叶转换，则产生的频谱可能就是由256点的数据所组成。而增益函数g(k)也会是由256个增益值所组成，用以调整第一频谱中每一点的能量值。此外，在步骤S64中，也会根据第一声音信号或第一频谱来估计一回音噪声并产生回音噪声频谱n(k)。回音噪声频谱n(k)可由下列数学式所表示：
n(k)＝(1-g(k))*u(k)
，u(k)为原始估计的噪声。
接着，将Y(k)与n(k)相减以得到噪声抑制后的第二频谱。最后在步骤S65中，对该第二频谱进行反向快速傅立叶转换以得到一第三声音信号x”(t)
图7为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的示意图。在步骤S701中，通过一麦克风接收使用者的一原始声音信号(speechsignal)与一噪声(noise)所组成的一第一声音信号。在步骤S702中，通过一快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱。接着，在步骤S703中判断使用者目前的位置是否位于户外。一般来说，风声噪声的频率范围通常落在0～100Hz之间，而人声信号的频率范围通常为300Hz到4KHz。在本实施例中，可以设定对应风声噪声的一第一频率区间与对应人声信号的一第二频率区间，并取得于该第一频率区间的一噪声频谱与于该第二频率区间的一人声频谱。接着，通过一第一判断装置根据噪声频谱的能量来判断使用者是否在户外。如果不是的话，执行步骤S704。如果使用者是在户外的话，执行步骤S706。
在步骤S706中，判断该噪声频谱Nr的能量值是否大于一第一预订值Nth1。如果该噪声频谱Nr的能量值是大于一第一预订值Nth1，执行步骤S711以消除噪声。如果该噪声频谱Nr的能量值是小于第一预订值Nth1，则执行步骤S707。步骤S707是根据使用者的设定来决定是否要强制执行噪声抑制功能。举例来说，当使用者利用手持式电子装置执行一录影或录音应用程序时，手持式电子装置会先跳出一菜单供使用者选择是否要进行噪声消除的动作。如果在步骤S707中，决定要进行噪声消除的动作，则执行步骤S711。如果在步骤S707中，决定不进行噪声消除的动作，则执行步骤S715。在步骤S715中，直接将该第一频谱进行反向快速傅立叶转换操作，以产生一第二声音信号。
在步骤S711中，根据噪声频谱与人声频谱的能量估计一信噪比SNR。在步骤S712中，根据该SNR值来估计一中心频率fc。接着根据估计的中心频率fc来调整一频率域高通滤波器的中心频率，并在步骤S713中将该第一频谱通过该高通滤波器进行滤波，过滤掉低频的风声噪声，以得到过滤后的一第二频谱。在步骤S714中，根据噪声频谱与人声频谱来对第二频谱再进行一次噪声抑制，用以将第二频谱的人声部分加强，并将风声噪声部分削弱，以得到一第三频谱。在步骤S714中，该第三频谱经过反向快速傅立叶转换(InverseFastFourierTransform，IFFT)以产生一过滤后的声音信号。
在步骤S704中，一第二判断装置会根据该第一频谱来判断使用者是否在室内。在一实施例中，第二判断装置是会根据连续的两个频谱来判断是否有回音噪声产生。如果步骤S704的结果为非，则执行步骤S705，结束麦克风噪声消除的流程。如果步骤S704的结果为是，则执行步骤S708。在步骤S708中，根据该第一频谱估计一室内噪声，如回音噪声，并判断该室内噪声Nr的能量值是否大于一第二预订值Nth2。如果该该室内噪声Nr的能量值是大于一第二预订值Nth2，执行步骤S716以抑制噪声。步骤S716的噪声抑制方法的详细内容可以参考图6的说明。如果该该室内噪声Nr的能量值是小于第二预订值Nth2，则执行步骤S709。步骤S709是根据使用者的设定来决定是否要强制执行噪声抑制功能。举例来说，当使用者利用手持式电子装置执行一录影或录音应用程序时，手持式电子装置会先跳出一菜单供使用者选择是否要进行噪声消除的动作。如果在步骤S709中，决定要进行噪声消除的动作，则执行步骤S716。如果在步骤S709中，决定不进行噪声消除的动作，则执行步骤S715。在步骤S715中，直接将该第一频谱进行反向快速傅立叶转换操作，以产生一第二声音信号。
图8为根据本发明的具有噪声抑制功能的一手持式电子装置的一实施例的示意图。手持式电子装置的麦克风81接收一声音信号与一噪声以产生一第一声音信号。在本实施例中，麦克风81可能为单一麦克风或是一阵列式麦克风(microphonearray)。快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置82对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱，并将该第一频谱传送给一处理器83、一高通滤波器84以及一反向快速傅立叶转换(InverseFastFourierTransform，IFFT)装置85。一般来说，风声噪声的频率范围通常落在0～100Hz之间，而人声信号的频率范围通讯为300Hz到4KHz。因此，处理器83接收到该第一频谱时，会先撷取对应于风声噪声的一第一频率范围的一噪声频谱，并判断该噪声频谱的能量是否有大于一预定值。若有，则处理器83送出一致能信号给高通滤波器84以对该第一频谱执行一高通滤波运算。处理器83同时送出选择信号给反向快速傅立叶转换装置85，使得反向快速傅立叶转换装置85对高通滤波器84的输出信号进行反向快速傅立叶转换运算，而不对快速傅立叶转换装置82输出的第一频谱或强化装置86输出的一第三频谱进行反向快速傅立叶转换运算。换言之，在反向快速傅立叶转换装置85之前可以设置一多工器，根据处理器83输出的选择信号将高通滤波器84的输出信号、快速傅立叶转换装置82输出的第一频谱或强化装置86输出的第三频谱传送给反向快速傅立叶转换装置35以作进一步的处理。
若该噪声频谱的能量并没有大于预定值，则处理器83不会传送致能信号给高通滤波器84，并且会通过该选择信号告知反向快速傅立叶转换装置85对快速傅立叶转换装置82输出的第一频谱进行反向快速傅立叶转换运算。再另一实施例中，如果噪声频谱的能量并没有大于预定值，但是若处理器83有接收到使用者的一控制信号，要求要对麦克风81接收到的声音信号进行噪声抑制或滤波，则处理器会直接送出致能信号给高通滤波器84以对该第一频谱执行高通滤波运算，以及同时送出选择信号SEL给反向快速傅立叶转换装置85，使得反向快速傅立叶转换装置85对高通滤波器84的输出信号进行反向快速傅立叶转换运算，而不对快速傅立叶转换装置82输出的第一频谱进行反向快速傅立叶转换运算。因此，处理器83可不进行噪声频谱的能量判断的步骤或流程。
处理器83接收到该第一频谱后，先取得于一第一频率区间的噪声频谱与于一第二频率区间的一人声频谱。处理器83会根据该噪声频谱的第一能量值与该人声频谱的第二能量值的估计一中心频率fc。接着处理器83调整一频率域高通滤波器的中心频率，使其中心频率为fc。当高通滤波器84的中心频率调整好后，高通滤波器84对该第一频谱通过该高通滤波器进行滤波，将低频的风声噪声滤除，以得到过滤后的一第二频谱。接着，第二频谱被传送到反向快速傅立叶转换装置85，进行一反向快速傅立叶转换以得到一第二声音信号。在本实施例中，第一频率范围为0～100Hz，而第二频率范围为300Hz到4KHz，但是非将本发明限于此。使用者可以自行定义第一频率范围与第二频率范围。处理器亦可针对不同的噪声种类定义不同的第一频率范围，再根据接收到的第一频谱分析噪声种类后，以决定后续高通滤波器84的中心频率。换句话说，本实施例并不限于针对风声噪声进行抑制或消除，可针对任何特定频率范围的噪声进行抑制或消除。
当处理器83接收到第一频谱时且判断此时手持式电子装置是位于室内时，会将该第一频谱传送到强化装置86。同一时间，处理器83也会传送选择信号SEL给反向快速傅立叶转换装置85，以处理强化装置86的输出信号。强化装置86会先根据前一次接收到的声音信号所产生的频谱来估计一回音噪声频谱。接着根据该回音噪声频谱对该第一频谱进行噪声抑制的动作，以产生一第三频谱。最后该第三频谱被传送到反向快速傅立叶转换装置85，进行一反向快速傅立叶转换以得到一第三声音信号。
图9为一声音噪声消除装置的一实施例的示意图。声音噪声消除装置内建于具有一收音装置的一电子装置，其包括一频谱撷取装置91、一第一判断装置92、一第二判断装置95、一SNR计算器93、一中心频率产生器94以及一锐化处理器96。频谱撷取装置91接收由一声音信号转换的一声音频谱，并将从该声音频谱中撷取出于对应一噪声的一第一频率区间的第一频谱与对应于一人声信号的一第二频率区间的一第二频谱。第一判断装置92接收到第一频谱后会判断电子装置是否位于室外，如果是的话，传送一致能信号EN给一高通滤波器。如果电子装置被判断不是位于室外时，则将该第一频谱传送给第二判断装置95，以决定是否要进行锐化处理。如果第二判断装置95判断该声音频谱不需要进行锐化处理，则该声音频谱被传送至一反向快速傅立叶转换装置，以输出一第一声音信号。如果第二判断装置95判断该声音频谱需要进行锐化处理，则该声音频谱被传送到锐化处理器96处理。锐化处理器96的运作方式可以参考图6的说明。
SNR计算器93会根据第一频谱的一第一能量值与第二频谱的一第二能量求得一信噪比(signal-noiseratio，SNR)。该信噪比被传送至中心频率产生器94以估计一中心频率fc。一高通滤波器(highpassfilter，HPF)将其中心频率调整为fc，并对该声音频谱进行高通滤波。接着，高通滤波器的输出结果被传送至反向快速傅立叶转换装置，以输出一第二声音信号。
图10为一声音噪声消除装置的另一实施例的示意图。第一麦克风101接收一第一声音信号S1，第二麦克风102接收一第二声音信号S2。加法器106用以将第一声音信号S1与第二声音信号S2相加以产生一人声信号SS。减法器107用以将第一声音信号S1与第二声音信号S2相减以产生一噪声信号SN。SNR计算器103根据人声信号SS与噪声信号SN的能量值求得一信噪比。该信噪比被传送至中心频率产生器104以估计一中心频率fc。高通滤波器105将其中心频率调整为fc，并对该人声信号SS进行高通滤波，以产生过滤后的人声信号SS’。
图11为根据本发明的一麦克风噪声消除方法的另一实施例的示意图。在步骤S1101中，通过一麦克风接收使用者的一原始声音信号(speechsignal)与一噪声(noise)所组成的一第一声音信号。在步骤S1102中，通过一快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)装置对该第一声音信号进行一快速傅立叶转换以得到一第一频谱。接着，在步骤S1103中判断使用者目前的位置是位于室外还是室外。
一般来说，风声噪声的频率范围通常落在0～100Hz之间，而人声信号的频率范围通讯为300Hz到4KHz。在本实施例中，使用者或设计者可以设定对应风声噪声的一第一频率区间与对应人声信号的一第二频率区间，并通过一应用程序取得于该第一频率区间的一噪声频谱与于该第二频率区间的一人声频谱。接着，通过一第一判断装置根据噪声频谱的能量来判断使用者是否在室外。
在本实施例中，一第二判断装置会根据该第一频谱来判断使用者是否在室内。在一实施例中，第二判断装置是会根据连续的两个频谱来判断是否有回音噪声产生。如果判断使用者是位于室内，则执行步骤S1104。如果判断使用者是位于室外，则执行步骤S1106。
在步骤S1106中，判断该噪声频谱Nr的能量值是否大于一第一预订值Nth1。如果该噪声频谱Nr的能量值是大于一第一预订值Nth1，执行步骤S1111以消除噪声。如果该噪声频谱Nr的能量值是小于第一预订值Nth1，则执行步骤S1107。步骤S1107是根据使用者的设定来决定是否要强制执行噪声抑制功能。举例来说，当使用者利用手持式电子装置执行一录影或录音应用程序时，手持式电子装置会先跳出一菜单供使用者选择是否要进行噪声消除的动作。如果在步骤S1107中，决定要进行噪声消除的动作，则执行步骤S1111。如果在步骤S1107中，决定不进行噪声消除的动作，则执行步骤S1115。在步骤S1115中，直接将该第一频谱进行反向快速傅立叶转换操作，以产生一第二声音信号。
在步骤S1111中，根据噪声频谱与人声频谱的能量估计一信噪比SNR。在步骤S1112中，根据该SNR值来估计一中心频率fc。接着根据估计的中心频率fc来调整一频率域高通滤波器的中心频率，并在步骤S1113中将该第一频谱通过该高通滤波器进行滤波，过滤掉低频的风声噪声，以得到过滤后的一第二频谱。在步骤S1114中，根据噪声频谱与人声频谱来对第二频谱再进行一次噪声抑制，用以将第二频谱的人声部分加强，并将风声噪声部分削弱，以得到一第三频谱。在步骤S1114中，该第三频谱经过反向快速傅立叶转换(InverseFastFourierTransform，IFFT)以产生一过滤后的声音信号。
在步骤S1104中，一第二判断装置会根据该第一频谱来判断使用者是否在室内。在一实施例中，第二判断装置是会根据连续的两个频谱来判断是否有回音噪声产生。如果步骤S1104的结果为非，则执行步骤S1105，结束麦克风噪声消除的流程。如果步骤S1104的结果为是，则执行步骤S1108。在步骤S1108中，根据该第一频谱估计一室内噪声，如回音噪声，并判断该室内噪声Nr的能量值是否大于一第二预订值Nth2。如果该该室内噪声Nr的能量值是大于一第二预订值Nth2，执行步骤S1116以抑制噪声。步骤S1116的噪声抑制方法的详细内容可以参考图6的说明。如果该该室内噪声Nr的能量值是小于第二预订值Nth2，则执行步骤S1109。步骤S1109是根据使用者的设定来决定是否要强制执行噪声抑制功能。举例来说，当使用者利用手持式电子装置执行一录影或录音应用程序时，手持式电子装置会先跳出一菜单供使用者选择是否要进行噪声消除的动作。如果在步骤S1109中，使用者决定要进行噪声消除的动作，则执行步骤S1116。如果在步骤S1109中，决定不进行噪声消除的动作，则执行步骤S1115。在步骤S1115中，直接将该第一频谱进行反向快速傅立叶转换操作，以产生一第二声音信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，而不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明的权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭示的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利要求范围。

Claims (7)

1.一种噪声消除方法，适用于一电子装置，包括：
接收一声音信号；
对该声音信号进行一傅立叶转换，以得到一声音频谱；
自该声音频谱中撷取对应一噪声的一第一频谱以及对应一人声信号的一第二频谱；
根据该第一频谱与该第二频谱估计一中心频率；以及
根据该中心频率对该声音频谱进行一高通滤波运算。
2.如权利要求1所述的噪声消除方法，其中根据该第一频谱与该第二频谱估计该中心频率的步骤还包括：
估计该第一频谱的一第一能量值；
估计该第二频谱的一第二能量值；
根据该第一能量值与该第二能量值求得一信噪比；以及
根据该信噪比估计该中心频率。
3.如权利要求1所述的噪声消除方法，其中该中心频率的范围约在100Hz至1000Hz。
4.如权利要求1所述的噪声消除方法，其中在对该声音频谱进行该高通滤波运算后，产生一第二声音频谱，且对该第二声声音频谱进行一反向傅立叶转换，以得到一第二声音信号。
5.如权利要求1所述的噪声消除方法，其中在对该声音频谱进行该高通滤波运算后，产生一第二声音频谱。
6.如权利要求5所述的噪声消除方法，还包括：
根据该第一频谱与该第二频谱对该第二声音频谱进行一信号处理，以降低该第二声音频谱中的一第二噪声。
7.如权利要求1所述的噪声消除方法，其中该第一频谱是根据该声音信号中，频率范围为0至300Hz的一第一信号所产生；该第二频谱是根据该声音信号中，频率范围为3000至4000Hz的一第二信号所产生。
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