CN111710345A - 一种可动态调整功耗的语音降噪系统 - Google Patents

一种可动态调整功耗的语音降噪系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开的可动态调整功耗的语音降噪系统，与现有技术相比，包括：用于转化语音模拟信号为语音数字信号的语音采集模块；所述语音采集模块包括：第一采集通道和第二采集通道；与所述第一采集通道、所述第二采集通道通过信号连接的能量检测模块；与所述能量检测模块通过信号连接的互相关运算单元；与所述互相关运算单元通过信号连接的决策中心，所述互相关运算单元用于判断是否激活所述决策中心；与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带外噪声的第一数字滤波模块；与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带内噪声的第二数字滤波模块。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能实现降低去噪设备的功耗和运算资源，优化去噪效果。

Description

一种可动态调整功耗的语音降噪系统
技术领域
本申请涉及语音去噪技术领域，更具体地说，尤其涉及一种可动态调整功耗的语音降噪系统。
背景技术
语音去噪技术诣在滤除语音在传输或采集过程中引入的噪声，传统的语音去噪技术均是采用频谱法去滤除带外噪声，但无法滤除带内的噪声，目前大部分现代语音去噪技术可以很好地滤除噪声，但其需要将设备一直处于全速工作模式，并且所采用的算法较复杂。
在现有技术中，传统滤波器难以滤除带内噪声，现代去噪技术功耗和运算资源的代价较大。
因此，如何提供一种可动态调整功耗的语音降噪系统，其能够实现降低去噪设备的功耗和运算资源，优化去噪效果，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种可动态调整功耗的语音降噪系统，其能实现降低去噪设备的功耗和运算资源，优化去噪效果。
本申请提供的技术方案如下：
本申请提供一种可动态调整功耗的语音降噪系统，包括：用于转化语音模拟信号为语音数字信号的语音采集模块；所述语音采集模块包括：第一采集通道和第二采集通道；与所述第一采集通道、所述第二采集通道通过信号连接的能量检测模块；与所述能量检测模块通过信号连接的互相关运算单元；与所述互相关运算单元通过信号连接的决策中心，所述互相关运算单元用于判断是否激活所述决策中心；与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带外噪声的第一数字滤波模块；与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带内噪声的第二数字滤波模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，与所述第一采集通道通过信号连接的第一信号能量检测单元；与所述第二采集通道通过信号连接的第二信号能量检测单元；与所述第一信号能量检测单元、所述第二信号能量检测单元通过信号连接的能量判决单元。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述第一数字滤波模块具体为IIR数字滤波模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述第二数字滤波模块具体为卡尔曼滤波模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述IIR数字滤波模块包括：IIR数字滤波器；与所述IIR数字滤波器通过信号连接的参数配置模块，用于对IIR数字滤波器的参数进行配置。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述能量判决单元具体通过双窗口能量算法获取语音数字信号的能量，判决是否激活所述互相关运算单元。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述互相关运算单元具体通过互相关计算获得互相关峰值，根据阈值决定是否激活决策中心。
本发明涉及的可动态调整功耗的语音降噪系统，与现有技术相比，包括：用于转化语音模拟信号为语音数字信号的语音采集模块；所述语音采集模块包括：第一采集通道和第二采集通道；与所述第一采集通道、所述第二采集通道通过信号连接的能量检测模块；与所述能量检测模块通过信号连接的互相关运算单元；与所述互相关运算单元通过信号连接的决策中心，所述互相关运算单元用于判断是否激活所述决策中心；与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带外噪声的第一数字滤波模块；与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带内噪声的第二数字滤波模块；当有人说话时，第一、第二两个通道获得的语音能量比较大，能量判决单元若检测到两路语音信号能量均大于事先设定好的阈值，并且两路音信号能量差别满足一定的范围，能量判决单元则会发出触发信号激活互相关运算单元，互运算中心接收能量判决中心的触发信号后则对两路语音数据源首先进行归一化处理，然后再做互相关性运算，若互相关峰值满足阈值则会发出触发信号给决策中心；决策中心则会提高语音采集通道的采用速率，激活第一数字滤波模块和第二数字滤波模块；其中语音采集单元将语音模拟信号转换成语音数字信号；互相关运算单元用于判断是否激活决策中心；决策中心可调节语音采集单元的采集速率，使能/禁止第一数字滤波模块和第二数字滤波模块；两种滤波器协同工作，使得去噪效果达到最佳，相较于现有技术而言，将各个功能模块进行有机结关联，实现降低去噪设备的功耗和运算资源，显著优化了去噪效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为本发明实施例提供的可动态调整功耗的语音降噪系统的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
请如图1所示，本申请实施例提供的可动态调整功耗的语音降噪系统，包括：用于转化语音模拟信号为语音数字信号的语音采集模块1；所述语音采集模块包括：第一采集通道101和第二采集通道102；与所述第一采集通道101、所述第二采集通道102通过信号连接的能量检测模块2；与所述能量检测模块2通过信号连接的互相关运算单元4；与所述互相关运算单元4通过信号连接的决策中心7，所述互相关运算单元4用于判断是否激活所述决策中心7；与所述决策中心7通过信号连接，用于滤除带外噪声的第一数字滤波模块5；与所述决策中心7通过信号连接，用于滤除带内噪声的第二数字滤波模块6。
本发明实施例提供一种可动态调整功耗的语音降噪系统，具体包括：用于转化语音模拟信号为语音数字信号的语音采集模块1；与所述语音采集模块1通过信号连接的第一采集通道101；与所述语音采集模块1通过信号连接的第二采集通道102；与所述第一采集通道101、所述第二采集通道102通过信号连接的能量检测模块2；与所述能量检测模块2通过信号连接的互相关运算单元4；与所述互相关运算单元4通过信号连接的决策中心7，所述互相关运算单元4用于判断是否激活所述决策中心7；与所述决策中心7通过信号连接，用于滤除带外噪声的第一数字滤波模块5；与所述决策中心7通过信号连接，用于滤除带内噪声的第二数字滤波模块6；当有人说话时，第一、第二两个通道获得的语音能量比较大，能量检测模块2中的能量判决单元203若检测到两路语音信号能量均大于事先设定好的阈值，并且两路音信号能量差别满足一定的范围，能量判决单元203则会发出触发信号激活互相关运算单元4，互运算中心接收能量判决中心的触发信号后则对两路语音数据源首先进行归一化处理，然后再做互相关性运算，若互相关峰值满足阈值则会发出触发信号给决策中心7；决策中心7则会提高语音采集通道的采用速率，激活第一数字滤波模块5和第二数字滤波模块6；其中语音采集单元将语音模拟信号转换成语音数字信号；互相关运算单元4用于判断是否激活决策中心7；决策中心7可调节语音采集单元的采集速率，使能/禁止第一数字滤波模块5和第二数字滤波模块；两种滤波器协同工作，使得去噪效果达到最佳，相较于现有技术而言，将各个功能模块进行有机结关联，实现降低去噪设备的功耗和运算资源，显著优化了去噪效果。
具体地，在本发明实施例中，所述能量检测模块2包括：与所述第一采集通道101通过信号连接的第一信号能量检测单元201；与所述第二采集通道102通过信号连接的第二信号能量检测单元202；与所述第一信号能量检测单元201、所述第二信号能量检测单元202通过信号连接的能量判决单元203。
具体地，在本发明实施例中，所述第一数字滤波模块5具体为IIR数字滤波模块。
具体地，在本发明实施例中，所述第二数字滤波模块6具体为卡尔曼滤波模块。
具体地，在本发明实施例中，所述IIR数字滤波模块包括：IIR数字滤波器501；与所述IIR数字滤波器501通过信号连接的参数配置模块502，用于对IIR数字滤波器501的参数进行配置。
具体地，在本发明实施例中，所述能量判决单元203具体通过双窗口能量算法获取语音数字信号的能量，判决是否激活所述互相关运算单元4。
具体地，在本发明实施例中，所述互相关运算单元4具体通过互相关计算获得互相关峰值，根据阈值决定是否激活决策中心7。
更为具体地阐述，本发明实施例涉及的可动态调整功耗的语音降噪系统，针对现有技术方案的不足，提出了可动态调整功耗的语音降噪方法，本发明采用双路采集通道对外部声音进行采集，即通过第一采集通道101与第二采集通道102对外部声音进行采集，在设备处于开机初始状态或者安静的环境中时，两路采集通道处于低速采样模式，采样后的语音数据送至能量检测单元2，而能量检测在把检测到的功率送至能量判决单元203，其他功能部分处于待机模式。
当有人说话时，第一、第二两个通道获得的语音能量比较大，能量判决单元203若检测到两路语音信号能量均大于事先设定好的阈值，并且两路音信号能量差别满足一定的范围，能量判决单元203则会发出触发信号激活互相关运算单元4；互运算中心接收能量判决中心的触发信号后则对两路语音数据源首先进行归一化处理，然后再做互相关性运算，若互相关峰值满足阈值则会发出触发信号给决策中心7；决策中心7则会提高语音采集通道的采用速率，激活IIR数字滤波模块和卡尔曼滤波模块；
此后由IIR数字滤波模块滤除带外噪声，由卡尔曼滤波模块滤除带内噪声，若第一采集通道101、第二采集通道102两路采集得到语音能量差距较大，则不会启动相关运算单元和决策中心，因此无法激活设备。
其中语音采集模块将语音模拟信号转换成语音数字信号；能量采集与判决单元通过双窗口能量算法获取语音数字信号的能量，并通过判决是否激活互相关运算单元4；互相关运算单元4通过互相关计算获得互相关峰值，根据阈值决定是否激活决策中心7；决策中心7可调节语音采集单元的采集速率，使能/禁止IIR数字滤波器和卡尔曼滤波器；IIR数字滤波器滤除带外噪声，并且滤波器的参数可配置；卡尔曼滤波器滤除带内噪声，由于卡尔曼滤波器是一种迭代运算过程，对运算资源的需求小；两种滤波器协同工作，使得去噪效果达到最佳。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，包括：
用于转化语音模拟信号为语音数字信号的语音采集模块；
所述语音采集模块包括：第一采集通道和第二采集通道；
与所述第一采集通道、所述第二采集通道通过信号连接的能量检测模块；
与所述能量检测模块通过信号连接的互相关运算单元；
与所述互相关运算单元通过信号连接的决策中心，所述互相关运算单元用于判断是否激活所述决策中心；
与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带外噪声的第一数字滤波模块；
与所述决策中心通过信号连接，用于滤除带内噪声的第二数字滤波模块。
2.根据权利要求1所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述能量检测模块包括：与所述第一采集通道通过信号连接的第一信号能量检测单元；与所述第二采集通道通过信号连接的第二信号能量检测单元；与所述第一信号能量检测单元、所述第二信号能量检测单元通过信号连接的能量判决单元。
3.根据权利要求1所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述第一数字滤波模块具体为IIR数字滤波模块。
4.根据权利要求1所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述第二数字滤波模块具体为卡尔曼滤波模块。
5.根据权利要求1所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述第一数字滤波模块具体为IIR数字滤波模块；所述第二数字滤波模块具体为卡尔曼滤波模块。
6.根据权利要求3或5所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述IIR数字滤波模块包括：IIR数字滤波器；与所述IIR数字滤波器通过信号连接的参数配置模块，用于对IIR数字滤波器的参数进行配置。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述能量判决单元具体通过双窗口能量算法获取语音数字信号的能量，判决是否激活所述互相关运算单元。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述互相关运算单元具体通过互相关计算获得互相关峰值，根据阈值决定是否激活决策中心。
9.根据权利要求6所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述能量判决单元具体通过双窗口能量算法获取语音数字信号的能量，判决是否激活所述互相关运算单元。
10.根据权利要求9所述的可动态调整功耗的语音降噪系统，其特征在于，所述互相关运算单元具体通过互相关计算获得互相关峰值，根据阈值决定是否激活决策中心。
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