CN1416564A - 减噪仪器及方法 - Google Patents

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方小玲
迈克尔·J·尼尔森
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Abstract

本发明提出了一个多频带频谱减法方案，包括多频带滤波器结构、噪声及信号功率检测以及减噪增益函数。在一个具体实施例中，减噪增益函数由一个增益比例函数和一个最大衰减函数组成，用以提供预定增益量作为信号噪声比“SNR”和噪声的函数。在一个具体实施例中，增益比例函数为一个三段分段线性函数，增益比例函数的三个线性段包括进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪的第一段、进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪的第二段以及对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展以将失真减小到最低程度的第三段。在本发明的具体实施例中，最大衰减函数既可以为一个常数，也可以为噪声包络估算值。本发明所披露的减噪技术可以应用于各种语音通信系统，例如助听器、公开演讲系统、电话会议系统、语音控制系统或扬声器电话机。如果将本发明应用于助听器，则本发明的减噪增益函数要与助听处理所固有的失听补偿增益函数相结合。

Description

减噪仪器及方法
技术领域
本发明涉及电子听觉装置及电子放声系统，尤其涉及旨在保持电子助听装置及其它电子声音系统信号保真度的减噪。本发明所述的减噪装置及方法采用数字信号处理技术。
本发明可以应用于任何语音质量因加成性噪声而降低的语音通信装置。本发明的应用包括但不限于助听器、电话机、助听装置以及公开演讲系统。
背景技术
本发明主要涉及增强被加成性噪声降低音质的语音及其在仅有一个麦克风用于输入处理的助听器的应用。语音增强特指改善语音的知觉效果，例如声音的总体质量、可理解度以及受话人的疲劳程度等。
在利用语言进行通信时，背景噪声通常是一种不受欢迎的信号。背景噪声令人讨厌，甚至还会将语音质量降低到无法理解的程度。背景噪声干扰所产生的不良影响对于有失听症的人尤为严重。所属技术领域人士都知道，感觉神经性失听症最初的症状之一就是对有背景噪声的语音理解困难进一步加大。
针对上述问题，有人曾经以测定语音接收阈(“SRT”)的方式进行过调查，语音接收阈指正确识别水平达到50％时所需的信号噪声比，通常通过单音节单词表进行测量。在多数情况下，为了获得与具有正常听力的人相同的信息量，听力受损的人需要更高的信号噪声比，这将视背景噪声性质的不同而定。
对于感觉神经性失听症所造成的听力受损，助听器是可获得的最佳治疗方法之一。但是在噪声条件下，助听器通常几乎不能为听力受损患者提供任何帮助。然而，所属技术领域人士都知道，助听器在前十年尤其是最近几年随着若干种数字式助听器的引进得到了显著的改进。上述数字式助听器采用先进的数字信号处理技术对听力受损患者的失听进行补偿。
然而，正如所属技术领域人士所知，大多数数字式助听器仍然无法完全解决噪声条件下的听觉问题。事实上，在噪声环境中，助听器有时会加重听觉困难。现代助听器的优点之一是采用压缩电路将正常响度的声波范围转换为适合于失听症患者的缩减动态范围。压缩电路起着非线性放大器的作用，对软信号采用较大的增益，对响信号采用较小的增益，其目的是使听力受损的人能够听到轻柔声音而同时又能防止响声音响度变得过大而导致受话人的不适或痛苦。但是，应用上述压缩电路的一个后果是信号噪声比(“SNR”)的降低。随着压缩程度的增加，信号噪声比将进一步降低。另外，轻柔声音的放大可能会使人听到低电平电路的噪声并给用户带来烦恼。
所属技术领域人士都知道，整个减噪技术领域(即增强因加成性噪声而降低的语音)自20世纪70年代中期以来在刊物上受到了极大的关注。减噪的主要目的是最终在一个或多个方面改善语音的知觉效果，例如整体质量、可理解度或受话人的疲劳程度。
根据输入信号源的数量，减噪技术可以分成两大类。采用多输入信号源进行的减噪需要多个麦克风或其他输入变换器，以获得语音增强或噪声消除的参考输入信号。然而，对于助听器，尤其是放在耳道内部或附近的小型定制助听器来说，有时使用多麦克风系统是不可行的。对于许多其他的小型电子音频装置而言同样如此，如电话及助听装置。
在助听装置中采用一个麦克风进行减噪是更为可行的。然而，设计一个高性能的减噪系统是非常困难的，因为减噪电路的唯一信息源为夹杂着加成性背景噪声的有噪语音。更加糟糕的是，背景噪声本身可能与语音类似，例如在有多个讲话人的环境中(例如在鸡尾酒会上)。
对多种减噪方案例如频谱减法、Wiener滤波、最大似然性以及最小均方差等进行的测试表明，相对于其他减噪算法来说，频谱减法在计算上比较实用有效。正如所属技术领域人士所知，频谱减法的基本概念是从有噪语音功率频谱中减去一个噪声功率频谱估算值。在Jae S.Lim与Alan V.Oppenheim合著的《有噪语音的增强及带宽压缩》(“Enhancement and Bandwidth Compression of NoisySpeech”，1979年12月的IEEE会刊第67卷第12册第1586-1604页)一文中，对若干基于短时频谱幅值估算的频谱减法技术刊物进行了评论和比较。
然而，正如所属技术领域人士所知，上述频谱减法的缺陷在于处理后的信号中仍留有令人不悦的剩余噪声(以乐音的形式)并且语音在知觉上产生失真。为了降低剩余噪声，继前面提到的文献对频谱减法进行评论之后，又对多种经过修改的频谱减法进行了测试。在SAEED V.VASEGHI所著的《先进的信号处理及数字减噪》(“ADVANCED SIGNAL PROCESSING AND DIGITAL NOISEREDUCTION”，John Wiley & Son Ltd.，1996)一文中对上述测试进行了论述。
根据修改后的方法，所接收的有噪音频信号可以根据以下公式在时间域内进行模拟：
                      x(t)＝s(t)+n(t)
其中，x(t)、s(t)和n(t)分别为有噪信号、原始信号以及加成性噪声。
在频率域内，有噪信号可以表示为：
                      X(f)＝S(f)+N(f)
其中，X(f)、S(f)及N(f)分别为有噪信号、原始信号以及加成性噪声的傅里叶变换。于是，描述频谱减法技术的公式归纳如下： | S ( f ) ^ | = | H ( f ) | · | X ( f ) |
其中 为原始信号频谱|S(f)|的估算值，|H(f)|为用以调整有噪信号幅值频谱的频谱增益或加权函数。正如所属技术领域人士所知，幅值响应|H(f)|定义如下： | H ( f ) | = G ( R ( f ) ) = [ 1 - μ ( R ( f ) ) α ] β R ( f ) = | N ^ ( f ) X ( f ) |
其中
Figure A0180639600145
为估算的噪声频谱，在本文中，信号噪声比(“SNR”)被定义为R(f)的倒数。对于幅值频谱减法技术，上述方程组中幂指数的值分别为α＝1，β＝1，μ＝1，对于功率频谱减法技术，幂指数的值分别为α＝2，β＝0.5，μ＝1。参数μ控制着有噪信号的减噪量。对于全噪声减法，μ＝1；对于过噪声减法，μ＞1。
利用频谱减法技术只能得到一个语音频谱幅值S(f)的估算值，而对其相位不进行处理，即，语音频谱相位的估算值来自于有噪语音，即
Figure A0180639600151
由于噪声频谱的随机变化，频谱减法可能会产生负的功率或幅值频谱估算值。另外，当信号噪声比(SNR)接近于0db时，即使发生细微的变化也将会导致频谱减量的较大波动。事实上，因噪声幅值变化或估算值错误而产生的剩余噪声可能会非常令人讨厌，以至于人们宁愿要未经处理的有噪语音信号也不愿要经过频谱处理的语音信号。
为了减小剩余噪声的影响，人们曾对各种方法进行了测试。例如，Berouti et al在其与J.Makhoul合著的《增强被加成性噪声破坏的语音》(“Enhancement of Speech Corrupted by Additive Noise”，1979年4月份IEEE声学、语音和信号处理会刊(Proc.IEEE Conf.OnAcoustics，Speech and Signal Processing)第208-211页)一文中建议引入“噪声最低限度”对噪声减量进行限制。噪声最低限度的采用相当于将转换函数或增益幅值保持在一个特定阈之上。S.F.Boll在其所著的《使用频谱减法降低语音中的声学噪声》(”Reductionof Acoustic Noise in Speech Using Spectral Subtraction”，1979年4月份的IEEE声学、语音及信号处理学报(IEEE Trans.Acoust.，Speech，Signal Prcess.)ASSP-27卷，第113-120页)一文中建议对有噪语音频谱的幅值进行平均。为了减小剩余噪声的影响，还引入了软判决降噪滤波(见R.J.McAulay与M.L.alpass合著的《使用软判决降噪滤波器增强语音》(“Speech Enhancement Using a SoftDecision Noise reduction Filter”)，1980年4月份IEEE声学、语音及信号处理学报ASSP-28卷第137-145页)以及短时频谱幅值的最优最小均方误差(“MMSE”)估算(见Y.Ephraim与D.Malah合著的《使用短时最小均方误差频谱幅值估算器增强语音》(“SpeechEnhancement Using a Minimum Mean-square Error Short-time SpectralAmplitude Estimator”)，1984年12月份IEEE声学、语音及信号处理学报ASSP-32卷第1109-1121页)。
1994年，Walter Etter在与George S.Moschytz合著的《通过噪声适应频谱幅值扩展进行减噪》(“Noise Reduction by Noise-AdaptiveSpectral Magnitude Expansion”，1994年5月份的音频工程师协会杂志(J.Audio Eng.Soc.)第42卷第5册)一文中提出了一种不同的频谱减法加权函数，该函数的表达式如下：
                 G(R(f))＝[A(f)·R(f)]1-σ(f)
噪声适应频谱幅值扩展减噪技术的基本概念是根据噪声及增益比例系数A(f)调整各频道的频谱幅值扩展的交叉点，因此这一方法也称为噪声适应频谱幅值扩展。该方法同样需要通过平均法或使用低通平滑滤波器对增益进行后处理，以减少剩余噪声。
美国第5,794,187号专利(授予D.Franklin)揭示了另外一种用于宽带时域频谱减法的增益或加权函数。在该文件中，增益转换函数模型为： G = X rms X rms + α
其中Xrms为输入有噪信号的均方根值，α为一个常数。
最近，一个心理声学掩蔽模型被加入频谱减法之中，该模型通过寻找减噪与语音失真之间的最佳平衡点来减小剩余噪声或失真。有关该模型的详细说明，参见N.Virag所著的《根据听觉系统的掩蔽特性进行语音增强》(“Speech Enhancement Based on MaskingProperties of the Auditory System”，1995年ICASSP会刊(Proc.ICASSP)第796-799页)以及Stefan Gustafsson、Peter Jax和Peter Vary合著的《一种起源于心理声学的保留背景噪声特征的音频增强新型算法》(″A Novel Psycho-acoustically Motivated Audio EnhancementAlgorithm Preserving Background Noise Characteristics”，1998年ICASSP会刊第397-400页)、T.F.Quatieri与R.A.Baxter合著的《通过改变频谱进行降噪》(“Noise Reduction Based on SpectralChange”，IEEE学会关于音频及声学中信号处理应用专题研讨会(IEEE workshop on Applications of Signal Processing to Audioand Acoustic)_，1997年)。
众所周知，只要加成性信号的功率频谱密度完全低于声学掩蔽阈，受话人将觉察不到该加成性信号。因此，在大多数情况下没有必要将噪声完全消除。参照以上刊物的论述，N.Virag试着对频谱减法公式中的参数α、β及μ进行适应性调整，以将噪声减至掩蔽阈。Stefan Gustafsson提出，在大多数情况下，完全消除知觉噪声既不必要，也不需要。例如，就电话而言，保留低电平自然声响背景噪声可以使远端用户体验到近端的气氛并且可以避免产生传输中断感。因此，噪声仅应减小到一个预期的水平。在其噪声频谱减法中，加权函数的选择恰好使理想噪声水平与实际噪声水平之间的差等于掩蔽阈。
此外，人们还对助听器的减噪进行了测试。如上所述，助听器对于功率消耗非常敏感。因此，对于助听器的减噪而言，最具挑战性的问题是如何妥善处理性能与复杂性之间的关系。另外，助听器本身具有用于失听补偿的增益调整函数。Cummins(见美国第4,887,299号专利)开发出一个同时适用于减噪及失听补偿的函数，该函数为输入信号能量包络函数。该增益函数由分贝域内的三个分段线性段构成，其中第一段扩展至第一个减噪拐点，第二段进行线性放大，第三段用来进行压缩以降低过范围信号的响度并将响度给用户造成的不适感降低到最低程度。最后，美国第5,867,581号专利披露了一种助听器，该助听器通过有选择地接通或切断输出信号或有噪频带进行减噪。
由于频谱减法是一种非常简单的减噪方法，因而非常具有吸引力，但是该技术所固有的剩余噪声令人不悦和讨厌。因此，为解决这一问题，对各种增益或加权函数(G(f))以及频谱减法中的噪声估算法进行了测试，测试结果表明，采用了听觉掩蔽模型的方法最为成功。然而，这些算法过于复杂，不适合在助听器等低功率装置中使用。因此，一个新的多频带减法方案被提了出来，该方案与以往方案的不同之处在于它的多频带滤波器设计、噪声和信号功率检测以及增益函数。根据本发明，频谱减法在分贝域内实施。本发明的电路和方法相对而言比较简单，但是可以保持很高的音质。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种简单的既能适用于低功率应用同时又能保持较高音质的频谱减法减噪技术。本发明的上述及其他特点及优点将通过以下说明及相关的图形进行详细说明。
多频带频谱减法方案包括多频带滤波器设计、噪声及信号功率检测以及减噪增益函数。在一个具体实施例中，减噪增益函数由增益比例函数以及最大衰减函数构成，以形成一个作为信号噪声比(“SNR”)和噪声的函数的预定增益量。在一个具体实施例中，增益比例函数为三段分段线性函数，增益比例函数的三个线性段包括：至第一个拐点的第一段(该段进行最大扩展以实现最大减噪)、至第二个拐点的第二段(该段进行较低扩展以实现较低的减噪)以及第三段(该段对高信号噪声比的输入信号进行最低扩展或不进行扩展以将失真减小到最低程度)。在本发明的各种具体实施例中，最大衰减函数可以是一个常数或者等于估算的噪声包络。该减噪技术可应用于各种语音通信系统，例如助听器、公开演讲系统、电话会议系统、语音控制系统或扬声器电话机。如果应用于助听器之中，根据本发明的特点，减噪增益函数要与助听处理所固有的失听补偿增益函数相结合。
附图说明
图1为本发明的多频带频谱减法处理系统方块图。
图2为本发明的单频带增益计算处理技术方块图。
图3为本发明的增益比例函数的图形。
图4为本发明某一具体实施例的增益比例函数因数表。
图5为本发明某一具体实施例的增益计算处理系统方块图，包括应用于助听器的减噪及失听补偿。
具体实施方式
普通所属技术领域人士将会发现以下对本发明的介绍仅为说明性介绍而不具有限制性。在此基础上，本发明的其它具体实施例将会随时向对此发明感兴趣的所属技术领域人士进行全面的展示。
图1所示为可应用于本发明具体实施例中的多频带频谱减法技术的方块图。如图1所示，应用于本发明具体实施例的多频带频谱减法仪100包括分析滤波器110、多路增益计算电路120a-120n，后接相应的前馈乘法器125a-125n以及合成滤波器130。如所属技术领域人士所知，分析滤波器110既可以是一个通用滤波器组，也可以是一个多速率滤波器组。相应的，合成滤波器130既可以简单地为一个加法器，也可以为一个多速率全频带再现滤波器或所属技术领域人士所知的其他等同结构。
各频带的增益计算电路120i如图2所示，带通信号的绝对值(即幅值)是在块210计算出来的，随后在块220中转换为分贝域。然后，在块230的分贝域内对有噪信号包络Vsi进行估算，在块240的分贝域内对噪声包络Vni进行估算。同时，在块250的分贝域中还将得到频谱减法增益gdbi(基于块230及240的输出)，然后在块260中将其重新转换为频谱减法的幅值域。
在图2中，信号包络在块230中通过一阶无限脉冲响应(“IIR”)滤波器进行计算，可以将其表示为：
               Vsi(n)＝τsVsi(n-1)+(1-τs)xdbi
在块240中，按照以下所述对有噪信号包络进行进一步的平滑，将得出噪声信号包络Vni。在这一过程中，将采用缓慢的起动时间和快速的释放时间。
Vni(n)＝τnVni(n-1)+(1-τn)Vsi(n)    适用于Vsi(n)＞Vni(n-1)的情况
Vni(n)＝Vsi(n)                       适用于其他情况
正如音频减噪所属技术领域人士所知，信号的响度通常用分贝(“dB”)表示。因此，使用分贝域对本发明中的频谱减法技术进行分析将会更加简单明了。所以，本发明的频谱减法可以在分贝域内归纳表示如下： | S ^ ( f ) | db = | H ( f ) | db + | X ( f ) | db
许多频谱减法技术所固有的令人讨厌的剩余噪声主要是由于靠近0dB信号噪声比区域内存在陡坡增益曲线，而对噪声频谱的错误估算会导致减噪量的大幅变化。因此，本发明的各种实施例没有采用参量增益函数或扩展函数，而是在分贝域内预先定义了一个频谱减法增益曲线。如上文所述，在大多数语音通信应用中，并不需要将知觉噪声完全消除。考虑到这一点，本发明各种实施例的频谱减法增益曲线通过这样一种方式来定义，即，使衰减噪声减小至使人感觉舒适的响度等级。考虑到计算的复杂性及音质，在本发明的某一具体实施例中将增益函数定义为：
                    gdb＝λ(SNR)·f(Vn)
其中，λ(SNR)为增益比例函数，该函数的值在[-1，0]范围内变化。如果λ(SNR)等于-1，则将对该信号进行最大衰减；如果λ(SNR)等于0，则将不对该信号进行衰减。上述公式的基本设计思想是期望对静信号或高信号噪声比的有噪信号不进行减噪或仅进行轻微减噪，而对低信号噪声比的有噪信号则提高减噪程度。因此，增益比例函数的预定义是以最佳减噪曲线与SNR之间的关系为基准的。为简便起见，如图3所示，在本发明的各种实施例中采用了三个线段。然而，根据特定的应用并且在不违背本发明精神的前提下，可以采用不同数量的线段。
如图3所示，增益比例函数300由分贝域内的三个线性段310-330构成，包括：至第一个拐点的第一段310(该段进行最大扩展以实现最大减噪)、至第二个拐点的第二段320(该段进行中度扩展以实现中度减噪)以及第三段330(该段对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展，以将失真减小到最低程度)。
函数f(Vn)被定义为最大减噪衰减函数，用以根据噪声级控制噪声衰减量。因此，在本发明的各种具体实施例中，减噪增益不仅与信号噪声比呈非线性关系，而且还可能取决于噪声级，如当f(Vn)＝Vn时。在一个安静的环境中，即使信号噪声比比较低，也几乎不需进行衰减。
在本发明的一个具体实施例中，音频信号的采样频率为20kHz，输入信号被划分为9个频带，各频带的中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz。合成滤波器130仅为加法器，它在各频带进行频谱减法后将9个处理过的信号合成到一起。在不违背本发明精神的前提下，所属技术领域人士可实施本发明其它的具体实施例。
对应于图4给出的三个不同的减噪等级(定义为高、中、低减噪等级)，各频带采用了三个不同的增益比例函数(图4中列出的系数值指图3所示增益比例函数的变量)。最大衰减函数f(Vn)在两种不同的情况下进行了试验，即f(Vn)＝18dB及f(Vn)＝VndB。信号包络检测的时间常数Ts选择为(1-2-9)，噪声包络检测的起动时间常数Tn选择为(1-2-15)。在噪声包络的估算中还使用了语音及非语音检测器。噪声包络仅在无语音时进行更新。噪声包络的估算程序旨在在(Vsi-Vni)超过2.2577达1.6384秒或Vsi＜Vni时使用前文所述的IIR滤波器更新Vni，否则Vni不更新。
所属技术领域人士会发现，本发明的减噪算法可以直接应用于其他语音通信系统，例如公开演讲系统、电话会议系统、语音控制系统或扬声器电话机。然而，助听器具有其自身的增益函数，该函数可以将正常人的整个动态范围转变为听力受损的人的有限知觉动态范围。因此，在图5中展示了一种专门针对失听补偿的增益计算结构500，该结构综合了图1中的减噪方案和失听补偿方案，其中类似的元件使用同一数字进行标注。
如图5所示，减噪既可以取决于失听也可以不取决于失听。如果开关275闭合，则减噪取决于失听。可以发现，用于失听补偿的信号包络首先要经过由块210、220、230、240及250构成的频谱减法电路的调整。这意味着频谱减量将因失听程度的不同而异。对于听力受损且失听程度较重的人，仅需轻度频谱减量就可以将噪声减小至舒适的水平或此人的阈值以下。在图5中，当开关275闭合时，增益函数250的输出与信号包络检测器230的输出在加法器270中合成，而加法器270的输出被用作“失听增益补偿”块280的输入。当开关275断开时，减噪不取决于失听，加法器270的输出即为信号包络检测器230的输出。在上述任一情况下，“失听增益补偿”块280的输出与增益函数250的输出均在加法器290中合成，产生的输出在块260中重新转换为幅值域。
对照先前的频谱减法，本发明具体实施例中的算法提出了一种新的减噪频谱减法方案，该方案在保持最佳音质的同时又考虑了计算效率。在该方案中，增益函数同时取决于信号噪声比和噪声包络，而不仅仅依赖于信号噪声比。另外，增益函数中取决于信号噪声比的部分(即增益比例函数)可以进行预定义，以减小频谱减法减噪技术所特有的不良后果。可以使用分段线性函数对预定义增益比例函数进行近似。如上所述，如果三段直线被用作一个增益比例函数，则算法的实施非常简单。所属技术领域人士将会发现，本发明的技术还可适用于其他增益比例函数而仍属于所附的权利要求的范围。
借助于病人对本发明的具体实施例进行评价的结果表明，剩余噪声是听不到的。而且本发明具体实施例的减噪算法简单，这一点使其非常适用于助听器。
虽然已对本发明的具体实施例及应用进行了展示和说明，但是对此披露感兴趣的所属技术领域人员会发现可以在不违背本发明概念的前提下进行许多(除上文所述以外)改变。因此，只要不超出随附权利要求的精神，本发明是不受限制的。

Claims (44)

1、一种在音频处理应用中进行减噪的方法，该方法包括以下步骤：
通过分析滤波器将数字音频信号分为多个处理频带，每个处理频带处理预定频带内的数字音频信号；
在每个处理频带内采用一个减噪增益函数，该增益函数包括一个增益比例函数，用以提供预定增益量作为信号噪声比的函数；和一个提供预定最大衰减的最大衰减函数；
在一个乘法电路中合成每个增益函数的输出与每个增益函数的输入；以及
在一个合成滤波器中合成所有乘法电路的输出，以生成一个已处理音频样值流。
2、一种减噪仪器，包含：
一个分析滤波器，用于将数字音频信号分为多个输出，每个输出包括一个处理频带，每个处理频带处理预定频带内的数字音频信号，每个处理频带进一步包含：
将一个减噪增益函数应用于上述分析滤波器某一个输出的电路，该增益函数包括一个增益比例函数，用以提供预定增益量作为信号噪声比的函数；和一个提供预定最大衰减的最大衰减函数；
一个乘法器，其一个输入与减噪电路的输出相耦合而另一个输入与减噪电路的输入相耦合；以及
一个合成滤波器，将所有乘法器的输出合成为一个已处理数字音频信号样值流。
3、根据权利要求1中的方法，其中，在各处理频带中应用增益函数的步骤包括：
(1)计算数字输入样值流中每个样值的幅值；
(2)将步骤(1)的输出转换为分贝域；
(3)对步骤(2)输出的信号包络进行估算；
(4)根据步骤(3)的输出估算噪声包络；
(5)采用作为步骤(3)和(4)输出的函数的分贝域减噪增益函数；
(6)将分贝域增益函数的输出由分贝域转换为幅值域。
4、根据权利要求3中的方法，其中，分贝域增益函数包括一个增益比例函数，用以提供作为信号噪声比SNR的函数的预定增益量；和一个提供预定最大衰减的最大衰减函数，其中增益比例函数包括三个线性段，第一段进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪，第二段进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪，第三段对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展，以将失真减小到最低程度；最大衰减函数或为一个常数或等于该噪声包络。
5、根据权利要求2中的仪器，其中，采用增益函数进行减噪的电路包括：
一个绝对值电路，其一个输入与分析滤波器的一个输出相耦合；
一个对数电路，与绝对值电路的输出相耦合并用于将绝对值电路的输出转换为分贝域；
一个信号包络估算器，与对数电路的输出相耦合；
一个噪声包络估算器，与信号包络估算器的输出相耦合；
一个分贝域放大器，其一个输入与信号包络估算器输出相耦合而另一个输入与噪声包络估算器输出相耦合，以及
一个指数电路，与分贝域放大器的输出相耦合并将分贝域放大器的输出由分贝域转换为幅值域。
6、根据权利要求5中的仪器，其中，分贝域放大器采用一个增益比例函数和一个最大衰减函数，用以提供一个预定增益量作为信号噪声比“SNR”和噪声包络的函数。其中增益比例函数包括三个线性段，第一段进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪，第二段进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪，第三段对高信号噪声比的输入信号进行低度扩扩展或不扩展，以将失真减小到最低程度；最大衰减函数或为一个常数或等于该噪声包络。
7、一种在数字音频应用中进行减噪的方法，其步骤包括采用一个增益比例函数和一个最大衰减函数，用以提供一个预定增益量作为信号噪声比“SNR”和噪声包络的函数，其中增益比例函数包括三个线性段，第一段进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪，第二段进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪，第三段对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展，以将失真减小到最低程度；最大衰减函数或为一个常数或等于该噪声包络。
8、根据权利要求1中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
9、根据权利要求1中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
10、根据权利要求3中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
11、根据权利要求3中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
12、根据权利要求4中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
13、根据权利要求4中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
14、根据权利要求2中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
15、根据权利要求2中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
16、根据权利要求5中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
17、根据权利要求5中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
18、根据权利要求6中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
19、根据权利要求6中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
20、根据权利要求1中的方法，其中，在各处理频带中采用减噪增益函数及失听补偿的步骤包括：
(1)计算数字输入样值流中每个样值的幅值；
(2)将步骤(1)的输出转换为分贝域；
(3)对步骤(2)输出的信号包络进行估算；
(4)根据步骤(3)的输出估算噪声包络；
(5)采用作为步骤(3)和(4)输出的函数的分贝域减噪增益函数；
(6)将步骤(3)和(5)的输出求和；
(7)采用作为步骤(6)的输出的函数的分贝域失听增益函数；
(8)将步骤(5)和(7)的输出求和；并且
(9)将步骤(8)的输出由分贝域转换为幅值域。
21、根据权利要求20中的方法，其中，分贝域减噪增益函数包括一个增益比例函数，用以提供一个预定增益量作为信号噪声比的函数；和一个提供预定最大衰减的最大衰减函数。
22、根据权利要求21中的方法，其中，分贝域增益函数包括一个分段线性增益比例函数和一个最大衰减函数，用以提供作为信号噪声比SNR和噪声包络的函数的预定增益量，其中分段线性函数包括三个线性段，第一段进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪，第二段进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪，第三段对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展，以将失真减小到最低程度；最大衰减函数或为一个常数或等于该噪声包络。
23、根据权利要求2中的仪器，其中，采用减噪增益函数及失听补偿的电路包括：
一个绝对值电路，其一个输入与分析滤波器的一个输出相耦合；
一个对数电路，与绝对值电路的输出相耦合并用于将绝对值电路的输出转换为分贝域；
一个信号包络估算器，与对数电路的输出相耦合；
一个噪声包络估算器，与信号包络估算器输出相耦合；
一个分贝域减噪放大器，其一个输入与信号包络估算器输出相耦合而另一个输入与噪声包络估算器输出相耦合；
一个第一求和电路，其一个输入与分贝域减噪放大器的输出相耦合而另一个输入与信号包络估算器输出相耦合；
一个分贝域失听放大器，其一个输入与第一求和电路的输出相耦合；
一个第二求和电路，其一个输入与分贝域失听放大器输出相耦合而另一个输入与分贝域减噪放大器输出相耦合；以及
一个与第二加總电路的输出相耦合的用于将第二求和电路的输出由分贝域转换为幅值域的指数电路。
24、根据权利要求23中的仪器，其中，分贝域放大器采用一个增益比例函数，用以提供作为信号噪声比的函数的预定增益量；和一个提供预定最大衰减的最大衰减函数。
25、根据权利要求23中的方法，其中，分贝域放大器采用一个分段线性增益比例函数和一个最大衰减函数，用以提供作为信号噪声比SNR和噪声包络的函数的预定增益量。其中分段线性函数包括三个线性段，第一段进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪，第二段进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪，第三段对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展，以将失真减小到最低程度；最大衰减函数或为一个常数或等于该噪声包络。
26、一种数字助听器减噪方法，其步骤包括采用一个分段线性增益比例函数和一个最大衰减函数，用以提供作为信号噪声比SNR和噪声包络的函数的预定增益量。其中分段线性函数包括进行最大扩展至第一个拐点以实现最大减噪的第一段、进行中度扩展至第二个拐点以实现中度减噪的第二段以及对高信号噪声比的输入信号进行低度扩展或不扩展以将失真减小到最低程度的第三段；最大衰减函数或为一个常数或等于该噪声包络。
27、根据权利要求20中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
28、根据权利要求20中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
29、根据权利要求21中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
30、根据权利要求21中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
31、根据权利要求22中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
32、根据权利要求22中的方法，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
33、根据权利要求23中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
34、根据权利要求23中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
35、根据权利要求24中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
36、根据权利要求24中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
37、根据权利要求25中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
38、根据权利要求25中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
39、根据权利要求26中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为9个处理频带。
40、根据权利要求26中的仪器，其中，分析滤波器将数字音频信号分为中心频率分别为500Hz、750Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、6000Hz和8000Hz的9个处理频带。
41、根据权利要求1中的方法，其中，在每个处理频带中将增益函数应用于减噪及失听补偿的步骤包括：
(1)计算数字输入样值流中每个样值的幅值；
(2)将步骤(1)的输出转换为分贝域；
(3)对步骤(2)输出的信号包络进行估算；
(4)根据步骤(3)的输出估算噪声包络；
(5)采用分贝域减噪增益函数作为步骤(3)和(4)的输出函数；
(6)采用作为步骤(3)的输出函数的分贝域失听增益函数；
(7)将步骤(5)和(6)的输出求和；
(9)将步骤(8)的输出由分贝域转换为幅值域。
42、根据权利要求2中的仪器，其中，采用减噪增益函数及失听补偿的电路包括：
一个绝对值电路，其一个输入与分析滤波器的一个输出相耦合；
一个对数电路，与绝对值电路的输出相耦合并用于将绝对值电路的输出转换为分贝域；
一个信号包络估算器，与对数电路的输出相耦合；
一个噪声包络估算器，与信号包络估算器的输出相耦合；
一个分贝域减噪放大器，其一个输入与信号包络估算器的输出相耦合而另一个输入与噪声包络估算器的输出相耦合；
一个分贝域失听放大器，其一个输入与信号包络估算器的输出相耦合；
一个第一求和电路，其一个输入与分贝域失听放大器的输出相耦合而另一个输入与分贝域减噪放大器的输出相耦合；以及
一个指数电路，与第一求和电路的输出相耦合并用于将第一求和电路的输出由分贝域转换为幅值域。
43、根据权利要求1中的方法，其中，音频处理的应用即是失听补偿，并且减噪可以有选择地配置为取决于失听或不取决于失听。
44、根据权利要求2中的仪器，其中，该减噪仪器可以有选择地配置为提供取决于失听的减噪或提供不取决于失听的减噪。
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