CN201294092Y - 一种耳语音噪声消除器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耳语音噪声消除器，包括拾音部、A/D转换部、信号处理部、D/A转换部及播放部，其特征在于：所述信号处理部由一带有软件程序的高速信号处理器构成，该带有软件程序的高速信号处理器包括预处理单元和一清噪单元，所述预处理单元接收所述A/D转换部输入的信号，其输出连接至所述清噪单元，该清噪单元的输出连接于所述D/A转换部；其中，所述带有软件程序的预处理单元由预加重模块及加窗分帧模块构成。本实用新型通过带软件程序的高速信号处理器对带噪音的耳语音进行处理，实现准确的噪声估计，提高去噪效果，播放清晰度、可懂度高的耳语音，使耳语音消噪成为可能。

Description

一种耳语音噪声消除器

技术领域

本实用新型涉及一种噪声消除器，具体涉及一种用于对耳语音中噪声的消除器。

背景技术

随着移动通讯工具的广泛使用，作为一种常用的语音形式，耳语音也成为通讯中的一种重要的交流方式。在公共场合中，使用耳语音可以不影响他人并保证通话的保密性；耳语音在公安、司法等部门也有重要的应用前景，识别耳语音可有助于公安部门语音的破译。语音学家在语音处理中利用耳语音来测定知性常量；内科医生希望了解使用耳语音对动过喉部手术病人的恢复所产生的影响；语言障碍矫正学家希望通过对此语音模型的研究，有助于对失音症患者的声音混乱程度的评估；刑事侦破专家希望通过耳语音能够辨别出说话者的身份。此外，耳语音还被应用在北约组织的低比特率语音编码的评估数据库中。

但是由于环境中的噪声不可避免，比如飞机、直升飞机和汽车中的耳语音就混有噪声。噪声的干扰不仅会降低耳语音通信的质量，而且也会使基于特征参数提取的语音处理系统(如低速率语音编码、语音识别等)性能下降。耳语音消噪作为提高耳语音质量的手段，其重要性也相对提升，近几年越来越成为人们研究的热点。

普通的语音消噪装置一般包括拾音部、A/D转换部、信号处理部(过滤部分)、D/A转换部及播放部，由拾音部采集带有噪音的语音信号，经转换部将模拟信号转换为数字信号，输入信号处理部进行噪音过滤，再由转换部进行数字信号向模拟信号的变换，最后经播放部输出去噪后的清晰语音。上述消器装置可用于正常语音的消噪处理。

然而，由于耳语是一种声带振动很弱甚至没有声带振动的语音形式，这使得耳语音被污染的程度也比正常语音大；且相对于正常语音来说，耳语音在公共场合的信噪比较低，而且没有基音周期，共振峰不明显。若采用上述对正常语音处理的消噪装置进行去噪，在信号处理过程中，对采集的语音信号中噪声进行估计时有一定的困难，而该估计值的准确与否直接关系到消噪的结果。因而就造成了消噪后的耳语音信号信噪比低，清晰度和可懂度也不高的结果，故目前对正常语音消噪的装置不适用于耳语音的消噪处理。

发明内容

本实用新型目的是提供一种可用于消除耳语音中噪声的装置，使用该装置可获得清晰度高、可懂性高的耳语音。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种耳语音噪声消除器，包括拾音部、A/D转换部、信号处理部、D/A转换部及播放部，所述信号处理部由一带有软件程序的高速信号处理器构成，该带有软件程序的高速信号处理器包括预处理单元和一清噪单元，所述预处理单元接收所述A/D转换部输入的信号，其输出连接至所述清噪单元，该清噪单元的输出连接于所述D/A转换部；其中，所述预处理单元由预加重模块及加窗分帧模块构成。

上述技术方案中，通过拾音部来采集带噪声的耳语音，A/D转换部来将采集到的模拟带噪声耳语音信号转换为数字信号，然后输入至高速信号处理器中，由预处理单元对输入的信号进行预处理，包括由预加重模块来高频提升，再经加窗分帧模块处理，输出的信号再经清噪单元进行清噪处理，将消噪单元输出的纯净的数字耳语音信号输入D/A转换部，转换为模拟耳语音信号，最后由播放器来将耳语音播放出来。

其中，所述带有软件程序的高速信号处理器内设有程序存储器，编译的处理程序被存于程序存储器中，待上电后，处理器将处理程序调入片内RAM中，等被变换来数字信号的带有噪音的耳语音信号输入后，对该信号进行实时处理：①对耳语音的消噪建立在“短时分析技术”的基础上，因而需要对采集到的耳语音信号进行加窗分帧；且耳语音信号的平均功率谱受到口鼻辐射的影响，故需对采集到的耳语音信号进行高频提升(6dB/倍频)，以便于提取耳语音区别于正常语音的特征，高频提升的方法是预加重；②消噪单元则根据耳语音区别于正常语音的特征，准确估计采集的带噪声耳语音信号的中的噪声，进行有针对性的消噪。

上述技术方案中，所述播放部由一功率放大电路串接一扬声器构成。

上述技术方案中，所述A/D转换部的输出端与所述高速信号处理器的串行口连接。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是：由于本实用新型采用带有软件程序的高速处理器作为信号处理部，对带有噪音的耳语音经预处理单元的预处理，对信号进行加重及加窗分帧处理，再输入消噪单元进行清除噪音处理，由此处理后的耳语音信号经数模转换后经播放器播出，与以往普通的语音消噪器比较，充分考虑到耳语音信噪比低、没有基音周期、共振峰不明显等特点，能够准确估计采集的带噪声耳语音信号中的噪声，保证输出耳语音的清晰度和可懂度。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的原理框图；

图2是本实用新型实施例一的电路原理图；

图3是本实用新型实施例一中清噪单元的软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见图1至图3所示，一种耳语音噪声消除器，包括拾音部、A/D转换部、信号处理部、D/A转换部及播放部，所述信号处理部由一带有软件程序的高速信号处理器构成，该带有软件程序的高速信号处理器包括预处理单元和一清噪单元，所述预处理单元接收所述A/D转换部输入的信号，其输出连接至所述清噪单元，该清噪单元的输出连接于所述D/A转换部；其中，所述带有软件程序的预处理单元由预加重模块及加窗分帧模块构成。

如图2所示，所述拾音部由M构成，A/D转换电路由集成电路IC1构成(AD公司的16位高精度ADC芯片ADS8325或AD976)；高速信号处理器由DSP芯片IC2构成(TI公司基于TMS320C67x DSP系列的新型浮点DSP芯片，TMS320C6722或TMS320C6726)；D/A转换电路由集成电路IC3构成(AD公司的高精度DAC芯片DAC7631E或DAC712P)；耳语音播放器由功率放大电路P(美国国家半导体公司的LM386或LM4766)和扬声器S电气连接构成。

本实施例的信号处理方式是：设计软件存入高速信号处理器中的程序存储器中，当系统上电并且有带噪声耳语音需要消噪时，高速信号处理器从存储器中读入程序到片内RAM，开始运行程序(如图3所示)，这时A/D转换电路也已经开始工作，把拾音器采集到带噪声耳语音信号ASIGNAL转换为数字信号DSIGNAL，并把数据送到高速信号处理器的串行口，高速信号处理器读出串行口的数据，进行实时信号处理。

带噪耳语音数字信号DSIGNAL经过预处理单元的预加重、加窗分帧操作后，对于每一帧信号x_dsingal，先做FFT变换，可以得到其幅度谱A_dsignal和相位谱P_dsignal，根据幅度谱A_dsignal可以计算得到带噪耳语音信号的功率谱SP_dsignal，并且估算噪声功率谱NP_dsignal，然后再将幅度谱A_dsignal通过修正MEL频率倒谱系数特征参数提取步骤来估算出一个谱减因子Factor(在0～1之间)，用带噪声耳语音功率谱SP_dsignal减去谱减因子Factor与估计噪声功率谱NP_dsignal的乘积，再将其运算结果开方，可以得到消噪后的语音幅度谱EP_dsignal，根据人耳的听觉对相位信息不敏感特性，结合相位谱P_daignal和逆FFT变换，可以输出一帧纯净的数字耳语音信号Clean_dsignal，再将多帧纯净的数字语音信号叠合为正常语音信号ACL_DSignal，

然后经过D/A变换电路输出数字信号ESIGNAL，再经过耳语音播放器输出清晰的、可懂度高的耳语音。

Claims (3)

1.一种耳语音噪声消除器，包括拾音部、A/D转换部、信号处理部、D/A转换部及播放部，其特征在于：所述信号处理部由一带有软件程序的高速信号处理器构成，该带有软件程序的高速信号处理器包括预处理单元和一清噪单元，所述预处理单元接收所述A/D转换部输入的信号，其输出连接至所述清噪单元，该清噪单元的输出连接于所述D/A转换部；其中，所述带有软件程序的预处理单元由预加重模块及加窗分帧模块构成。

2.根据权利要求1所述耳语噪声消除器，其特征在于：所述播放部由一功率放大电路串接一扬声器构成。

3.根据权利要求1所述耳语噪声消除器，其特征在于：所述A/D转换部的输出端与所述高速信号处理器的串行口连接。

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