RU2477533C2 - Method for multichannel adaptive suppression of acoustic noise and concentrated interference and apparatus for realising said method - Google Patents
Method for multichannel adaptive suppression of acoustic noise and concentrated interference and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477533C2 RU2477533C2 RU2011116625/08A RU2011116625A RU2477533C2 RU 2477533 C2 RU2477533 C2 RU 2477533C2 RU 2011116625/08 A RU2011116625/08 A RU 2011116625/08A RU 2011116625 A RU2011116625 A RU 2011116625A RU 2477533 C2 RU2477533 C2 RU 2477533C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- calculating
- pass filter
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам, осуществляющим повышение эффективности функционирования систем передачи информации акустическими речевыми сигналами, работающих в условиях воздействия интенсивных акустических помех.The invention relates to devices for improving the efficiency of the operation of information transmission systems by acoustic speech signals operating under the influence of intense acoustic noise.
По авт.св. №91490 [1] известно устройство для подавления сосредоточенных помех, содержащее две параллельные гребенки полосовых фильтров, при этом выходы первой гребенки подключены к входам соответствующих перемножителей, к другим входам которых подсоединены выходы второй гребенки фильтров через формирователи порогового напряжения, выходы перемножителей соединяются со входами сумматора, с которого речевой сигнал подается на полосовой фильтр с выхода которого поступает в канал связи. Как недостаток данного устройства можно отметить, что устройством не осуществляется подавление шумовых акустических помех, которые также имеют место в телекоммуникационных системах громкоговорящей связи.By auto No. 91490 [1] it is known a device for suppressing lumped interference, containing two parallel combs of bandpass filters, while the outputs of the first comb are connected to the inputs of the respective multipliers, the other inputs of which are connected to the outputs of the second filter comb through the threshold voltage generators, the outputs of the multipliers are connected to the inputs of the adder , from which the speech signal is fed to a band-pass filter from the output of which enters the communication channel. As a disadvantage of this device, it can be noted that the device does not suppress acoustic noise interference, which also occurs in telecommunication systems, speakerphone.
Целью изобретения является минимизация отрицательного влияния акустических помех на функционирование телекоммуникационных систем передачи информации акустическим речевым сигналом, таких систем как, например, систем громкоговорящей связи (ГГС).The aim of the invention is to minimize the negative impact of acoustic noise on the functioning of telecommunication systems for transmitting information by an acoustic speech signal, such systems as, for example, speakerphone systems (GHS).
Известно [2, 3], что телекоммуникационные системы ГГС функционируют, как правило, в условиях воздействия интенсивных акустических помех, что приводит к потере информации. Особенно эта проблема актуальна при применении систем ГГС на многофункциональных морских судах с большим количеством абонентских постов, которые работают в условиях интенсивного воздействия акустических шумовых помех и акустических сосредоточенных помех.It is known [2, 3] that GHS telecommunication systems operate, as a rule, under the influence of intense acoustic noise, which leads to loss of information. This problem is especially relevant when applying GHS systems to multifunctional sea vessels with a large number of subscriber stations that operate under conditions of intense exposure to acoustic noise interference and acoustic concentrated interference.
Акустические шумовые помехи - это акустический шум, частотный спектр которого, как правило, рассредоточен в низкочастотной части звукового диапазона. Акустические сосредоточенные помехи - это узкополосные тональные акустические помехи, спектр которых сосредоточен в узкой полосе частот, и представляют собой практически гармоническое колебание. Такая помеха может иметь место на любой частоте звукового диапазона.Acoustic noise interference is acoustic noise, the frequency spectrum of which, as a rule, is dispersed in the low-frequency part of the sound range. Acoustic concentrated noise is narrow-band tonal acoustic noise, the spectrum of which is concentrated in a narrow frequency band, and is almost harmonic oscillation. Such interference may occur at any frequency in the audio range.
Поэтому целью изобретения является максимальное ослабление влияния акустических помех на потерю полезной информации, то есть получение максимального отношения Pc/Pш на выходе системы ГГС, работающей в условиях воздействия акустических помех. В отличии от полезной модели, описанной авт.св. №91490, с помощью устройства данного изобретения обеспечивается подавление как акустических сосредоточенных помех, так и акустических шумовых помех.Therefore, the aim of the invention is to maximize the attenuation of the influence of acoustic noise on the loss of useful information, that is, to obtain the maximum ratio P c / P w at the output of the GGS system operating under the influence of acoustic noise. Unlike the utility model described by Auth. No. 91490, using the device of this invention provides the suppression of both acoustic concentrated interference and acoustic noise interference.
Известные алгоритмы подавления акустических помех в системах передачи информации акустическим сигналом имеют структуру, основанную на линейной фильтрации и включают в себя n-е количество полосовых фильтров высоких порядков, что требует значительных материальных ресурсов и вычислительных затрат.Known acoustic noise suppression algorithms in acoustic signal information transmission systems have a structure based on linear filtering and include the nth number of high-order bandpass filters, which requires significant material resources and computational costs.
Сущность изобретения заключается в том, что из аддитивных входных сигналов (речевые сигналы плюс акустические помехи) формируются кадры из N отсчетов, по которым вычисляются коэффициенты дискретного преобразования Фурье (ДПФ) на конечном интервале [4, 5], то есть вычисляются уровни составляющих на частотах l·f1, где f1 - интервал разрешения по частоте при расчете спектральной функции с помощью ДПФ; l - номер составляющей.The essence of the invention lies in the fact that frames from N samples are formed from additive input signals (speech signals plus acoustic noise) by which the coefficients of the discrete Fourier transform (DFT) are calculated on a finite interval [4, 5], that is, the levels of components at frequencies are calculated l · f 1 , where f 1 is the frequency resolution interval when calculating the spectral function using the DFT; l is the number of the component.
Вычисленные уровни l-х составляющих перемножаются с сигналом управления с выхода порогового устройства. Результат умножения подается на многовходовый сумматор.The calculated levels of the l-th components are multiplied with the control signal from the output of the threshold device. The result of multiplication is fed to the multi-input adder.
Сигнал управления l-го канала формируется по правилу: если модуль l-й спектральной составляющей не превышает некоторый порог (случай отсутствия помехи), то сигнал управления равен единице, спектральная составляющая после перемножения поступает на вход сумматора; если модуль l-й спектральной составляющей превышает порог k0 (случай наличия помехи на частоте l·f1), то сигнал управления будет равен нулю. В этом случае сигналы управления выключают S(l·f1), модуль которых имеет высокий уровень за счет наличия на частоте l·f1 спектральной составляющей акустической помехи. Таким образом, спектральные составляющие, содержащие акустические помехи, исключаются из суммы составляющих суммарной спектральной функции.The control signal of the l-th channel is formed according to the rule: if the module of the l-th spectral component does not exceed a certain threshold (the case of no interference), then the control signal is unity, the spectral component after multiplication is fed to the input of the adder; if the module of the lth spectral component exceeds the threshold k 0 (the case of interference at a frequency l · f 1 ), then the control signal will be zero. In this case, the control signals turn off S (l · f 1 ), the module of which has a high level due to the presence at the frequency l · f 1 of the spectral component of acoustic noise. Thus, spectral components containing acoustic noise are excluded from the sum of the components of the total spectral function.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства подавления акустических помех. Устройство содержит полосовой фильтр (1), блок формирования кадров-сегментов (2), блок вычисления уровней спектральных составляющих (3), блок вычисления модуля спектральных составляющих (4), блок вычисления сигнала управления (5), блок перемножения спектральных составляющих с сигналом управления (6), блок формирования сигнала uф(n) (7), блок вычисления дисперсии σ2 (8), блок вычисления порога по алгоритму (9), сумматор (10), блок вычисления обратного ДПФ (11), фильтр нижних частот (12).Figure 1 shows a structural diagram of a device for suppressing acoustic noise. The device comprises a band-pass filter (1), a unit for generating frame segments (2), a unit for calculating the levels of spectral components (3), a unit for calculating a module for spectral components (4), a unit for computing a control signal (5), a unit for multiplying spectral components with a control signal (6), a signal conditioning unit u f (n) (7), a dispersion calculation unit σ 2 (8), a threshold calculation unit according to the algorithm (9), adder (10), inverse DFT calculation unit (11), low-pass filter (12).
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Входной сигнал х(n), являющийся аддитивной суммой речевого сигнала и помехи, через полосовой фильтр 300-3400 Гц (1) подается на вход блока формирования кадров-сегментов (2), при этом при длительности сегмента τс=20 мс и частоте дискретизации F∂=10 кГц, число N составляет 200 отсчетов.The input signal x (n), which is the additive sum of the speech signal and interference, is fed through the bandpass filter 300-3400 Hz (1) to the input of the frame-segmenting unit (2), while with the segment duration τ s = 20 ms and the sampling frequency F ∂ = 10 kHz, the number N is 200 samples.
В блоке (3) вычисляются уровни спектральных составляющих на частотах l·f1 по выражению , ω1=2πf1, где f1=F∂/N - интервал дискретизации спектральной функции S(f) по частоте.In block (3), the levels of spectral components at frequencies l · f 1 are calculated by the expression , ω 1 = 2πf 1 , where f 1 = F ∂ / N is the sampling interval of the spectral function S (f) in frequency.
Значения номеров составляющих l при f1=50 Гц для частот от 300 до 3400 Гц находится в пределахThe values of the numbers of the components l with f 1 = 50 Hz for frequencies from 300 to 3400 Hz are in the range
где Fн - нижняя частота спектра речевого сигнала;where F n - the lower frequency of the spectrum of the speech signal;
Fв - верхняя частота спектра речевого сигнала.F in - the upper frequency of the spectrum of the speech signal.
Если необходимо более высокое разрешение спектральной функции S(f) по частоте, то есть требуется уменьшить интервал дискретизации спектра f1 при фиксированном N, вводится новая последовательность L>N видаIf a higher frequency resolution of the spectral function S (f) is needed, that is, it is necessary to reduce the sampling interval of the spectrum f 1 for a fixed N, a new sequence L> N of the form
Таким образом, получаем к последовательности конечной длины из N отсчетов дополнение из L-N нулевых отсчетов, что позволяет достигать необходимого разрешения f1=F∂/L при расчете спектральной плотности с помощью ДПФ по N отсчетам аналогового сигнала [5].Thus, we obtain an addition of LN zero samples to a sequence of finite length from N samples, which allows us to achieve the necessary resolution f 1 = F ∂ / L when calculating the spectral density using DFT on N samples of an analog signal [5].
Далее в блоке (4) происходит вычисление модулей спектральных составляющихNext, in block (4), the modules of the spectral components are calculated
, ,
гдеWhere
, ,
. .
Значение модуля Y1 подается на первый вход блока (5), в котором используется для вычисления сигнала управления yl(k0) по правилуThe value of the module Y 1 is fed to the first input of block (5), in which it is used to calculate the control signal y l (k 0 ) according to the rule
Для вычисления порогового уровня k0 сигнал с выхода полосового фильтра (1) также подается на блок (7), в котором формируется сигнал uф(n) по правилуTo calculate the threshold level k 0, the signal from the output of the band-pass filter (1) is also fed to block (7), in which the signal u f (n) is generated according to the rule
С выхода блока (7) сигнал uф(n) поступает на вход блока (8), в котором вычисляется значение дисперсии по формулеFrom the output of block (7), the signal u f (n) is fed to the input of block (8), in which the dispersion value is calculated by the formula
, ,
в этом выражении учтено, что для речевых сигналов [6].in this expression it is taken into account that for speech signals [6].
С выхода (8) сигнал подается на вход блока (9), в котором вычисляется значение порогового уровня k0=kσ. Значение порогового уровня подается на второй вход блока вычисления сигнала управления (5).From the output (8), the signal is fed to the input of the block (9), in which the threshold level value k 0 = kσ is calculated. The threshold level value is supplied to the second input of the control signal calculation unit (5).
Сигнал с выхода блока вычисления уровня l-й спектральной составляющей (3) поступает на вход блока (6), в котором производится умножение данной спектральной составляющей S(l·f1) на сигнал управления yl(k0), снятый с выхода блока (5). Таким образом, блоки (3), (4), (5) и (6) образуют l-й канал. Выходные сигналы каналов S(l·f1)·yl(k0) поступают на сумматор (10), выражение суммарного сигнала на выходе сумматора имеет видThe signal from the output of the level calculation unit of the l-th spectral component (3) is fed to the input of the block (6), in which this spectral component S (l · f 1 ) is multiplied by the control signal y l (k 0 ), taken from the output of the block (5). Thus, blocks (3), (4), (5) and (6) form the l-th channel. The output signals of the channels S (l · f 1 ) · y l (k 0 ) go to the adder (10), the expression of the total signal at the output of the adder has the form
, ,
соответственно, в этой сумме отсутствуют слагаемые l-х каналов, которые поражены акустическими помехами.accordingly, in this sum there are no terms of l channels that are affected by acoustic noise.
Суммарный сигнал S'(l·fl) поступает на вход блока обратного ДПФ (11), с выхода блока (11) подается на ФНЧ (12) с верхней частой среза 3400 Гц, с выхода ФНЧ (12) получают отфильтрованный от помех речевой сигнал.The total signal S '(l · f l ) is fed to the input of the inverse DFT block (11), from the output of the block (11) it is fed to the low-pass filter (12) with an upper cutoff frequency of 3400 Hz, from the output of the low-pass filter (12) receive speech filtered out from interference signal.
Таким образом, описанный способ реализации алгоритма обработки речевых сигналов позволяет повышать эффективность передачи информации в телекоммуникационных системах громкоговорящей связи, функционирующих в условиях воздействия акустических шумовых и сосредоточенных помех.Thus, the described method for implementing the speech signal processing algorithm allows to increase the efficiency of information transfer in telecommunication systems of loud-speaking communication, operating under the influence of acoustic noise and concentrated noise.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №91490 U1, МПК H04B 1/10. Опубл. 10.02.2010. Бюл. №32.1. RF patent No. 91490 U1, IPC H04B 1/10. Publ. 02/10/2010. Bull. Number 32.
2. Справочник по технической акустике. / Под ред. М.Хекла и Х.А.Мюллера. - Л., Судостроение, 1980. - 440 с.2. Handbook of technical acoustics. / Ed. M.Hekla and H.A. Muller. - L., Shipbuilding, 1980 .-- 440 p.
3. Бабкин В.В. Шумопонижающее устройство для вокодера. // 9-я Межд. Конф. и Выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA-2007). 28-30 марта 2007 г., г.Москва.3. Babkin V.V. Noise reducing device for vocoder. // 9th Int. Conf. and the exhibition “Digital Signal Processing and its Application” (DSPA-2007). March 28-30, 2007, Moscow.
4. Рабинер Л.Р., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1975. - 835 с., ил.4. Rabiner LR, Gould B. Theory and application of digital signal processing. - M .: Mir, 1975 .-- 835 p., Ill.
5. Кропотов Ю.А. Исследование методов спектрального анализа речевых сигналов. / Ю.А.Кропотов., А.А.Быков, А.Ю.Проскуряков // Proceedings of 18th International Crimean Conference «Microwave & Telecommunication Technology». Sevastopol, Ukraine. 2008. - V.1. - P.308-309. ISBN 978-966-335-167-4.5. Kropotov Yu.A. Research methods of spectral analysis of speech signals. / Yu.A. Kropotov., A.A. Bykov, A.Yu. Proskuryakov // Proceedings of the 18th International Crimean Conference "Microwave & Telecommunication Technology". Sevastopol, Ukraine. 2008. - V.1. - P.308-309. ISBN 978-966-335-167-4.
6. Кропотов Ю.А. Статистические параметры сигналов при проектировании оперативно-командных телекоммуникационных систем // В мире научных открытий. - 2010. - N 6.1 (12). - С.39-43.6. Kropotov Yu.A. Statistical parameters of signals in the design of operational-command telecommunication systems // In the world of scientific discoveries. - 2010 .-- N 6.1 (12). - S. 39-43.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116625/08A RU2477533C2 (en) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | Method for multichannel adaptive suppression of acoustic noise and concentrated interference and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116625/08A RU2477533C2 (en) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | Method for multichannel adaptive suppression of acoustic noise and concentrated interference and apparatus for realising said method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011116625A RU2011116625A (en) | 2012-11-10 |
RU2477533C2 true RU2477533C2 (en) | 2013-03-10 |
Family
ID=47321785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011116625/08A RU2477533C2 (en) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | Method for multichannel adaptive suppression of acoustic noise and concentrated interference and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477533C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118047C1 (en) * | 1996-03-22 | 1998-08-20 | Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище | Device for suppression of narrow band jamming |
WO2002019319A1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speech processing device and speech processing method |
RU91490U1 (en) * | 2009-09-21 | 2010-02-10 | Артем Александрович Быков | MIDDLE ACOUSTIC INTERFERENCE SUPPRESSION DEVICE |
RU2391778C2 (en) * | 2004-09-07 | 2010-06-10 | Эл Джи Электроникс Инк. | Speech enhancement technique and device to this end |
-
2011
- 2011-04-26 RU RU2011116625/08A patent/RU2477533C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118047C1 (en) * | 1996-03-22 | 1998-08-20 | Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище | Device for suppression of narrow band jamming |
WO2002019319A1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speech processing device and speech processing method |
US7286980B2 (en) * | 2000-08-31 | 2007-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speech processing apparatus and method for enhancing speech information and suppressing noise in spectral divisions of a speech signal |
RU2391778C2 (en) * | 2004-09-07 | 2010-06-10 | Эл Джи Электроникс Инк. | Speech enhancement technique and device to this end |
RU91490U1 (en) * | 2009-09-21 | 2010-02-10 | Артем Александрович Быков | MIDDLE ACOUSTIC INTERFERENCE SUPPRESSION DEVICE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011116625A (en) | 2012-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2905778B1 (en) | Echo cancellation method and device | |
TWI682672B (en) | Echo cancellation system and method with reduced residual echo | |
EP3348047B1 (en) | Audio signal processing | |
KR101017766B1 (en) | Spectral domain, non-linear echo cancellation method in a hands-free device | |
CA2593183C (en) | Partitioned fast convolution in the time and frequency domain | |
EP1602223B1 (en) | Echo canceller with reduced requirement for processing power | |
EP0556992B1 (en) | Noise attenuation system | |
CN103067629A (en) | Echo cancellation device | |
WO2019239977A1 (en) | Echo suppression device, echo suppression method, and echo suppression program | |
KR100842590B1 (en) | Method and apparatus for eliminating acoustic echo in mobile terminal | |
CN102165708B (en) | Signal processing method, signal processing device, and signal processing program | |
Braun et al. | Task splitting for dnn-based acoustic echo and noise removal | |
RU2477533C2 (en) | Method for multichannel adaptive suppression of acoustic noise and concentrated interference and apparatus for realising said method | |
EP1879292A1 (en) | Partitioned fast convolution | |
US8194850B2 (en) | Method and apparatus for voice communication | |
RU2502185C2 (en) | Apparatus for adaptive suppression of acoustic noise and acoustic focused interference | |
CN108831491B (en) | Echo delay estimation method and device, storage medium and electronic equipment | |
Vashkevich et al. | Low-delay hearing aid based on cochlear model with nonuniform subband acoustic feedback cancellation | |
KR20020036542A (en) | Echo canceller | |
JP2006267580A (en) | Speech signal noise removing device | |
RU216993U1 (en) | DEVICE FOR ADAPTIVE SPEECH FILTRATION IN AUDIO CONFERENCE COMMUNICATION SYSTEMS | |
Wahbi et al. | Enhancing the quality of voice communications by acoustic noise cancellation (ANC) using a low cost adaptive algorithm based Fast Fourier Transform (FFT) and circular convolution | |
Kropotov et al. | Increasing signal/acoustic interference ratio in telecommunications audio exchange by adaptive filtering methods | |
US11151977B2 (en) | Audio playback apparatus and method having a noise-canceling mechanism | |
SU1059682A1 (en) | Device for suppressing harmonic random noise in speech signal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130427 |