201212007 六、發明說明： 【發明所屬之技術領威】 [⑻01] 本發明係/種語音背景雜訊的消除方法和裝置（ ’尤指一種應用於語音通信所屬技術領域者。 【先前技術】 [0002] 按目前習知之語音通信領域’由於通話者所處的環
境較為複雜’導致音頻設備採集的音頻信號除了包括通 話者的語音信號外’還包括周遭環境其他聲源發出的雜 訊信號，如其他人的說話聲、交通工具發出的聲音等， 這些雜訊信號嚴重的干擾了語音通信的質量，因此在保 持高效去噪的同時，使用較少的器件去除語音信號中混 雜的雜訊信號的技術已成為眾多公司關注的焦點。 [] 傳統的去嘴模式通.常是在系統中設定一個雜訊門限 ，系統根據輸入信號的有效值在雜訊門限以上識別為語 音，以下識別為雜訊。對雜訊做完全消除處理，語音做 放大處理。實際情況..下，語戈開始和結束時，在雜訊門 限以下存在部分的語音信號〜，冬述的處理過程使得有效 的3吾音信號損失一部分，從而不能保證語音的連續性， 處理雜訊的過程中引入新的突變雜訊，保真度較低。而 且在雜訊強度起伏較大的情況下，這種去噪模式不能保 證尉雜訊的有效抑制。 【發明内容】 [〇〇〇4] 本發明有鑑於習知存在的語音背景雜訊消除方法不 能保證語音的連續性’處理雜訊的過程中引入新的突變 雜訊，保真度較低之問題。 099129996 表單編號A0101 第3頁/共25頁 0992052616-0 201212007 [0005] 為解決現有技術中存在的問題，本發明公開了一種 語音背景雜訊的消除方法，包括下述步驟： [0006] A、對外部音頻電壓信號進行特徵值檢測，以得到反 映外部音頻電壓信號變化趨勢的電壓特徵信號； [0007] B、將所述電壓特徵信號與所述外部音頻電壓信號相 乘，以得到乘積信號； [0008] C、將所述乘積信號進行比例放大處理並輸出。 [0009] 優選地，在步驟B之前，還包括將所述電壓特徵信號 進行峰值抑制處理的步驟；在步驟B時，將經過峰值抑制 處理後的電壓特徵信號與所述外部音頻電壓信號相乘， 以得到乘積信號。 [0010] 優選地，所述外部音頻電壓信號為經過預放大處理 的外部音頻電壓信號。 [0011] 優選地，實現步驟A的具體方法為：對所述外部音頻 電壓信號進行有效值檢測，以得到音頻電壓信號的平均 功率信號；所述乘積信號為平均功率信號與外部音頻電 壓信號的乘積。 [0012] 優選地，實現步驟A的具體方法為：對所述外部音頻 電壓信號進行峰值檢測，以得到反映信號峰值變化趨勢 的峰值變化信號；所述乘積信號為峰值變化信號與外部 音頻電壓信號的乘積。 [0013] 為解決現有技術中存在的問題，本發明還公開了一 種語音背景雜訊的消除裝置，包括： 099129996 表單編號A0101 第4頁/共25頁 0992052616-0 201212007 刚特徵值檢測單元1以接收外部音頻電壓信號並且對接 收到的外π a頻電廢錢進行特徵值檢測，以得到反映 外部音頻電壓信_化趨勢的電㈣徵信號並輸出； [0015] 乘法單元用以將所述電壓特徵信號與外部音頻電壓 ^號作乘法處理’以得到電壓特徵信號與外部音頻電壓 k號的乘積信號並輸出； [0016]
比例放大單元，用以將乘積信號進行比例放大處理 並輸出。 優選地，所述的語音背景雜訊的消除裝置，還包括 峰值抑制單元’用以接收電座特徵信號，並將所述電塵 特徵“號進行峰值抑制處理並輸出；乘法單元將經過峰 值抑制處理後的㈣特徵信號與外部音頻信號作乘法處 理。 優選地’所述外部音頻電壓信號為經過預放大處理 的外部音頻電壓信號。：f : * 優選地’所述特後值蜂測單元為有效值檢測單元， 用以對所述外部音頻電壓信號進行有效值檢測，以得到 曰頻電壓k號的平均功率信號，所述乘積信號為平均功 率仏號與外部音頻電壓信號的乘積。 優選地’所述特徵值檢測單元為峰值檢測單元，用 、所述外部音頻電壓信號進行峰值檢測，以得到反映 號峰值變化趨勢的峰值變化信號，所述乘積信號 值#彳卜户咏 ^ ^ ^歲與外部音頻電壓信號的乘積。 099129996 表單蝙號A0101 第5頁/共25頁 0的2052616-〇 201212007 [0021] 本發明透過對外部音頻電壓信號進行特徵值檢測， 並將獲得的反映外部音頻電壓信號變化趨勢的電壓特徵 信號與外部音頻電壓信號相乘，使語音信號和雜訊信號 有了較大的分離，然後將獲得的信號進行比例放大處理 能夠有效地去除環境雜訊，並對語音信號進行有效增強 〇 【實施方式】 [0022] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明 白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細 說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解 釋本發明，並不用於限定本發明。 [0023] 實施例一： [0024] 第一圖是本發明實施例提供的語音背景雜訊的消除 方法的實現流程圖；如第一圖所示，本發明實施例所提 供的一種語音背景雜訊的消除方法，包括下述步驟： [0025] A、對外部音頻電壓信號進行特徵值檢測，以得到反 映外部音頻電壓信號變化趨勢的電壓特徵信號； [0026] B、將所述電壓特徵信號與所述外部音頻電壓信號相 乘，以得到乘積信號；外部音頻電壓信號經過特徵值檢 測處理後，其中的語音信號對應較大的特徵值信號，雜 訊信號對應較小的特徵值信號，在電壓特徵信號與所述 外部音頻電壓信號相乘的過程中，語音信號與其特徵值 相乘的結果比雜訊信號與其特徵值相乘得到的結果要大 ，並且語音信號越大得到的相乘結果就越大，雜訊信號 099129996 表單編號A0101 第6頁/共25頁 0992052616-0 201212007 [0027] [0028] Ο ❹ [0029] [0030] [0031] [0032] 099129996 於 越小得到的㈣結果祕小。以—過崎，語音和雜 訊，乘法過程的結果對比上有著量的差距，岐這種差 距是比原始信號中語音和雜訊的量的對比差距要更大。 這-過程本質上將語音和雜訊作更大程度的分離。 C、將所述乘積㈣進行㈣放大處理並輸出。 上述外部音頻電壓信號W是採制的外部音頻信 號’也可以是從其他㈣傳輸過來的音頻信號；為提升 後級電路的處理精度，上述的外部音頻電壓信號為經過 預放大處理的外部音頻電壓信號；在步驟Β之前還可包 括將所述電壓賊健賴峰叫财理时驟；在步 驟Β時’將經過峰值抑制處理後的電遂特徵信號與所述外 部音頻電壓信號相乘，以得到乘積錢^值抑制處理 使電壓特徵信號在乘法過程中，Α ^ 在一定範圍内與一固定 值相乘’對信號作同比例放大處 + ’在一定程度上減小 信號因不等比放大造成的失真1抑制功能能夠起到對 語音信號的放大倍數控制在一定& # m 町靶團内，可以避免輸 出信號過大。 η 、 ：^ 實施例二： 實施例二與實施例一的區別在 步驟Α具體為：對外部音頻 電壓信號進行特徵值檢測 的具體方法可以為：對所述外部音頻電壓《進行有效 值檢測，以得到音頻電壓錢的平如力率信號； 步驟B具體為：將平均功率产姑 15姽與外部音頻電壓信號 相乘，以得到第一乘積信號； 表單煸號A0101 第7頁/共25頁 0992052616-0 201212007 [0033] 步驟C具體為：將第一乘積信號進行比例放大處理並 輸出，在本實施例子中，比例放大的倍數根據預放大處 理的放大倍數和對雜訊信號的衰減程度而定，一般設計 為小於1的倍數。 [0034] 實施例三： [0035] 實施例三與實施例一的區別在於： [0036] 步驟A具體為：對外部音頻電壓信號進行特徵值檢測 的具體方法可以為：對所述外部音頻電壓信號進行峰值 檢測，以得到反映信號峰值變化趨勢的峰值變化信號； [0037] 步驟B具體為：將峰值變化信號與外部音頻電壓信號 相乘，以得到第二乘積信號； [0038] 步驟C具體為：將第二乘積信號進行比例放大處理並 輸出，在本實施例子中，比例放大的倍數根據預放大處 理的放大倍數和對雜訊信號的衰減程度而定，一般設計 為小於1的倍數。 [0039] 實施例四： [0040] 本發明實施例四為一種語音背景雜訊的消除裝置， 第二圖是本發明實施例提供的語音背景雜訊的消除裝置 的架構框圖；如第二圖所示：一種語音背景雜訊的消除 裝置，包括： [0041] 特徵值檢測單元，用以接收外部音頻電壓信號並且 對接收到的外部音頻電壓信號進行特徵值檢測，以得到 反映外部音頻電壓信號變化趨勢的電壓特徵信號並輸出 099129996 表單編號A0101 第8頁/共25頁 0992052616-0 201212007 乘法單元，用以將所述電壓特徵信號與外部音頻電 壓h號作乘法處理，以得到電壓特徵信號與外部音頻電 壓信號的乘積信號並輸出； 比例放大單元，用以將乘積信號進行比例放大處理 並輸出。 [0044] 實施例五： ◎ [0045] 第三圖為本發明實施例五的電路原理圖；實施例五 為對實施例四的進，步改進，如第三圖所示：一種語音 背景雜訊的消除裝置，包括信號預放大單元、特徵值檢 測單元、峰值抑制單元、乘法單元和比例放大單元。信 號預放大單元的輸入端與音頻採集單元的輸出端相連， 特徵值檢測單元的輸入端與預放大處理單元的輸出端相 連，預放大處理單元的輸出端還與乘法單元的第—輸入 端相連，特徵值檢測單元的輸出端遍峰值抑制單元的輸 〇 入鳊相連，乘法單元的第二輪入端與預放大處理單元的 輸出端相連，乘法單元的輸出端與比例放大單元的輸入 端相連；Λ中的特徵值檢測單元可以為有效值檢測單元 ’也可以為峰值檢測單元。 [0046] 099129996 _其具體工作過程為：音頻採集單元將採集到的語音 信號轉變為外部音頻電壓信號並輸出至信號預放大單元 違行放大處理，錄縣大單切放大後料部音頻電 髮信號分別㈣至乘法單元的第—輸人端和特徵值檢測 單疋的輸入端；特徵值檢測單元對經過放大處理的外部 表單鵠號Α0101 第9頁/共25頁 0992052616-0 201212007 音頻電壓信號進行特徵值檢測，得到反映外部音頻電壓 信號變化趨勢的電壓特徵信號並輸出至乘法單元的第二 輸入端；乘法單元將電壓特徵信號和放大後的外部音頻 特徵信號作相乘處理，得到乘積信號並輸出；比例放大 單元將乘積信號做比例放大處理並輸出。 [0047] 實施例五中的信號預放大單元和峰值抑制單元均為 可選單元，即在對雜訊處理要求不嚴格的場合，可以不 使用信號預放大單元和峰值抑制單元。 [0048] 第四圖為本實施例所使用的信號採集單元的電路圖 ，如第四圖所示，本實施例子所使用的信號採集單元包 括偏置電阻R1、麥克風la，隔直電容C1、電阻R2、電阻 R3和運算放大器Ul ; VCM為系統共模電平；其中R2、R3 和U1構成跟隨器。麥克風la採集到的信號經過隔直電容 C1去掉偏置電壓形成交流信號，再經過R2、R3和U1組成 的跟隨器進行跟隨輸出，輸出信號為外部音頻電壓信號 〇 [0049] 第五圖為本發明實施例提供的信號預放大單元的電 路原理圖；信號預放大單元主要由電阻R4、電阻R5和運 算放大器U2組成。在本發明實例中，將接收到的外部音 頻電壓輸出信號①進行一定倍數（一般進行4~5倍）的放 大，以得到放大後的外部音頻電壓信號②，該放大過程 主要為運算放大器實現，放大的倍數參與了整體系統功 能的實現，同時將信號放大也有利於提升後級電路的處 理精度。 099129996 表單編號A0101 第10頁/共25頁 0992052616-0 第六圖是本發明實施例提供的有效值檢測單元或峰 值檢測單元的電路框圖；有效值檢測單元或峰值檢測單 元由全波整流電路（Full Wave Rectifier，FWR)和減; 波電容C2組成。有效值檢測單元或峰值檢測單元接收放 大後的外部音頻電壓信號②經過内部的全波整流電路的 整流作用和電容的濾、波作用，提取放大後的外部音頻電 壓信號②的平均功率信號或者放大後的外部音頻電壓信 號的峰值變化信號⑤並輸出。 第七圖為本發明實施例提供的峰值抑制單元的電路 原理圖；如第七圖辨示，峰值抑制單元包括比較器U3， 比較器U3的正輸入端接收放大後的外妹音頻電壓信號的 平均功率信號或放大後的外部音頻:她壓信號的峰值變化 信號⑤’比較器U3的負輸入端與系統中預設的峰值抑制 電平VF相連；峰值抑制處理的具體過程為：比較器⑽將 放大後的外部音頻電壓信號的平均功考信號或放大後的 外部音頻電壓信號的峰值變化信號⑤與#系統中預設的峰 值抑制電平VF比較，當信號大於vf時，比較器的輸出控 制選擇開關S1選擇VF輸出，反之，選擇該信號輸出，起 到對該信號進行峰值抑制的功能，使信號在乘法過程中 ’在一定範圍内與一固定值相乘，對信號作同比例放大 處理’在一定程度上減小信號因不等比放大造成的失真 °該抑制功能能夠起到對語音信號的放大倍數控制在一 疋的範圍内，可以避免輸出信號過大。 第八圖是本發明實施例提供的乘法單元的電路框圖 ’如第八圖所示’乘法單元包括乘法器U4，以實現乘法 表單編號 AD1G1 ^ 11 1/^ 25 I 09 201212007 功能。乘法器的第一輸入端與預放大處理單元的輸出端 相連’乘法器的第二輸入端與峰值抑制單元的輪出端相 連；乘法器U4相乘公式為Z = K*X*Y(X、Y為乘法的兩路輸 入，κ為乘法運算的固有系數’ ζ為乘積信號）；其中又為 經過預放大處理的外部音頻電壓信號②，γ為放大後的外 部音頻電壓信號的平均功率信號或放大後的外部音頻電 壓號②的峰值變化信號⑤；乘法器輸出的信號ζ即為乘 積信號④。 [0053] 099129996 第九圖為本發明實施例比例放大單元的電路原理圖 ;如第九圖所示，比树&大單元包括運放U5，電阻R7、 R8和可調電阻R6，開關S2，運放U5的正輸入端接系統共 模電平VCM，乘積信號④由運放U5的負輸入端接入。紅 為模式選擇彳§號，使用時根據通訊環境雜訊的強度，透 過指令控制MC端口來選擇合適的降噪模式，在某些實施 例中MC也可以為人工控制；一般降噪模式情況下，此控 制S 2斷開’實現的比例系滅/為.aXg 7 +況8) / R 6。強降嗓 模式情況下，MC控_ S2閉舍，鲁雜的比例系數為 a2=R7/R6。可以根據實際情況，設定合適的電阻Rg，來 實現兩種模式降噪強度的差距。在特徵值檢測單元對語 音和雜訊進行了有效的分離後，在該比例放大單元中透 過設定比例系數a來要確定輸出信號相對於原始輸入信號 放大和縮小的分界點，高於該分界點的信號經過系統後 呈放大狀態，低於該分界點的信號經過系統後呈縮小狀 態。並且原始彳5禮•巾曰值距離分界點越遠，其被放大或者 縮小的程度就越強。分界點的設定要根據雜訊被衰減的 表單編號A0101 第12頁/共25頁 〇脚 201212007 程度和語音被增強的程度來定。透過步驟Ε中對語音和雜 訊的分離，設定比例系數a比較容易使雜訊普遍處於比較 強的衰減狀態，而有效的語音信號則普遍處於等比或者 放大狀態’達到了消除雜訊，增強語音的功能。 [0054] 綜上所述’本創作確實可達到上述諸項功能及目的 ’故本創作應符合專利申請要件，爰依法提出申請》 【圖式簡單說明】 ❹ [0055] 第一圖係本發明實施例提供的語音背景雜訊的消除方法 的實現流程圖； [0056] 第二圖係本發明實施例提供的語音背景雜訊的消除裝置 的架構框圖； 爾| … [0057] 第三圖係本發明實施例提供的又一語音背j|：雜訊的消除 裝置的架構框圖； [0058] 第四圖係本發明實施例提供的音頻採集單元的電路原理 圖， Ο [0059] 第五圖係本發明實施例提供的信號預放大單元的電路原 理圖； [0060] 第六圖係本發明實施例提供的有效值檢測單元或峰值檢 測單元的電路框圖； [0061 ]第七圖係本發明實施例提供的峰值抑制單元的電路原理 圖； [0062] 第八圖係本發明實施例提供的乘法單元的電路原理圖； [0063] 第九圖係本發明實施例提供的比例放大單元的電路原理 0992052616-0 099129996 表單編號A0101 第13頁/共25頁 201212007 圖， 【主要元件符號說明】 [0064]無 099129996 表單編號A0101 第14頁/共25頁 0992052616-0