本發(fā)明涉及一種音頻頻點(diǎn)的處理技術(shù)，具體涉及一種通過增益平滑處理而避免音頻頻點(diǎn)增益過于強(qiáng)烈而失真的技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、音頻信號(hào)中通常包含噪聲，在以對講通話、錄音為代表的音頻處理方案中，自適應(yīng)降噪(ans)技術(shù)是最廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一。有不同種類基于不同模型的降噪技術(shù)，其遇到的一個(gè)關(guān)鍵問題是語音的保真度：即，很多算法在降噪的同時(shí)會(huì)損傷語音。作為學(xué)術(shù)研究的方案，可以獲取很高的信噪比而認(rèn)為是可行方案，但實(shí)際運(yùn)用中因?yàn)閷φZ音的聽感損傷，甚至在信噪比很低時(shí)會(huì)出現(xiàn)“音樂噪聲”，這在實(shí)際運(yùn)用中難以接受。

2、為解決此問題，有一些現(xiàn)有的技術(shù)方案，其中二元掩碼方法被廣泛運(yùn)用：該方法對每個(gè)頻點(diǎn)只設(shè)0或1兩種增益，即判定其屬于語音還是屬于噪聲，如屬于噪聲，則完全去掉，屬于語音則全部放出。這種方式得到的語音在一些情況下能改善上述情況，不過在聽感上不夠自然。

3、為更好的解決此問題，可以根據(jù)頻點(diǎn)之間的相鄰相關(guān)性，即：相近的頻點(diǎn)之間的增益變化不應(yīng)非常劇烈；即可以在已有降噪算法的增益基礎(chǔ)上提升語音質(zhì)量，同時(shí)避免二元掩碼方式那樣的增益突變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種對語音頻點(diǎn)的增益通過算法平滑處理而避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變失真的問題。

2、為了完成上述目的，本發(fā)明提供了一種基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，把語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜信號(hào)，然后進(jìn)行增益，其對增益過程進(jìn)行平滑處理，平滑處理包括前向平滑和/或后向平滑；

3、其中，前向平滑：

4、取;

5、對;

6、其中，為增益衰減系數(shù)；

7、以新的增益取代原增益，；

8、其中，為最高頻之外頻點(diǎn)的虛擬增益，作為計(jì)算的初始點(diǎn)運(yùn)用；

9、對每個(gè)實(shí)際頻點(diǎn)，為其原始增益，這個(gè)增益由降噪算法得到；

10、為上一個(gè)較高頻點(diǎn)聲的調(diào)整過的增益；

11、另外，后向平滑：

12、?。?/p>

13、對；

14、以新的增益取代原增益，；

15、為最低頻之外頻點(diǎn)的虛擬增益，作為計(jì)算的初始點(diǎn)運(yùn)用；

16、對每個(gè)實(shí)際頻點(diǎn)，為其原始增益，這個(gè)增益由降噪算法得到，或者從前面的額調(diào)整中得到；

17、為上一個(gè)較低頻點(diǎn)聲的調(diào)整過的增益。

18、優(yōu)選地，還包括時(shí)間平滑；

19、取?；

20、有；

21、以新的增益取代原增益，；

22、這里的是當(dāng)前頻點(diǎn)上第的增益。

23、優(yōu)選地，通過下面的步驟完成：

24、預(yù)處理：實(shí)時(shí)語音信號(hào)分幀，通過fft變換將信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻譜，為步驟1和步驟2；

25、ans降噪，使用某個(gè)降噪算法獲得增益，為步驟3；

26、后置濾波：對以上增益進(jìn)行調(diào)整，即步驟4，5和6；

27、回到時(shí)域信號(hào)：通過逆fft變換將頻譜轉(zhuǎn)換到時(shí)域，并合成為音頻信號(hào)，步驟7和8。

28、優(yōu)選地，通過下面的步驟完成：

29、步驟1，實(shí)時(shí)語音信號(hào)分幀：

30、語音信號(hào)為設(shè)備采樣或前期算法處理之后的信號(hào)流；

31、每個(gè)采樣點(diǎn)具有一定位數(shù),按照一定位數(shù)采樣，需進(jìn)行歸一化，使得；

32、在實(shí)時(shí)處理中，取每個(gè)采樣點(diǎn)為一幀，即，第幀信號(hào)為，其中;

33、步驟2，語音信號(hào)經(jīng)fft變換為頻譜;其中，

34、為分析窗；

35、為離散傅里葉變換；

36、為復(fù)頻譜，其中,為頻點(diǎn)標(biāo)號(hào);

37、步驟3，采用某種信號(hào)處理降噪算法，獲取每個(gè)頻點(diǎn)上的增益,一般的，，即該增益為實(shí)數(shù)，該增益意味著，為降噪后的頻譜；即；

38、步驟4，即采用所述的前向平滑的步驟；

39、步驟5，即采用所述的后向平滑的步驟；

40、步驟6，即采用所述的時(shí)間平滑。

41、優(yōu)選地，還包括下面的步驟：

42、步驟7：更新頻譜信號(hào)：；

43、步驟8：經(jīng)逆傅里葉變換回到時(shí)域信號(hào)：；

44、根據(jù)加窗方式，決定合成信號(hào)所用的分析窗。

45、優(yōu)選地，當(dāng)且使用hanning窗時(shí)，合成窗為單位窗；

46、用overlap-add方式將按幀合成為語音信號(hào)。

47、優(yōu)選地，對16khz采樣率的音頻文件，取32ms為一幀，16ms幀移，即。

48、優(yōu)選地，前向平滑和后向平滑中衰減系數(shù)數(shù)值相同或者不同；

49、衰減系數(shù)根據(jù)信噪比進(jìn)行調(diào)節(jié)，即當(dāng)信噪比高時(shí)降低，信噪比低時(shí)提高；

50、替換為。

51、本發(fā)明還提供一種基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪后置濾波器，所述后置濾波器采用如上所述的降噪方法進(jìn)行處理。

52、優(yōu)選地，在前向平滑、后向平滑和時(shí)間平滑的時(shí)候分別采用獨(dú)立設(shè)置的后置濾波器進(jìn)行處理。

53、本發(fā)明的有益效果為：通過本發(fā)明前向平滑和后向平滑的處理方式，語音轉(zhuǎn)換的頻點(diǎn)增益按照算法處理實(shí)現(xiàn)平滑處理，以新的增益替代原先增益，從而得到平滑自然的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，本方法可以改善降噪后的語音自然度，尤其在信噪比較低場景下；本方法明顯的降低過度降噪、頻譜突變帶來的“音樂噪聲”；本方法為通用方法，可以基于不同的參數(shù)或變種應(yīng)用于不同的降噪算法（模型）中；本方法實(shí)現(xiàn)簡單、計(jì)算復(fù)雜度低，同時(shí)可以與其他后置濾波相結(jié)合以達(dá)到更好的降噪和語音保存效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，把語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜信號(hào)，然后進(jìn)行增益，其特征在于：對增益過程進(jìn)行平滑處理，平滑處理包括前向平滑和/或后向平滑；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，還包括時(shí)間平滑；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，通過下面的步驟完成：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，通過下面的步驟完成：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，還包括下面的步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，當(dāng)且使用hanning窗時(shí)，合成窗為單位窗；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，對16khz采樣率的音頻文件，取32ms為一幀，16ms幀移，即。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法，其特征在于，前向平滑和后向平滑中衰減系數(shù)數(shù)值相同或者不同；

9.一種基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪后置濾波器，其特征在于，所述后置濾波器采用如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的降噪方法進(jìn)行處理。

10.一種基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪后置濾波器，其特征在于，在前向平滑、后向平滑和時(shí)間平滑的時(shí)候分別采用獨(dú)立設(shè)置的后置濾波器進(jìn)行處理。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于頻點(diǎn)增益平滑的自適應(yīng)降噪方法和后置濾波器，本發(fā)明把語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜信號(hào)，然后進(jìn)行增益，其對增益過程進(jìn)行平滑處理，平滑處理包括前向平滑和/或后向平滑；通過前向平滑和后向平滑的處理方式，語音轉(zhuǎn)換的頻點(diǎn)增益按照算法處理實(shí)現(xiàn)平滑處理，以新的增益替代原先增益，從而得到平滑自然的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，本方法可以改善降噪后的語音自然度，尤其在信噪比較低場景下；本方法明顯的降低過度降噪、頻譜突變帶來的“音樂噪聲”；本方法為通用方法，可以基于不同的參數(shù)或變種應(yīng)用于不同的降噪算法（模型）中；本方法實(shí)現(xiàn)簡單、計(jì)算復(fù)雜度低，同時(shí)可以與其他后置濾波相結(jié)合以達(dá)到更好的降噪和語音保存效果。

技術(shù)研發(fā)人員：周智,仇健樂,于欣,蔣壽美
受保護(hù)的技術(shù)使用者：時(shí)擎智能科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5