脈沖噪聲抑制制造技術

本文中公開的示例實施例涉及脈沖噪聲抑制。公開了一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法。該方法包括從音頻信號的當前幀中確定與脈沖噪聲相關的特征。該方法還包括基于脈沖噪聲相關的特征，在當前幀中檢測脈沖噪聲，以及響應于在當前幀中檢測到脈沖噪聲，向當前幀應用抑制增益，以抑制脈沖噪聲。還公開了相應的音頻信號中的脈沖噪聲抑制的系統和計算機程序產品。

【技術實現步驟摘要】

本文中公開的實施例總體上涉及音頻信號處理，并且更具體地，涉及用于音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法和系統。
技術介紹
通信系統，諸如在電話會議系統、電話系統或音頻記錄系統中采用的這些，通常操作在嘈雜環境中。在這些情景中，噪聲信號可能連同所期望的音頻數據一起被系統采集。典型的噪聲信號可以被分類為平穩噪聲和非平穩噪聲。平穩噪聲包括持續較長時間段并且展現出相對穩定特性的噪聲。另一方面，非平穩噪聲包括具有隨著時間快速變化的特性的噪聲。平穩噪聲的一個示例是采集設備所處的房間中的背景噪聲。非平穩噪聲的一個示例是通過按壓采集設備上的機械按鈕(例如，靜音按鈕)而產生的點擊聲，該點擊聲被表示為在所采集的信號中出現的短期突發。通常需要處理處理所采集的信號以抑制平穩噪聲和非平穩噪聲，以便在回放時提高感知質量。因為平穩的背景噪聲具有穩定的特性并且能夠被更容易地預測，已經存在研究出并且已經應用了許多噪聲抑制算法來有效地從所采集的信號中移除平穩的背景噪聲。然而，由于非平穩噪聲(例如，脈沖噪聲)具有快速變化的特性，它們相對難以被抑制或者甚至難以從所采集的信號中被可靠地檢測。當前，一種脈沖噪聲抑制的現有方案涉及借助語音活動檢測來將所采集的信號的幀簡單地劃分為語音幀或非語音幀，并且然后僅向非語音幀應用抑制增益。這是基于非語音幀具有更少的可能性包含有價值的音頻數據，這在語音幀包含脈沖噪聲的情況中是不合實際的。因此，這個方案具有較高的噪聲抑制錯誤率和對語音質量的較高影響。音頻信號分析的延遲可能允許做出更好的決策，使用未來的幀來幫助判斷是否抑制當前幀。然而，所引入的延遲在交互式語音或通信應用中是不可接受的。
技術實現思路
為了解決上述問題和其他潛在的問題，本文中公開的示例實施例提出了一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法和系統。在一個方面，本文中公開的示例實施例提供了一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法。該方法包括從音頻信號的當前幀中確定與脈沖噪聲相關的特征。該方法還包括基于脈沖噪聲相關的特征，在當前幀中檢測脈沖噪聲，以及響應于在當前幀中檢測到脈沖噪聲，向當前幀應用抑制增益，以抑制脈沖噪聲。這方面的實施例還包括相應的計算機程序產品。在另一個方面，本文中公開的示例實施例提供了一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的系統。該系統包括特征確定單元，被配置為從音頻信號的當前幀中確定與脈沖噪聲相關的特征。該系統還包括噪聲檢測單元，被配置為基于脈沖噪聲相關的特征，在當前幀中檢測脈沖噪聲，以及噪聲抑制單元，被配置為響應于在當前幀中檢測到脈沖噪聲，向當前幀應用抑制增益，以抑制脈沖噪聲。通過下文描述將會理解，根據本文中公開的示例實施例，基于從輸入音頻信號提取的脈沖噪聲的特有特征，在該音頻信號的每個幀中檢測脈沖噪聲的存在，并且在檢測到脈沖噪聲時對音頻信號的相應幀執行噪聲抑制。由于對音頻信號中被檢測到脈沖噪聲的相應幀執行噪聲抑制，增加了脈沖噪聲移除的效率并且減少了對語音質量的影響。此外，特征提取和噪聲抑制均基于當前幀而不需要前瞻性查看，這引入了較小的處理延遲。本專利技術的實施例所帶來的其他益處將通過下文描述而清楚。附圖說明通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本文中所公開的示例實施例的上述以及其他目的、特征和優點將變得易于理解。在附圖中，以示例而非限制性的方式示出了本文中所公開的若干實施例，其中：圖1示出了根據本專利技術的一個示例實施例的音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法的流程圖；圖2示出了根據本專利技術的一個示例實施例的示例三聲道方向性麥克風拓撲和該拓撲中的麥克風的極化圖案；圖3示出了根據本專利技術的一個示例實施例的脈沖噪聲抑制的系統的框圖；圖4示出了根據本專利技術的一個示例實施例的針對脈沖噪聲的功率譜模型的示意圖；圖5示出了根據本專利技術的一個示例實施例的圖3的系統中的噪聲抑制器的框圖；圖6示出了根據本專利技術的一個示例實施例的音頻信號中的脈沖噪聲抑制的系統的框圖；以及圖7示出了適于實現本文中公開的示例實施例的示例計算機系統的框圖。在各個附圖中，相同或對應的標號表示相同或對應的部分。具體實施方式下面將參考附圖中示出的若干示例實施例來描述本文中所公開的示例實施例的原理。應當理解，描述這些實施例僅僅是為了使本領域技術人員能夠更好地理解進而實現本文中所公開的示例實施例，而并非以任何方式限制本文中所公開的主題的范圍。本文中所公開的示例實施例可以被配置為特征化脈沖噪聲，以便在音頻信號中檢測脈沖噪聲的存在，并且然后在檢測到脈沖噪聲的音頻幀中執行噪聲抑制。根據本文中所公開的實施例，由于相較于語音信號或其他正常信號，脈沖噪聲通常存在一些特有的特征，通過從輸入音頻信號中提取這些特征并且利用這些特征來檢測脈沖噪聲，可以對存在脈沖噪聲的相應音頻幀具體地執行噪聲抑制。所提出的方案從而增加了脈沖噪聲移除的效率并且維持了對語音質量的最小影響。此外，所提出的方案僅涉及低的延遲信號處理，該處理僅使用來自當前音頻幀的信息以及可能使用來自先前的音頻幀的信息而不需要前瞻性查看。首先參照圖1，其示出了根據本專利技術的一個示例實施例的音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法100的流程圖。在步驟S101，從音頻信號的當前幀中確定與脈沖噪聲相關的特征。根據本文中公開的實施例，音頻信號可以由如下的設備來采集，該設備具有一個麥克風或者具有多個麥克風的麥克風陣列。取決于所配備的麥克風或麥克風陣列，音頻信號可以是單聲道信號或多聲道信號。將理解的是，當麥克風陣列處的單個聲道是有效的時候，所采集的音頻信號也可以是單聲道的。圖2描繪了示例三聲道方向性麥克風拓撲和該拓撲中的麥克風的極化圖案。配備有這個麥克風拓撲的設備可以采集來自三個輸入聲道的信號并且將這些信號組合在一起以獲得所采集的音頻信號。應當注意的是，圖2是出于示例性解釋說明而被給出，并且要被處理的音頻信號可以由具有其他麥克風拓撲的設備采集(例如，全方位麥克風陣列，或者具有比三個麥克風更多或更少的麥克風的麥克風陣列)。音頻采集設備可以是任何類型的具有一個或多個麥克風的通信設備或音頻記錄設備，包括但不限于電話會議設備、移動手持式設備、多媒體設備、臺式計算機、膝上型計算機、個人數字助理(PDA)、或者它們的組合。音頻采集設備通常操作在嘈雜環境中并且采集到與所期望的音頻數據重疊的噪聲信號，音頻數據包括語音或其他聲音。如以上所討論的，因為脈沖噪聲具有一些特有的特征，可以從音頻信號中特征化脈沖噪聲。例如，脈沖噪聲通常是在功率方面高于普通語音的短期突發的噪聲，并且具有更多的高頻分量。因此，音頻信號的高頻范圍與低頻范圍之間的頻譜傾斜(spectraltilt)或者音頻信號的當前幀與先前幀的功率之前的功率差異(也被稱為增量功率)可以用于指示在當前幀中是否存在脈沖噪聲。此外，所采集的脈沖噪聲大多數時候涉及機械噪聲(例如，處理噪聲(handlingnoise)、按鈕噪聲、與桌面耦合的噪聲)，并且在麥克風陣列處具有不同于普通語音信號和其他聲學噪聲的特性。通常機械脈沖噪聲的聲音源接近于采集設備(例如，離采集設備小于50cm)。例如，通過按壓設備上的機械按鈕(例如，靜音按鈕、數字鍵按鈕、揚聲器按鈕等)而產生點擊聲，并且該按鈕通常位于非常接近麥克風陣列的位置。對于機械脈沖噪聲，可能存在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法，包括：從所述音頻信號的當前幀中確定脈沖噪聲相關的特征；基于所述脈沖噪聲相關的特征，在所述當前幀中檢測脈沖噪聲；以及響應于在所述當前幀中檢測到所述脈沖噪聲，向所述當前幀應用抑制增益，以抑制所述脈沖噪聲。

【技術特征摘要】
1.一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的方法，包括：從所述音頻信號的當前幀中確定脈沖噪聲相關的特征；基于所述脈沖噪聲相關的特征，在所述當前幀中檢測脈沖噪聲；以及響應于在所述當前幀中檢測到所述脈沖噪聲，向所述當前幀應用抑制增益，以抑制所述脈沖噪聲。2.根據權利要求1所述的方法，其中從所述音頻信號的當前幀中確定脈沖噪聲相關的特征包括：通過將所述當前幀的高頻率范圍中的功率與低頻率范圍中的功率相比較，確定所述當前幀的頻譜傾斜，所述頻譜傾斜指示所述當前幀在頻域中的形狀。3.根據權利要求1所述的方法，其中從所述音頻信號的當前幀中確定脈沖噪聲相關的特征包括：通過將所述當前幀的高頻率范圍中的功率與所述音頻信號的先前幀的高頻范圍中的功率相比較，確定所述當前幀的增量功率，所述增量功率指示所述當前幀在時域中的形狀。4.根據權利要求1所述的方法，其中從所述音頻信號的當前幀中確定脈沖噪聲相關的特征包括：確定從所述音頻信號的聲音源到采集所述音頻信號的設備的空間鄰近度。5.根據權利要求4所述的方法，其中采集所述音頻信號的所述設備具有第一麥克風和第二麥克風，并且其中確定所述空間鄰近度包括：確定由所述第一麥克風采集的第一單聲道信號與由所述第二麥克風采集的第二單聲道信號之間的相關性。6.根據權利要求4所述的方法，其中確定所述空間鄰近度包括：確定所述音頻信號在第一方向中的第一強度；確定所述音頻信號在第二方向中的第二強度；以及通過比較所述第一強度和所述第二強度來確定所述空間鄰近度。7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中響應于在所述當前幀中檢測到所述脈沖噪聲而向所述當前幀應用抑制增益包括：響應于在所述當前幀中檢測到所述脈沖噪聲，基于先前的脈沖噪聲的預定噪聲功率與所述當前幀的功率，確定所述抑制增益；以及向所述當前幀應用所確定的抑制增益，以抑制所述脈沖噪聲。8.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，進一步包括：響應于在所述當前幀中未檢測到脈沖噪聲并且在先前幀中檢測到脈沖噪聲，基于房間衰減因數和先前脈沖噪聲的預定噪聲功率，確定衰減噪聲功率；基于所述衰減噪聲功率和所述當前幀的功率，確定另一個抑制增益；以及向所述當前幀應用所述另一個抑制增益，以抑制所述脈沖噪聲的衰減版本。9.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：通過判斷預定義的準則是否被滿足來確定是否在所述當前幀中抑制所述脈沖噪聲。10.一種音頻信號中的脈沖噪聲抑制的系統，包括：特征確定單元，被配置為從所述音頻信號的當前幀中確定脈沖噪聲相關的特征；噪聲檢測單元，被配置為基于所述脈沖噪聲相關...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·古納萬，施棟，G·迪金斯，
申請(專利權)人：杜比實驗室特許公司，
類型：發明
國別省市：美國;US