一种音频混响的抑制装置及其抑制方法
【专利摘要】本发明公开了一种音频混响的抑制装置及其抑制方法，所述的装置包括混响时间盲估计模块、后期混响功率谱估计模块、谱减模块和复倒谱域滤波模块。混响语音通过混响时间盲估计模块，估计出混响时间；后期混响功率谱估计模块利用所估计出的混响时间来建立混响统计模型，并对混响语音进行分析处理，得到后期混响功率谱；谱减模块包括增益函数构造和谱减实施模块，先用混响语音功率谱和后期混响功率谱构造出谱减增益函数；再将谱减增益函数和混响语音输入谱减实施模块，得到前期语音；最后将前期语音输入到复倒谱域滤波模块，得到去混响的语音。本发明计算复杂度较低，便于实时处理，能明显抑制音频混响，有效提高语音质量。
【专利说明】一种音频混响的抑制装置及其抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种音频处理技术，特别是一种音频混响的抑制装置及其抑制方法。【背景技术】
[0002]混响是由室内声波反射而产生的声学现象。适量的混响能使声音圆润动听，听起来有空间感；若混响不足，声音就会“发干”，听起来不自然；但若混响过大，则声音听起来含混不清，音质很差。
[0003]在许多采集声音的场合，特别是当声源与麦克风距离较远时，或室内混响较强时，麦克风采集的音频信号中常含有较大的混响声，这会严重影响语音的清晰度和可懂度，也会影响后续音频处理系统(如语音识别系统等)的性能。此时，为了提高音频质量，就必须采用混响抑制技术。
[0004]Lebart, K., Boucher, J.M., Denbigh, P.N.发表的文章《A new method based onspectral subtraction for speech dereverberation》[Acta Acoustica,2001,87 (I):359-366]提出了基于Polack混响统计模型的单麦克风混响抑制系统。该系统先根据混响时间构造Polack混响统计模型；然后用Polack混响统计模型估计出后期混响功率谱；最后用谱减法去除后期混响，以获得增强后的语音。该方法的主要缺点是:(I)要求已知混响时间，而实际应用环境中混响时间通常是未知的；(2)实际中很难精确估计后期混响，因此该方法常会引入一些人工噪声，即:过估计时，会产生“音乐”噪声；欠估计时，会残留较多噪声。
[0005]Gomez Randy, Even Jani, Saruwatari Hirosh1.发表的文章《Distant talkingrobust speech recognition using late reflection components of room impulseresponse)) (IEEE Int.ernational Conference on Acoustics Speech and SignalProcessing, Las Vegas, USA, 2008:1520-6149)提出了一种混响抑制的快速方法。该方法用已测量得到的冲激响应函数来估计房间冲激响应的后期反射部分，然后与多子带谱减技术相结合，抑制中后期混响对语音的影响。该方法计算量较小，能实现实时的混响抑制，但需要已知房间的冲激响应函数，这在实际中很难预先知道，即使在具备混响测试仪等设备时，测出房间冲激响应函数也很烦琐。
[0006]Buck M, Schmidt G U, Haulick T.发表的专利《Dereverberation system forusing a signal processing apparatus》(US2008292108, 2007)提出了一种室内麦克
风-扬声器环境下的混响抑制系统。该系统将麦克风音频信号分解成一个或多个块；然
后用混响能量估计器来估计这些信号块中混响部分的能量；最后，用估计出的混响能量进行处理，以得到去混响后的音频。该系统将麦克风语音分成多个信号块，对每个信号块估计混响部分能量，这样会显著增加计算复杂度，难以实时处理。
[0007]本发明用到的简称解释如下:
[0008]PESQ !Perceptual Evaluation of Speech Quality,语音质量感知评价
[0009]SS:Spectral Subtraction,谱减法[0010]CF-SS:Cepstral Filter-Spectral Subtraction,复倒谱域滤波和谱减法
[0011]Polack 混响统计模型:Polack Statistical Reverberation Model
[0012]广义混响统计模型:GeneralizedStatistical Reverberation Model
[0013]SIR:Signal to Interference Ratio,信干比
[0014]SRR:Signal to Reverberation Ratio,信混比
【发明内容】
[0015]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以实现以下目的的音频混响的抑制装置及其抑制方法:
[0016]1、避免混响时间测量、直接精确估计后期混响和测量房间冲激响应函数等难题，实现语音信号的混响抑制，提高语音的听觉感知质量；
[0017]2、降低计算复杂度，易于实时处理。
[0018]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种音频混响的抑制装置，包括混响时间盲估计模块、后期混响功率谱估计模块、谱减模块和复倒谱域滤波模块。所述的混响时间盲估计模块的输入信号为含有混响的语音信号，其输出端与后期混响功率谱估计模块的输入端连接；后期混响功率谱估计模块的另一路输入信号为含有混响的语音信号；谱减模块的输入端与后期混响功率谱估计模块输出端连接，其输出连接到复倒谱域滤波模块，复倒谱域滤波模块输出最终去混响后的语音。
[0019]一种音频混响的抑制装置的抑制方法，包括以下步骤:
[0020]A、混响时间盲估计
[0021]混响时间盲估计模块接收混响语音并输出估计出的混响时间；具体步骤如下:
[0022]AU、对混响语音进行线性预测分析，构造低阶线性预测滤波器；
[0023]计算每一帧混响语音X (η)的自相关函数R(k)
【权利要求】
1.一种音频混响的抑制装置，其特征在于:包括混响时间盲估计模块、后期混响功率谱估计模块、谱减模块和复倒谱域滤波模块；所述的混响时间盲估计模块的输入信号为含有混响的语音信号，其输出端与后期混响功率谱估计模块的输入端连接；后期混响功率谱估计模块的另一路输入信号为含有混响的语音信号；谱减模块的输入端与后期混响功率谱估计模块输出端连接，其输出连接到复倒谱域滤波模块，复倒谱域滤波模块输出最终去混响后的语音。
2.一种音频混响的抑制装置的抑制方法，其特征在于:包括以下步骤: A、混响时间盲估计 混响时间盲估计模块接收混响语音并输出估计出的混响时间；具体步骤如下: AU、对混响语音进行线性预测分析，构造低阶线性预测滤波器； 计算每一巾贞混响语音X(η)的自相关函数R(k)
3.根据权利要求2所述的一种音频混响的抑制装置的抑制方法，其特征在于:所述的帧长N最佳值为240 ;所述的帧间隔L最佳值为100 ;对于fs=16kHz，所述的R最佳值为128，T1最佳值为32ms ;所述的Π最佳值为η=0.98 ;所述的系数α最佳值为0.1 ;所述的μ最佳值为0.01 ;所述的M最佳值为N/16，h最佳值为N/8。
【文档编号】G10L21/02GK103440869SQ201310398174
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】陈喆, 殷福亮, 彭雯雯 申请人:大连理工大学