TW297970B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 20/d(0 A7 ___ __B7_^_ 五、發明説明（） 1 發明背晷 本發明關於除去包含在語音信號的雜訊以抑制或降低 雜訊的方法。 攜帶式電話機或語音識別的領域中，須抑制包含在收 集語音信號之諸如背景雜訊或環境雜訊的雜訊以强調語音 分量。至於强調語音或降低雜訊的技術，利用衰減因數調 整之條件機率函數的技術揭示於R. j. McAulay和M.L. Maplass， 'Speech Enhancement Using A Soft-Decision Noise Suppression Filter, in IEEE Trans. Acoust ·， Spignal Processing, Vol. 28， pp. 137至 145, April 1980°^ 上述雜訊抑制技術中，當發生非自發音調或失眞語音 因根據不當固定信號對雜訊比（SNR )的運作或不當抑 制濾波器而產生。使用者最好不需調整SNR(雜訊抑制 裝置的其中一參數），以實現實際作業的最佳性能。此外 ’難以用語音信號加强技術充分消除雜訊而不產生在短時 間承受S N R重大變化的語音信號失眞。 此語音加强或雜訊降低技術利用比較輸入功率或位準 與預設臨界値來辨別雜訊域的技術。但若以此技術增加臨 界値的時間常數以防臨界値追踪語音，則不能適當追隨改 變的雜訊位準，特別是增加的雜訊位準，因而偶爾導致錯 誤辨別。 爲克服此缺點，本發明人在日本特許案平6 -_99869 (1994)提出降低語音信號之雜訊的雜訊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----;--^-I< 袈------Γ 訂一：-----Γ·^.ι * / (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 降低方法。 以此語音信號的雜訊降低方法，根據得自輸入語音信 號和語音存在機率的SNR，控制計算語音分量的最大可 能濾波器，達成雜訊抑制。此法利用對應於小於計算語音 存在機率時之估計雜訊頻譜之輸入語音頻譜的信號。 以此語音信號的雜訊降低方法，由於根據輸入語音信 號的SNR，最大可能濾波器調成最佳抑制濾波器，故可 達成輸入語音信號的充分雜訊降低。 但由於計算語音存在機率需要複雜且多的處理運作， 故要簡化處理運作。 發明概要 因此本發明的目標是提供輸入語音信號的雜訊降低方 法，因而可簡化輸入語音信號之雜訊抑制的處理運作。 本發明提供降低输入語音信號之雜訊的方法，用於雜 訊抑制，包含：將輸入語音信號轉換成頻譜；根據頻譜位 準對包含在頻譜之雜訊頻譜估計位準之比所得的第一値和 從頻譜框基信號位準對估計雜訊位準之比之最大値和從估 計雜訊位準所找出的第二値，決定濾波特性；回應於濾波 特性，由濾波降低輸入語音信號的雜訊。 本發明提供降低輸入語音信號之雜訊的裝置，用於雜 訊抑制，包含：將輸入語音信號轉換成頻譜的構件；決定 濾波特性的構件，根據頻譜位準對包含在頻譜之雜訊頻譜 估計位準之比所得的第一値和從頻譜框基信號位準對估計 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) M規格（21〇χ297公襄〉 一 - n I— j I 11 - - - 111 - '、衣------ 1 J^i I - - - - - —i I _ ^~ I - * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 雜訊位準之比之最大値和從估計雜訊位準所找出的第二値 ;回應於濾波特性而由濾波降低輸入語音信號之雜訊的構 件0 以本發明之降低語音信號之雜訊的方法和裝置，根據 從輸入語音信號之轉換所得之輸入語音信號對包含在輸入 信號頻譜之估計雜訊頻譜的比，計算第一値，設定決定滤 波之雜訊降低量的濾波特性初値。根據輸入信號頻譜信號 位準對估計雜訊位準之比的最大値（亦即最大S N R )和 估計雜訊位準，計算第二値，是可變控制濾波特性的値。 可除去的雜訊量對應於輸入語音信號的最大SNR，配合 第一和第二値可變控制的濾波特性。 由於具有輸入信號頻譜預設位準和雜訊頻譜估計位準 的表可用來找出第一値，故處理量可降低。 回應於最大SNR和框基雜訊位準，得到第二値，可 調整濾波特性，使得濾波的最大雜訊降低量回應於最大 S N比在D b區大致線性改變。 以本發明的雜訊降低方法，第一和第二値用來控制濾 波特性，從輸入語音信號除去雜訊，因此由符合輸入語音 信號之最大SNR的濾波可從輸入語音信號除去，詳言之 ，在髙SN比之濾波所造成之語音信號的失眞可消除雜訊 ，達成濾波特性的處理運作量也可降低。 此外，依據本發明，使用具有輸入信號頻譜位準和估 計雜訊頻譜位準的表，可計算控制濾波特性的第一値，降 低達成濾波特性的處理量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨Ο X 297公釐） ------^_丨八策-----^-訂------：線、- • ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（4 ) 依據本發明，回應最大SN比和框基雜訊位準所得的 第二值用來控制濾波特性，降低達成濾波特性的處理量。 減波特性所達成的最大雜訊降低量可隨輸入語音信號的N 比值而變。 述 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖式_ 圖1顯示本發明之語音信 施例，用於雜訊降低裝置。 圓2顯示圖1之實施例之 E decay〔 k〕的特例。 圖3顯示圖1之實施例之 計雜訊位準值Mi nRMS〔 MaxRMS 〔k〕的特例。 圖4顯示圖1之實施例之 dB爲單位之最大SNR Μ SNR M a x S N R [ k ] 值（做爲雜訊辨識的一個臨界 圖5顯示圖1之實施例做 MaxSNR〔k〕之函數的 圖6顯示圓1之實施例之 位之最大雜訊降低量的關係。 圖7顯示圖1之實施例之 〕比與Hn〔w，k〕的關係 圖8顯示本發明之語言信 施例，用於雜訊降低裝置。 圖9顯示圖1和8之雜訊 號之雜訊降低方法的第一實 能量E〔 k〕和衰減能量 RMS 值 RMS〔k〕、估 k〕、最大R M S值 相對能量B 〔 k〕、 a x S N R C k ]、最大 、dB t h r e srel〔k 值）的特例。

爲最大S N R N R _ 1 eve 1 〔k〕。 NR〔w，k〕與dB爲單 Y〔w，k〕/N〔w，k o 號之雜訊降低方法的第二實 降低裝置之雜訊抑制所得的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7 -

A7 B7 五、發明説明（5) 語音信號分段部失真對分級部s N比。 圖1 0顯示圖1和圖8之雜訊降低裝置之雜訊抑制所 得的語言信號分段部失真對分級部S N比。 較佳眚施例詳述 參照圖式，詳細解釋本發明之降低語音信號之雜訊的 方法和裝置。 圖1顯示本發明之降低語音信號之雜訊的雜訊降低裝 置實施例。 雜訊降低裝置包含將输入語音信號轉換成頻域信號或 頻譜的快速傅立葉轉換單元3、由濾波從输入語音信號除 去雜訊部時控制濾波特性的Η η值計算單元7、回應於 Η η值計算單元7所產生的濾波特性而由濾波降低輸入語 音信號之雜訊的頻譜校正單元1 0。 進入雜訊降低裝置之語音信號输入端13的輸入語音 信號y 〔 t〕供給定框單元1。定框單元1所輸出的定框 信號y — f r amei,k供給定窗單元2、雜訊估計單元 5內的均方根（RMS)計算單元2 1、濾波單元8。 定窗單元2的輸出供給快速傅立葉轉換單元3，其輸 出供給頻譜校正單元1 0和頻帶***單元4 »頻帶***單 元4的輸出供給頻譜校正單元1 〇、雜訊估計單元5內的 雜訊頻譜估計單元2 6、Hn值計算單元7 »頻譜校正單 元1 〇的输出經由快速傅立葉轉換單元1 1和重叠及相加 單元1 2供給語音信號輸出端1 4。 RMS計算單元21的輸出供給相對能量計算單元 2 2、最大RMS計算單元2 3、估計雜訊位準計算單元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I---_---.--{裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _ 8 - A7 B7 6 五、發明説明（ 元2 6 ° 準計算單 算單元2 位準計算 算單元2 6。最大 6和雜訊 7 。 的輸出再 單元7。 的輸出經 元1 0。 第一實施 訊分量的 。輸入語 樣本）供 度的多個 。框間隔 (k + 1 目的實例 的框間隔 對應於2 單元3的 定框信號 ^^^^1 vn^l im fl^m n^i ml —vn m^l lu— Bn— l_^i VJ"i . , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2 4、雜訊頻譜估計單 的輸出供給估計雜訊位 單元2 5。相對能量計 計單元2 6。估計雜訊 單元8、最大SNR計 2 6、N R値計算單元 出供給N R値計算單元 出供給Hn値計算單元 N R値計算單元6 ，而也供給Hn値計算 Η η値計算單元7 單元9供給頻譜校正單 解釋雜訊降低裝置 含有語音分量和雜 到語音信號輸入端1 3 樣頻率F S的數位信號 成各有F L樣本之框長 輸入語音信號y 〔 t〕 )爲F I樣本，因而第 藉由取樣頻率和樣本數 kHz，則8 0個樣本 1 6 0個樣本的框長度 在快速傅立葉轉換 元2將定框單元1的各 最大RMS計算單元2 3 元2 4和最大SNR計算 2的輸出供給雜訊頻譜估 單元2 4的輸出供給濾波 5、雜訊頻譜估計單元 SNR計算單元2 5的輸 頻譜估計單元2 6，其輸 度供給NR値計算單元6 由濾波單元8和頻帶轉換 例的運作。 輸入語音信號y 〔t〕送 音信號y 〔 t〕（是在取 給定框單元1 ，在該處分 框。然後處理如此***的 (是沿著時軸的框位移量 )框在FI樣本後開始。 ，若取樣頻率FS爲8 對應於1 〇 m s，而 0 m s 0 正交轉換計算前，定窗單 y — f r ame_j,k乘以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（7 ) 定窗函數W input。在框基信號處理運作的終端級進行的 反F F I後，輸出信號乘以定窗函數W output。定窗函數 W i n P u t和W。u t P u t可分別由以下等式（1 )和（2〉做 代表：

Uj·] = - "|cos(智))' 0 s j 5 FL ...(1) • 3

W r-,·] = (1 - , Ό i j i FL

^output L^·1 v 2 2 FL ...(2) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) /-°

I 然後快速傅立葉轉換單元3進行2 5 6點快速傅立葉 轉換運算以產生頻譜振幅値，再由頻帶***部4分成例如 18個頻帶。這些頻帶的頻率範圍顯示於表i : $ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（。） 8 表 1 頻帶 編號 頻 率 範 圍 〇 〇 至 1 2 5 Η ζ 1 1 2 5 至 2 5 〇 Η ζ 2 2 5 〇 至 3 7 5 Η ζ 3 3 7 5 至 5 6 3 Η ζ 4 5 6 3 至 7 5 0 Η ζ 5 7 5 0 至 9 3 8 Η ζ 6 9 3 8 至 1 1 2 5 Η ζ 7 1 1 2 5 至 1 3 1 3 Η ζ 8 1 3 1 3 至 1 5 6 3 Η ζ 9 1 5 6 3 至 1 8 1 3 Η ζ 1 0 1 8 1 3 至 2 0 6 3 Η ζ 1 1 2 〇 6 3 至 2 3 1 3 Η ζ 1 2 2 3 1 3 至 2 5 6 3 Η ζ 1 3 2 5 6 3 至 2 8 1 3 Η ζ 1 4. 2 8 1 3 至 3 〇 6 3 Η ζ 1 5 3 〇 6 3 至 3 3 7 5 Η ζ 1 6 3 3 7 5 至 3 6 8 8 Η ζ 1 7 3 6 8 8 至 A 〇 〇 〇 Η ζ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 逡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 11 A7 B7 五、發明説明（） 9 得自頻譜***的頻帶振幅値變成輸入信號頻譜振幅 Y〔w，k〕，輸出到各部分如前述。 上述頻域範圍是根據頻率愈高，則愈不可能變成人類 聽力機能的知覺分辨。相關頻率範圍的最大F F T振幅做 爲各個頻帶的振幅。 雜訊估計單元5中，定框信號y_f r ame :^的 雜訊與語音分開，測到吵雜的框，而估計雜訊位準値和最 大SN比供給NR値計算單元6。這些偵測運作的組合進 行雜訊域估計或雜訊框偵測。說明雜訊域估計的實例。 RMS計算單元21計算每一框之信號的RMS値， 輸出計算的RMS値。以下等式（3 )計算第k框的 RMS 値，或 RMS〔k〕： RMS[k] = (y-frameJik)2 ...(3) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 相對能量計算單元2 2中，計算關於前一框之衰減能 量之第k框的相對能量，输出所得値。以下等式（4 )找 出以d B爲單位的相對能量，亦即d B r e 1 〔 k〕： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -12 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) ^[IC] = 1〇1〇9ι〇( WiL) ...(4) 而從以下等式（5 )和（6 )找出能量値E〔k〕和衰減 能量値 Edecay〔k〕：

FL 五[欠]=Σ (y-fra/nej.*)2 i=l ...(5) ^decay^] = max|^[Jc] , |exp—*Edecay [k - 1]) ...(6) 等式（5)可由等式（3)表示成FL* (RMS 〔 k〕）2。當然，等式（3 )之計算中由RMS計算單元 2 1所得之等式（5 )的値可直接供給相對能量計算單元 2 2。等式頻譜校正單元中，衰減時間設爲0 . 6 5秒。 圖2顯示能量値E〔 k〕和衰減能量E decay〔 k〕 的實例。 最大RMS計算單元2 3找出並輸出估計信號位準對 雜訊位準之比的最大値所需的最大RMS値，亦即最大 SN比。等式（7 )可找出最大RMS値MaxRMS〔 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ f 策 ^訂"""I: ~. 線 I* _ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（η ) k〕：

MaxRMS[k] = max (4000,,d*MaxRMS[k-l] + (l-θ) *RMS[k]) ...(7) 其中<9是衰減常數。對於Θ，利用最大RMS値在3 . 2 秒衰減Ι/e的値，亦即0 = 0 · 9 9 3 7 6 9。 估計雜訊位準計算單元2 4找出並輸出適於估計背景 雜訊位準的最小RMS値。此估計雜訊位準値minRMS 〔k〕是目前時間點之前之五個局部最小値的最小値，亦 即滿足等式（8 )的五個値： (RMS[k] < 0_6*MaxRMS[k]且 RMS[k] < 4000 且 RMS[k] < RMS[k+1 ]且 RMS[k] < RMS[k-1 ]且 RMS[k] < RMS[k-2])或 (RMS[k] < MinRMS) _____ ...(8) 設定估計雜訊位準値minRMS〔 k〕對語音背景雜 訊上昇。髙雜訊位準的上升率是指數式，而固定上升率用 於低雜訊位準之實現較顯著的上升。 圖3顯示RMS値RMS〔k〕、估計雜訊位準値 MinRMS〔k〕、最大 RMS 値 MaxRMS〔k〕的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） . ^ f 策 ^訂I 级 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7______五、發明説明（12) 實例。 使用最大RMS値和估計雜訊位準値，最大SNR計 算單元2 5由以下等式（9 )計算SN比MaxSNR〔 k 〕： (9) 從最大SNR値Ma X SNR，計算代表相對雜訊位 準之0至1範圍的標稱化參數NR_1 eve 1 °以下函 數用於NR_level: NR-level [ir] (II 2 *C〇S(H 大]。)卜(1 -〇 . 002 (MaxSNR [ic] -3 0) 2； 0.01.0 3 0<Wax5M?[ic] 550 MaxSNR [k] >50 AfaxSAO?[Jc]:貪它 解釋雜訊頻譜估計單元2 6的運作。在相對能量計算 單元2 2、估計雜訊位準計算單元2 4、最大SNR計算 單元2 5所找的各個値用於從背景雜訊辨別語音。若以下 條件有效： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ^^1 ml In - i^n In ^^1 ^ 1^1 In -I i - I ——n^i - 1 -I I - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 _________B7 五、發明説明（13 ) ((RMS[k] < Noi seRMSthres[k]) or (dBre][k] > dBthres[k])) and (RMS[k] < RMS[k-1]+200) ...(11) 其中雜訊 RMSthres[k] = 1.05+0.45*NR_level[k]xMinRMS[k] d日thres rel [ k] = max (MaxSNR[ k ]-4.0 , 0.9*MaxSNR[k] ，則第k框的信號歸類爲背景雜訊。計算如歸類的背景雜 訊振幅，輸出成爲雜訊頻譜的時間平均估計値N〔w，k )° 圖4顯示圓11之相對能量dBrel〔k〕、最大 SNR〔k〕、dBthresrel的實例，做爲雜訊辨 識的一個臨界値。 圖6顯示NR_level 〔k〕，做爲等式（10 )之MaxSNR〔k〕的函數。 若第k框歸類成背景雜訊或雜訊，則目前框信號的輸 入信號頻譜振幅Y〔 w，k〕由以下等式（1 2 )更新雜 訊頻譜N〔w，k〕的時間平均估計値： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ---------' 袈-----訂----I攻-' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16 - 五 、發明説明（ 14 A7 B7 exp( N[w,k] = a*max(N[w,k-1], Y[w,k]) + (1 - a)*min(N[w,k-l], Y[w，k])

FI

0.5 *FS 其中W指定頻帶***中的頻帶數目。 若第k框歸類爲語音，則N〔w，k 一 1〕的値直接 用於N〔w，k〕。 NR値計算單元6計算NR〔w，k〕（是用於防止 濾波響應突然改變的値），輸出產生的値NR〔w，k〕 。此NR〔w，k〕是從0至1的値，由等式（1 3)界 定： --------1 装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) NR[w,k] fadj [w, Jc] NR[w,k-l] -δ, 2VR[v,ic-l] +δ. NR[w,k-l] -im<adj [\nr,k] <WR[w,ic-l] +0j WR[v,ic-l] -6m^adi [w, ic] JW?[v,ic-l] +bm^adj [w, k] ii) 線 經濟'那中央橾率局員工消費合作社印製 述 下 慮 考 於 用 是 1J, k 9 · · W定 t界 • J \t/ d 4 a1 ， 、 中式 }等 3 由 IX , {數 式參 等的 應 效 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 17 A7 B7 五、發明説明（ 15 adj[w,k] = min(adjl[k],adj2[k])-adj3[w,k] 等式（14)中，adj 1 〔k〕是具有由下述濾波 在高SNR抑制雜訊抑制效應之效果的値，由以下等式（ 1 5 )界定： adjl [k] i~MaxSNR[k] -29 ο

MaxSNRik] <29 29 iMaxSNRlk] <43WaxSMZUc]:其它 等式（14)中，adj 2 〔k〕是對極低雜訊位準 或極高雜訊位準具有由上述濾波運作抑制雜訊抑制效應之 效果的値，由以下等式（1 6 )界定： ----------f 策-----J 訂 d-----線... (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^dj2[k] 0 MinRMSik] -2 0 40 1 ^ _ MinRMSjk] -100 0ϊοοο0.2

MinRMS[k] <20 20iMinRMS[k] <6 0 60iMinRId3[k] <1000 10005Wini?Af5r[ic] <1800 1B00 MnRMSik]

Ui) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇X297公釐〉 18 - 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（16) 等式（14)中，adj 3 〔k〕是具有在2375 Hz與4 Ο Ο OHz之間抑制最大雜訊降低量從1 8 dB 至1 5 dB之效果的値，由以下等式（1 7 )界定： 0 w<2375Hz adj3[w,k] = 〇 059415 (y-2375) t/.其它 , 4000-2375 •·.(17) NR〔w，k〕之上述値與dB爲單位之最大雜訊降 低量的關係在d B區是線性的，如圖6。 Η η値計算單元7從分成頻帶之輸入信號頻譜的振幅 Y〔w，k〕產生雜訊頻譜N〔w，k〕的時間平均估計 値和NR〔w，k〕、決定濾波特性以從輸入語音信號除 去雜訊部的値Hn 〔w，k〕。根據以下等式（18)計 算値 Η η 〔 w，k〕：

Hn[w,k] = 1-(2*NR[w,k]-NR2[w, k] ) *( 1-H[w][S/N=y]) ...................... ...(18) 當SNR固定在値r時，等式（1 8 )的値H〔w〕 〔S/N = r〕相當於雜訊抑制濾波器的最佳特性，由以 下等式（1 9 )找出： 本紙張尺度適用中國國家揉举（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 A衣------訂 -----:線.； • < (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 五、發明説明（17) B7 H[w] [S/N=y] / --\ 1 - 1 1 N xz {w, λ] *P(H1! γν) [s/i}^ +Gnln*P(/f〇! Yw) 1S/W=Y] 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ..(19 依據Y〔w，k〕/N〔w，k〕的値，此値可預先 找出且列在表中。等式（1 9 )的χγ〔w , k〕相當於 Y〔w，k〕/N〔w，k〕，而Gmin是代表H〔w 〕〔S/N=r〕最小增益的參數。另一方面，P(Hi I Y w )〔S/N=r〕和 p (HO |YW〔S/N=r〕 是指定振幅Y〔w，k〕之狀態的參數，而p (HI I Yw) 〔 S/N = r〕是指定語音分量和雜訊分量在丫〔 w，k〕混合之狀態的參數，p (HO丨Yw) 〔S/N =r〕是指定只有雜訊分量包含在γ〔w，k〕的參數。 依據等式（2 0 )計算這些値： P(H1\YW) ts/w.Tl = 1-Ρ(ΗΟί Υν) 1£/Ν.Ί] _ Ρ(Η1) *(exp(-Y2))*J〇(2*Y*x[^^jJ_ P(i/1) *(exp(-Y2)) *I0{2*y*x[w,k]) +P(HO) * (exp (-x2

Sl§{. · · (20) 其中 P(H1)=P(H0)=0.5。 從等式（20)看出 P (HI I Yw) 〔S/N=r 〕和卩（110|丫¥) 〔3/\=1*〕是乂〔评，1^〕的 函數，而1。（ 2 * r *x 〔w，k〕）是貝氏函數且取 決於r和〔w，k〕的値。P (HI)和P (H〇)都固 定在〇 . 5。簡化參數如上述，處理量可降到傳Μ # &的 各紙張尺度適用中國國家標準（CNS >Α4規格（210Χ297公釐 | 裝 — — — Ί 訂 I I ^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -20 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7 ___ 五、發明説明（18 ) 約五分之一。

Hn値計算單元7所產生之Hn 〔w，k〕値與X〔 界，1?〕値（亦即比値¥〔界，1^〕/1^〔评，欠〕）的 關係是對於比値Y〔w，k〕/N〔w，k〕的較高値（ 亦即語音分量高於雜訊分量），値Hn 〔w，k〕增加’ 亦即抑制減弱，而對於比値Y〔w，k〕/N〔w ’ k〕 的較低値（亦即頻譜分量低於雜訊分量，値Hn 〔w ’ k 〕減小，亦即抑制强化。上述中，實線曲線代表r = 2 . 7、Gmin=— 1 8dB、NR〔w，k〕=1 的情 形。根據NR〔w，k〕値，指定上述關係的曲線在範圍 L內改變，NR〔w，k〕値的各曲線對NR〔w，k〕 =1以相同趨勢改變。 濾波單元8進行濾波，沿著頻率軸和時軸使Hn 〔w ，k〕平滑，因而產生平滑信號Ht_smcJC)th〔w，k〕做 爲輸出信號。在沿著頻率軸之方向的濾波有降低信號Η η 〔w，k〕之有效脈衝響應長度的效果。在沿著時軸之方 向的濾波有限制抑制突發雜訊產生中之濾波特性改變率的 效果。 先解釋沿著頻率軸之方向的濾波。對各頻帶的Hn 〔 w，k〕進行中間濾波。以下等式（2 1 )和（2 2 )顯 示此法： 步驟1 : 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----------4 裝-------訂 ------城- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 五、發明説明（ 19 H1[w,k] = max(median(Hn[w-i,k], Hn[w,k] ,Hn [ w+1 , k ], Hn [ w, k ]) ，··（21 步驟2 : H2[w,k] = min(median (H1[w-i,k],H1tw,k] ,H1[w+1,k],H1[w,k]) (22) 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 HI)， 的H H 2 方向 音、 語音 等式（21)和（22)中，若（w_l)或（w + 不存在，則HI 〔w，k〕=Hn 〔w，k〕 ，H2 ，k〕=Hl 〔w，k〕° 在步驟1 ，若（w— 1)或（w+1)不存在，貝1J 〔w，k〕爲缺少單獨零（0)頻帶的Hn〔w’k 而在步驟2，H2 〔w，k〕爲缺少單獨或凸出頻帶 1 〔w，k〕。依此方式，Hn 〔w，k〕轉換成 〔w，k〕。 接著，解釋沿著時軸之方向的濾波。對於沿著時軸之 的濾波，考慮輸入信號含有三個分量的事實，亦即語 背景雜訊、代表語音上升部暫態的暫態。沿著時軸使 信號Hspeech〔w，k〕平滑，如等式（2 3 )所示

HspeechCw* = 〇 · 7*H2[w, k] + 0.3*H2[w, k-1 ] ...(23) 在沿著軸的方向使背景雜訊平滑如等式（2 4 ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） H I - —^^1 m^i ^^^1 ^ -^m -1— Jn、一-eJn^i n -- --- .^1^1 I . - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -22 -

1'發明説明（％) Η ^oisetw, k]= 0.7*Min_H+0.3*Max_H ...(24) 等式（24)中，Min_H = min (H2 〔w， k〕’H2〔w’k- 1〕和 Max _ H = m a x ( H 2 〔w，k〕，H2 〔w，k — 1〕可分別找出Min— H 和 M a x - H。 在沿著時軸的方向不使暫態的信號平滑。 使用上述平滑信號，等式（2 5 )產生平滑输出信號 Η · ^'smooth · H〇m〇〇th [w, = (1-atr) (asp*Hspeech[w, k] + (l-asp)*Hnoise[w,k])+atr*H2[w,k] ——........................................... ...(25) 等式（25)中，從等式（26)和（27)可分別 找出 <arsp 和 ortr: ^^1 j In HI n ^ - n i^i ^^1 J^- .-0 J . ,. - - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 其中 1.0 SM?inet>4.〇 (SNRiage-l) 1. Ο 脈iaet<4 . Ο Ο SNRiBet :其它 ...(26) snr4 RMS[k]

MinRMS[k-l] 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23 - 五、發明説明（ 21 1.0 (δχηιβ-2) A7 B7 fir»e>3-5 1.0<6施<3.5 (27) 其它 其中 RMSlocal[kl RMSlocal[k-i\ f

RMS local [k] \ (y.framejk) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 然後 的平滑信 頻帶信號 1 8至6 分別由零 然後 正單元1 y _ f r 的實部和 。結果是 然後 號進行F 重疊 ，在頻帶轉換單元9，濾波單元8之1 8個頻帶 號Ht-smc3ath〔w，k〕由內插法擴充成1 2 8 Hl28〔W，k〕。此轉換由二級進行，而從 4個頻帶和從6 4個頻帶至1 2 8個頻帶的擴充 級保持和低通濾波型內插法進行。 藉由進行頻譜校正，亦即雜訊分量降低，頻譜校 0將FFT單元3所得之定框信號 a m e j,k之快速傅立葉轉換所得之F F T係數 虛部乘以信號H128〔w，k〕，輸出所得信號 頻譜振幅被校正而相位不變。 反FFT單元1 1對頻譜校正單元1 0的輸出信 FT，以輸出所得的I FFT信號。 及相加單元12將IFFT信號的框邊界部重疊 -------^---{分--------訂 -------ί ... * - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7_'_ 五、發明説明（22) 及相加。所得輸出語音信號在語音信號輸出端1 4輸出。 圖8顯示執行本發明之語音信號之雜訊降低方法的雜 訊降低裝置另一實施例。共用於圖1之雜訊降低裝置的組 件或元件由相同數字代表，省略運作說明。 雜訊降低具有將輸入語音信號轉換成頻域信號的快速 傅立葉轉換單元3，控制從輸入語音信號除去雜訊分量之 濾波運作之濾波特性的Hn値計算單元7、由符合Hn値 計算單元7所得之濾波特性的濾波運作降低輸入語音信號 的雜訊的頻譜校正單元1 0。 具有Η η値計算單元7的雜訊抑制濾波特性產生單元 3 5中，頻帶***單元4將輸出自FFT單元3的頻譜振 幅分成1 8個頻帶，輸出振幅Y〔w，k〕到計算RMS 、估計雜訊位準、最大SNR的計算單元31、雜訊頻譜 估計單元2 6、初濾波響應計算單元3 3。 計算單元31從定框單元1所輸出的 y — frame和頻帶***單元4所輸出的Y〔w， k〕計算框基RMS値RMS〔 k〕、估計雜訊位準値 MinRMS〔k〕、最大 RMS 値Max〔k〕，將這 些値傳到雜訊頻譜估計單元26和adj 1、adj 2、 &(13 3計算單元3 2。

初濾波響應計算單元3 3將輸出自雜訊頻譜估計單元 2 6的時間平均雜訊値N〔w，k〕和輸出自頻帶***單 元4的Y〔w，k〕供給濾波抑制曲線表單元3 4 ，找出 對應於存入濾波抑制曲線表單元3 4之Y〔w，k〕和N 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^ 裝 訂— — I ^1 ^ I • 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -25 - A7 ___ B7 五、發明説明（23 ) 〔w，k〕的H〔w，k〕値，以將找到的値傳到Hn値 計算單元7。H〔w，k〕値的表存入濾波抑制曲線表單 元3 4。 圖1和8之雜訊降低裝置所得的輸出語音信號供給信 號處理電路，例如攜帶式電話機的各種編碼電路，或供給 語音辨識裝置。可對攜帶式電話機的解碼器輸出信號進行 雜訊抑制。 圖9和1 0顯示本發明之雜訊降低方法之雜訊抑制所 得的語音信號失眞（黑色）和傳統雜訊降低方法之雜訊抑 制所得的語音信號失眞（白色）。圖9中，畫出每2 0 ms所取樣之分段的SNR値對這些分段的失眞。圖10 中，畫出分段的SNR値對整個輸入語音信號的失眞。圖 9和1 0中，縱座標代表縱原點隨高度變小的失眞，而橫 座標代表向右變高之分段的S N比。 相較於傳統雜訊降低方法之雜訊抑制所得的語音信號 ，本發明之雜訊降低方法之雜訊抑制所得的語音信號在超 過2 0的高SNR値承受較少失眞。 ^ I I I T—訂 *· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 1 . 一種降低輸入語音信號之雜訊的方法，用於雜訊 抑制，包括： 將輸入語音信號轉換成頻譜； 根據頻譜位準對包含在頻譜之雜訊頻譜估計位準之比 所得的第一値和從頻譜框基信號位準對估計雜訊位準之比 之最大値和估計雜訊位準所找出的第二値，決定濾波特性 9 回應於爐波特性’由爐波降低輸入語音信號的雜飢。 2.如申請專利範圍第1項的方法，其中使用得自含 有輸入信號預設位準和雜訊頻譜估計位準的表，找出第一 値。 3 .如申請專利範圍第1項的方法，其中第二値是回 應於信號位準對估計雜訊位準和框基雜訊位準之比的最大 値所得的値，是由符合濾波特性之濾波調整最大雜訊降低 量的値，使得最大雜訊降低量在d B域線性改變。 4 .如申請專利範圍第1項的方法，其中估計雜訊位 準是根據框基輸入信號振幅均方根値和均方根値最大値所 得的値，信號位準對估計雜訊位準之比的最大値是根據均 方根最大値和估計雜訊位準所計算的値，其中均方根最大 値是框基輸入信號振幅均方根値、根據前一框·均方根最大 値所得之値、預設値之中的最大値。 5 . —種降低输入語音信號之雜訊的裝置，用於雜訊 抑制，包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -装· 訂 -27 - A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 將輸入語音信號轉換成頻譜的構件； 決定濾波特性的構件，根據頻譜位準對包含在頻譜之 雜訊頻譜估計位準之比所得的第一値，和從頻譜框基信號 位準對估計雜訊位準之比之最大値和估計雜訊位準所找出 的的二値： 回應於濾波特性而由濾波降低輸入語音信號之雜訊的 構件。 ^裝 111 訂 - * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 公告本 2〇/9(0 申請曰期 85 年 5 月 14 日 案 號 85105684 類.IntJijC (以上各欄由本局填註） 糊β丨日二·） A4 C4 297970 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 雲墨專利説明書(修正JO 中 文 語言信號之雜訊降低方法 發明 一、^名稱 新型 Noise reducing method for voice signal 英 文 (1) 約瑟夫.程Joseph Chan 姓 名 國 籍 (1) 曰本 _ 發明^ 一、創作A (1) 曰本國東京都品川區北品川六丁目t番三五號 住 、居所 (1) 蘇妮股份有限公司 姓 名 V二一株式会社 (名稱） 國 籍 (1) 曰本 (1) 曰本國東京都品川區北品川六丁目七番三五號 三、申請人 住 、居所 (事務所） 代 表人 姓 名 (1) 出井伸之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐）