非线性降噪系统

摘要：

本公开的实施方案阐述了一种将音频信号分解为一组子带信号并且检测一组信号能量值的方法，其中每个信号能量值与子带信号相关联。所述方法还包括基于至少一个子带信号生成降噪阈值，并且针对每个子带信号，将所述相关联的信号能量值与所述降噪阈值进行比较。基于确定至少一个子带信号与低于所述降噪阈值的信号能量值相关联，所述方法包括衰减所述至少一个子带信号以生成一组衰减子带信号。所述方法还包括将包括在所述组子带信号中的至少一个子带信号与包括在所述组衰减子带信号中的至少一个衰减子带信号组合以生成输出音频信号。

专利类型：发明专利

申请/专利号：CN202010088189.X

申请日期：2020-02-12

公开/公告号：CN111564159A

公开/公告日：2020-08-21

主分类号：G10L21/0208(2013.01)

申请/专利权人:哈曼国际工业有限公司

发明/设计人:J.兰布里克

主申请人地址:美国康涅狄格州

专利代理机构:北京市柳沈律师事务所

代理人:高巍

国别省市代码:美国;US

权利要求：

1.一种用于降低音频信号中的噪声的方法，所述方法包括： 将第一输入音频信号分解为第一组子带信号； 检测第一组信号能量值，其中包括在所述第一组信号能量值中的每个信号能量值与包括在所述第一组子带信号中的一子带信号相关联； 基于包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号生成第一降噪阈值； 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，将与所述子带信号相关联的所述信号能量值与所述第一降噪阈值进行比较； 基于确定包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与低于所述第一降噪阈值的信号能量值相关联，衰减所述至少一个子带信号以生成第一组衰减子带信号；并且 将包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与包括在所述第一组衰减子带信号中的至少一个衰减子带信号组合以生成输出音频信号。 2.如权利要求1所述的方法，其还包括确定包括在所述第一组信号能量值中的两个信号能量值之间的至少第一能量差，其中基于所述至少一个子带信号生成所述第一降噪阈值包括基于所述第一能量差生成所述第一降噪阈值。 3.如权利要求2所述的方法，其中基于所述第一能量差生成所述第一降噪阈值包括将所述第一能量差与初始降噪阈值组合。 4.如权利要求1所述的方法，其中生成所述第一降噪阈值包括： 比较所述第一组信号能量值中的多对信号能量值，其中每对信号能量值与包括在所述第一组子带信号中并且由相邻滤波器生成的子带信号相关联； 针对每个比较，计算能量差，其中每个能量差包括在第一组能量差中；并且 从所述第一组能量差中选择最大能量差，其中所述第一降噪阈值是基于所述最大能量差。 5.如权利要求1所述的方法，其还包括： 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，生成与所述子带信号相关联的初始降噪阈值； 针对每个初始降噪阈值，生成与所述子带信号相关联的经调节的降噪阈值，其中所述经调节的降噪阈值是基于所述初始降噪阈值以及包括在所述第一组信号能量值中的两个信号能量值之间的至少第一能量差； 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，将与所述子带信号相关联的所述信号能量值和与所述子带信号相关联的所述经调节的降噪阈值进行比较；并且 基于确定包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与低于与所述至少一个子带信号相关联的经调节的降噪阈值的信号能量值相关联，衰减所述至少一个子带信号以生成第一组衰减子带信号。 6.如权利要求1所述的方法，其还包括： 接收初始输入信号，其中所述初始输入信号是连续时域音频信号；并且 变换所述初始输入信号以生成所述第一音频输入信号，其中所述第一音频输入信号是所述初始输入信号的频域表示。 7.如权利要求1所述的方法，其中包括在所述第一组信号能量值中的第一信号能量值是第一子带信号的均方根(RMS)值。 8.如权利要求1所述的方法，其中将所述第一输入音频信号分解为所述第一组子带信号包括：利用第一滤波器组分解所述第一输入音频信号，其中包括在所述第一滤波器组中的至少一子组的滤波器重叠。 9.如权利要求1所述的方法，其还包括： 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，将时间常数与所述子带信号相关联，并且 基于相关联的时间常数确定与所述子带信号相关联的所述信号能量值。 10.一种降噪系统，其包括： 存储器；以及 耦合到所述存储器的处理器，其中所述处理器被配置为： 经由第一滤波器组将第一输入音频信号分解为第一组子带信号； 检测第一组信号能量值，其中包括在所述第一组信号能量值中的每个信号能量值与包括在所述第一组子带信号中的一子带信号相关联； 基于包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号生成第一降噪阈值； 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，将与所述子带信号相关联的所述信号能量值与所述第一降噪阈值进行比较； 基于确定包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与低于所述第一降噪阈值的信号能量值相关联，衰减所述至少一个子带信号以生成第一组衰减子带信号；并且 经由所述第一滤波器组或第二滤波器组中的至少一个将包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与包括在所述第一组衰减子带信号中的至少一个衰减子带信号组合以生成输出音频信号。 11.如权利要求10所述的降噪系统，其中所述第一滤波器组或所述第二滤波器组中的至少一个包括第一组梅尔滤波器。 12.如权利要求11所述的降噪系统，其中所述处理器还被配置为将所述输出音频信号传输到语音识别系统，其中所述语音识别系统使用所述第一滤波器组。 13.如权利要求11所述的降噪系统，其中所述处理器还被配置为： 接收第一组梅尔频率倒谱系数(MFCC)；并且 基于所述第一组MFCC修改所述第一组梅尔滤波器。 14.如权利要求11所述的降噪系统，其中所述处理器还被配置为： 从语音识别系统接收第一组梅尔频率倒谱系数(MFCC)，其中所述语音识别系统使用配置有所述第一组MFCC的所述第一滤波器组； 基于所述第一组MFCC修改所述第一组梅尔滤波器； 将所述输出音频信号传输到所述语音识别系统，其中所述语音识别系统从所述输出音频信号中提取一组特征。 15.如权利要求10所述的降噪系统，其中所述处理器还被配置为确定包括在所述第一组信号能量值中的两个信号能量值之间的至少第一能量差，其中所述处理器被配置为通过基于所述第一能量差生成所述第一降噪阈值来基于所述至少一个子带信号生成所述第一降噪阈值。 16.如权利要求15所述的降噪系统，其中所述处理器被配置为通过将所述第一能量差与初始降噪阈值组合来基于所述第一能量差生成所述第一降噪阈值。 17.如权利要求10所述的降噪系统，其中所述处理器被配置为通过以下方式生成所述第一降噪阈值： 比较所述第一组信号能量值中的多对信号能量值，其中每对信号能量值与子带信号相关联，该子带信号包括在所述第一组子带信号中的并且由包括在所述第一滤波器组中的相邻滤波器生成； 针对每个比较，计算能量差，其中每个能量差包括在第一组能量差中；并且 从所述第一组能量差中选择最大能量差，其中所述第一降噪阈值是基于所述最大能量差。 18.一种或多种非暂时性计算机可读介质，其包括在由一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行以下步骤的指令： 将第一输入音频信号分解为第一组子带信号； 检测第一组信号能量值，其中包括在所述第一组信号能量值中的每个信号能量值与包括在所述第一组子带信号中的一子带信号相关联； 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，生成与所述子带信号相关联的初始降噪阈值； 针对每个初始降噪阈值，生成与所述子带信号相关联的经调节的降噪阈值，其中所述经调节的降噪阈值是基于所述初始降噪阈值以及包括在所述第一组信号能量值中的两个信号能量值之间的至少第一能量差； 针对包括在所述第一组子带信号中的每个子带信号，将与所述子带信号相关联的所述信号能量值和与所述子带信号相关联的所述经调节的降噪阈值进行比较；并且 基于确定包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与低于与所述至少一个子带信号相关联的经调节的降噪阈值的信号能量值相关联，衰减所述至少一个子带信号以生成第一组衰减子带信号；并且 将包括在所述第一组子带信号中的至少一个子带信号与包括在所述第一组衰减子带信号中的至少一个衰减子带信号组合以生成输出音频信号。 19.如权利要求18所述的一种或多种非暂时性计算机可读介质，其还包括在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行以下步骤的指令： 比较所述第一组信号能量值中的多对信号能量值，其中每对信号能量值与包括在所述第一组子带信号中并且由相邻滤波器生成的子带信号相关联； 针对每个比较，计算能量差，其中每个能量差包括在第一组能量差中；并且 从所述第一组能量差中选择最大能量差，其中所述第一能量差是基于所述最大能量差。 20.如权利要求19所述的一种或多种非暂时性计算机可读介质，其中所述相邻滤波器是包括在第一滤波器组中的梅尔滤波器。