專利名稱：用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，特別涉及一種用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法。
背景技術(shù)：
噪聲問題一直是困擾助聽器佩戴者的一個大問題，而提高助聽器在噪聲環(huán)境下的語音清晰度和舒適度也一直是助聽器研究的重點方向。生活中噪聲有很多種，按頻譜分類可分為瞬間噪音，穩(wěn)定噪音和言語間的噪音。此外，在某些特定環(huán)境，也會出現(xiàn)一些“言語噪音”，比如聚會，人多的時候。而還有某些噪音，則是由于配戴助聽器后出現(xiàn)的，比如嘯叫，本機噪音，風噪聲等。風噪聲是由于空氣在麥克風口的湍流，引起麥克風不規(guī)則震動，通過放大器放大， 而產(chǎn)生的低頻“嗚嗚”響的聲音。風噪聲信號和風的速度和方向等因素有關(guān)，具有非平穩(wěn)以及不可預測等特性，風噪聲的能量主要集中在低頻。維納濾波和譜減法是常用的噪聲抑制方法，但是兩種方法均假設噪聲信號是平穩(wěn)或準平穩(wěn)的，但是風噪聲具有高度的非平穩(wěn)以及不可預測性，因而并不適用。其他的方法如基于隱形馬爾科夫模型以及非負稀疏編碼的噪聲抑制方法，這類方法需要對語音或者噪聲信號建立訓練模型，同時運算復雜度較高，往往超出數(shù)字助聽器的處理器運算能力所能接受的范圍。此外還有一類基于語音和噪聲檢測的風噪聲抑制方法，通過語音與噪聲本身特性的不同，將語音幀與噪聲幀分離開來，區(qū)別對待，從而達到抑制噪聲的效果。常用的語音檢測技術(shù)有基于短時能量、短時過零率、熵函數(shù)、倒譜系數(shù)、LPC等。在平穩(wěn)噪聲或者高信噪比的情況下效果較好，但對于低信噪比情況下往往容易出現(xiàn)漏檢或虛檢的情況。雙麥克風助聽器是具有兩個麥克風錄音裝置，和單麥克風助聽器相比具有很多優(yōu)點，如可以通過改變某一路麥克風接收信號的延遲來實現(xiàn)不同的麥克風指向性，從而達到增強某一方向的信號而抑制其他方向信號的效果，并且可以實現(xiàn)全向和方向性模式的自由切換。因此，如何降低雙麥克風助聽器的風噪聲，以改善使用者的聽力實已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，以提高助聽器的助聽效果。為了達到上述目的及其他目的，本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，步驟1)對左右兩個麥克風同時段各自接入的信號分別以預設的幀長進行分幀處理，以形成包含多個左幀的左組多幀輸入信號和包含多個右?guī)挠医M多幀輸入信號，且各左幀和右?guī)灰粚换迷谧蠼M多幀輸入信號中計算一左幀的信號能量值、在右組多幀輸入信號中計算相應的一右?guī)男盘柲芰恐?、及左右兩幀之間的互相關(guān)系數(shù)；幻根據(jù)預設的單麥克風短時能量閾值以及雙麥克風相關(guān)性比例閾值、和所計算出的左右兩幀各自的信號能量值及互相關(guān)系數(shù)，判斷當前所計算的當前左幀和當前右?guī)钦Z音幀還是噪聲幀，以作為后一左幀和后一右?guī)奶幚硪罁?jù)；以及4)若所計算的當前左幀和當前右?guī)髯缘那耙蛔髱陀規(guī)瑸檎Z音幀，則將當前左幀和當前右?guī)苯幼鳛檎Z音幀輸出，而若所計算的當前左幀和當前右?guī)那耙蛔髱陀規(guī)瑸樵肼晭?，則將當前左幀和當前右?guī)ㄟ^高通濾波濾除低頻信號后輸出。其中，若左幀和右?guī)謩e為X1 (k) *&(k)，k= 1，2，... M，則兩幀的信號能量值按
MMM
照公式爲、民幻來計算，按照公式爲，2 =Σχ辦)χ2(幻來計算互相關(guān)系 k=\ k=、 k=\
數(shù)，其中，E1, E2分別為兩幀的信號能量值，Eli2為互相關(guān)系數(shù)；而若單麥克風短時能量閾值
為Ts，雙麥克風相關(guān)性比例閾值為T。，則當E1 < Ts且氏< Ts，可判定所計算的當前左幀和
右?guī)瑸樵肼晭?；當E1 > Ts或氏> Ts時，若爪狀^2五)< ；，可判定所計算的當前左幀和右
幀為噪聲幀；若^^>7；，可判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸檎Z音幀。此外，也可采 Taax(EvE2)
用對數(shù)值來判斷，即當仏,2>0，若log Elj2-Iog max(E1,E2) < log T。，可判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?，若log Elj2-Iog max (E1, E2) > log T。，則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸檎Z音幀；而Eli2 < O則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?yōu)選的，左組多幀輸入信號中的前后兩左幀之間具有重疊，右組多幀輸入信號中的前后兩右?guī)g也具有重疊。優(yōu)選的，左組多幀輸入信號和右組多幀輸入信號中的第1幀都直接作為語音幀輸
出ο綜上所述，本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法通過計算輸入信號的能量值，并與預設的各閾值進行比較即可判斷出信號幀和噪聲幀，并將噪聲幀進行高通處理后輸出，可有效減小輸入信號中的風噪聲，提高助聽器的助聽效果。
圖1為本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法工作流程示意圖。圖2為本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法的判斷噪聲幀和語音幀的流程圖。圖3為本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法的對噪聲幀和語音幀的處理流程示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法主要包括以下步驟第一步，對左右兩個麥克風同時段各自接入的信號分別以預設的幀長進行分幀處理，以形成包含多個左幀的左組多幀輸入信號和包含多個右?guī)挠医M多幀輸入信號，且各左幀和右?guī)灰粚?。在本實施例中，每一幀幀長預設為20ms，前后兩幀之間有IOms的重疊，若采樣率為16kHz，則左幀和右?guī)膸L都為320采樣點，前后幀之間的重疊為160采樣
點ο第二步，在左組多幀輸入信號中計算一左幀的信號能量值、在右組多幀輸入信號中計算相應的一右?guī)男盘柲芰恐?、及左右兩幀之間的互相關(guān)系數(shù)。例如，若采樣后的一左幀和相應右?guī)謩e為X1 (k)和&(k)，k= 1,2, ...M，則兩幀的信號能量值分別為
MMM
E1=K(Zc) ,E2 =Y^x22(k)，互相關(guān)系數(shù)為馬，2。
A=Ik=\第三步，根據(jù)預設的單麥克風短時能量閾值以及雙麥克風相關(guān)性比例閾值、和所計算出的左右兩幀各自的信號能量值及互相關(guān)系數(shù)，判斷當前所計算的當前左幀和當前右?guī)钦Z音幀還是噪聲幀，以作為后一左幀和后一右?guī)奶幚硪罁?jù)。例如，若預設的單麥克風短時能量閾值為Ts，雙麥克風相關(guān)性比例閾值為T。，貝IJ (a)若E1 < Ts且E2 < Ts,則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?b)若E1 > Ts或E2 > Ts,再進一步地判斷若^^^<乃，則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?br>
E若^^—>7；，則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸檎Z音幀。由于除法操作耗時較長，而助聽器內(nèi)置的數(shù)字信號處理芯片常常沒有專門的除法指令，但通常都有對數(shù)指令，因此也可采用取對數(shù)后再相減的方法來避免除法操作。如圖2 所示，若單麥克風短時能量閾值為Ts，雙麥克風相關(guān)性比例閾值為T。Jj 先比較EpE2和單麥克風短時能量閾值為Ts的關(guān)系，即E1和E2是否均小于閾值Ts，若是，則判定當前左幀和右?guī)际窃肼晭?，否則，判斷仏,2是否小于0，若是則當前左幀和右?guī)紴樵肼晭?，否則計算 max (E1, E2)和 Eli2 的對數(shù)值 log max (E1, E2)和 log E1>2，并比較 log max (E1, E2)禾口 log E1, 2的差和相關(guān)對比性比例閾值log Tc的關(guān)系，即log Elj2-Iog max(E1,E2)是否小于log Tc, 若否則判定當前左幀和右?guī)瑸檎Z音幀，若是則判定當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?。第四步，若所計算的當前左幀和當前右?guī)髯缘那耙蛔髱陀規(guī)瑸檎Z音幀，則將當前左幀和當前右?guī)苯幼鳛檎Z音幀輸出，而若所計算的當前左幀和當前右?guī)那耙蛔髱陀規(guī)瑸樵肼晭瑒t將當前左幀和當前右?guī)ㄟ^高通濾波濾除低頻信號后輸出。如圖3所示，左右麥克風接入的信號進行分幀后，由于噪聲幀需要經(jīng)過高通濾波而語音幀不需要濾波，為避免第一幀出現(xiàn)誤判而造成信號低頻損失，可先將第一左幀和第一右?guī)鳛檎Z音幀直接輸出，然后對第一左幀和第一右?guī)M行語音和噪聲識別，將識別結(jié)果保存后，處理第二左幀和第二右?guī)瑫r，先讀取第一左幀和第一右?guī)淖R別結(jié)果，即是否是噪聲幀，若是則將第二左幀和第二右?guī)ㄟ^高通濾波后輸出，如果不是噪聲幀而是語音幀，則將第二左幀和第二右?guī)苯虞敵?，然后判斷和識別第二左幀和右?guī)?，以便作為第三左幀和第三右?guī)奶幚硪罁?jù)，以此依序?qū)Ω髯髱陀規(guī)M行處理，以減小風噪聲。綜上所述，本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法通過簡單的計算比較后即可識別麥克風接入的信號是否為噪聲信號還是語音信號，對噪聲信號則進行高通濾波，由此可有效減小助聽器的風噪聲，提高助聽器的助聽效果。 上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，應如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，其特征在于包括步驟1)對左右兩個麥克風同時段各自接入的信號分別以預設的幀長進行分幀處理，以形成包含多個左幀的左組多幀輸入信號和包含多個右?guī)挠医M多幀輸入信號，且各左幀和右?guī)?--對應；2)在左組多幀輸入信號中計算一左幀的信號能量值、在右組多幀輸入信號中計算相應的一右?guī)男盘柲芰恐?、及左右兩幀之間的互相關(guān)系數(shù)；3)根據(jù)預設的單麥克風短時能量閾值以及雙麥克風相關(guān)性比例閾值、和所計算出的左右兩幀各自的信號能量值及互相關(guān)系數(shù)，判斷當前所計算的當前左幀和當前右?guī)钦Z音幀還是噪聲幀，以作為后一左幀和后一右?guī)奶幚硪罁?jù)；4)若所計算的當前左幀和當前右?guī)髯缘那耙蛔髱陀規(guī)瑸檎Z音幀，則將當前左幀和當前右?guī)苯幼鳛檎Z音幀輸出，而若所計算的當前左幀和當前右?guī)那耙蛔髱陀規(guī)瑸樵肼晭?，則將當前左幀和當前右?guī)ㄟ^高通濾波濾除低頻信號后輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，其特征在于 若左幀和右?guī)謩e為X1 (k)和&(k)，k= 1,2, ...Μ,則兩幀的信號能量值按照公式MMM爲=Σ V㈨馮=Σχ22⑷來計算，按照公式~ 二 ⑷^⑷來計算互相關(guān)系數(shù)，A=I^=丨k=\其中，EpE2分別為兩幀的信號能量值，E1,,為互相關(guān)系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，其特征在于若單麥克風短時能量閾值為Ts，雙麥克風相關(guān)性比例閾值為T。，則(a)若E1< Ts且E2 < Ts,則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?b)若E1> Ts或E2 > Ts,再進一步地判斷若^^<7.，則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?Vaax(E^E2)若^-ZT > Tc，刪胃戶;fi十冑白檔駐中貞禾咕中貞力 剤貞。 maxiE^Ej)
4.如權(quán)利要求2所述的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，其特征在于若單麥克風短時能量閾值為Ts，雙麥克風相關(guān)性比例閾值為T。，則(c)若E1< Ts且E2 < Ts,則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?d)若E1> Ts或E2 > Ts，再當Elj2 > 0時進一步地判斷若IogEli2-Iogmax(EnE2) < logT。，則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?若IogEli2-Iogmax (E1, E2) > logT。，則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸檎Z音幀； 而Eli2 < O則判定所計算的當前左幀和右?guī)瑸樵肼晭?br>
5.如權(quán)利要求1所述的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，其特征在于左組多幀輸入信號中的前后兩左幀之間具有重疊，右組多幀輸入信號中的前后兩右?guī)g也具有重疊。
6.如權(quán)利要求1所述的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法，其特征在于左組多幀輸入信號和右組多幀輸入信號中的第1幀都直接作為語音幀輸出。
全文摘要
本發(fā)明的用于雙麥克風數(shù)字助聽器的風噪聲抑制方法先對左右兩個麥克風同時段各自接入的信號分別以預設的幀長進行分幀處理，然后在左組多幀輸入信號和右組多幀輸入信號中中分別計算一左幀和相應一右?guī)男盘柲芰恐?、及左右兩幀之間的互相關(guān)系數(shù)，并根據(jù)預設的單麥克風短時能量閾值以及雙麥克風相關(guān)性比例閾值、和所計算出的左右兩幀各自的信號能量值及互相關(guān)系數(shù)，判斷當前所計算的當前左幀和當前右?guī)钦Z音幀還是噪聲幀，以作為后一左幀和后一右?guī)奶幚硪罁?jù)，當若所計算的當前左幀和當前右?guī)髯缘那耙蛔髱陀規(guī)瑸檎Z音幀，則將當前左幀和當前右?guī)苯幼鳛檎Z音幀輸出，否則將當前左幀和當前右?guī)ㄟ^高通濾波后輸出，由此減小風噪聲，提高助聽效果。
文檔編號G10L21/02GK102254563SQ20101017833
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者殷海庭 申請人:上海聰維聲學技術(shù)有限公司