《電子技術(shù)應(yīng)用》
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九個(gè)步驟輕松降低手機(jī)非穩(wěn)態(tài)噪聲
摘要: 移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商非常明白語音質(zhì)量對(duì)于留住用戶來說很重要,。影響語音質(zhì)量的一個(gè)主要因素是環(huán)境噪聲,因此任何...
Abstract:
Key words :

     移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商非常明白語音質(zhì)量" title="語音質(zhì)量">語音質(zhì)量對(duì)于留住用戶來說很重要,。影響語音質(zhì)量的一個(gè)主要因素是環(huán)境噪聲,,因此任何抑制噪聲的方法對(duì)于手機(jī)制造商來說都是一個(gè)實(shí)現(xiàn)差異化的機(jī)會(huì),。不過,直到最近噪聲抑制" title="噪聲抑制">噪聲抑制技術(shù)還只專注于降低緩慢變化的穩(wěn)態(tài)噪聲源" title="噪聲源">噪聲源,。然而,,很多非穩(wěn)態(tài)" title="非穩(wěn)態(tài)">非穩(wěn)態(tài)噪聲源為快速變化的,因此不能被抑制,。因而,,用戶不能在繁忙的大街上、擁擠的酒店或者甚至是在家里可靠地使用他們的手機(jī),。

  抑制非穩(wěn)態(tài)噪聲對(duì)用戶和運(yùn)營(yíng)商都有很大的好處,。用戶可以在任何時(shí)候和任何地點(diǎn)自由清楚地通話,可以在嘈雜的環(huán)境中低聲說話以保護(hù)其隱私,,不會(huì)被要求離開重要的電話會(huì)議,。運(yùn)營(yíng)商會(huì)看到丟失用戶的數(shù)量降低,,增加通話時(shí)間,而且更有效地使用網(wǎng)絡(luò)帶寬,,并大大地節(jié)省投資和運(yùn)營(yíng)成本,。

圖1. 在采用瞬時(shí)非穩(wěn)態(tài)噪聲抑制技術(shù)前后的時(shí)域波形

  1.理解穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)噪聲之間的差異

  由于其相對(duì)穩(wěn)定的特性?例如嘈雜的鼓風(fēng)機(jī)環(huán)境中,,穩(wěn)態(tài)噪聲可以很容易地被識(shí)別,,能用傳統(tǒng)的新好處理方法輕易地去除。相反,,非穩(wěn)態(tài)噪聲具有快速或隨即的變化,,例如一個(gè)人的說話聲、背景音樂或按鍵音,。當(dāng)非穩(wěn)態(tài)噪聲被作為噪聲識(shí)別的時(shí)候,,這些噪聲實(shí)際上已經(jīng)通過,因此需要更成熟的噪聲抑制方法,。

  2. 利用分組原理來分隔聲音點(diǎn)

  分組方法簡(jiǎn)化了噪聲抑制,,同時(shí)還能確定非穩(wěn)態(tài)噪聲源。例如聽覺場(chǎng)分析(ASA)使用人的聽覺通道作為一個(gè)模型,,按照人實(shí)際對(duì)某個(gè)聲音的聽覺來處理噪聲,。通過多聲學(xué)能量進(jìn)行分組來重新產(chǎn)生原來的聲音,ASA實(shí)現(xiàn)了來自多個(gè)源的準(zhǔn)確分組,,同時(shí)避免任何聽覺上應(yīng)該分開的聲音被混合在一起,。分組原理可以被大致描述為連續(xù)的(在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的)和同時(shí)的(在一段頻率內(nèi))。

  3.使用多個(gè)線索來分組,,否則難以正確地對(duì)聲音進(jìn)行分組

  每一個(gè)分組線索都有局限性,。使用多個(gè)線索能對(duì)難以分析的聲音進(jìn)行正確的分組。某些重要的線索包括:

  聲音的特性:一個(gè)音源產(chǎn)生的諧波可以形成清楚的頻率圖,,這個(gè)頻率圖可以用來對(duì)兩個(gè)聲音進(jìn)行區(qū)分,。聲音特性是區(qū)分男人和女人的一個(gè)主要線索。

   空間信息:由距離和方向判斷出來的距離可以用來對(duì)聲音分組,,因而可以對(duì)感興趣的聲音進(jìn)行分辨,。

   發(fā)出時(shí)間:如果兩個(gè)聲音能量和他們對(duì)應(yīng)的諧波在時(shí)間上一致,他們很可能來自同一個(gè)音源,。

  4.使用兩個(gè)麥克風(fēng)來改善對(duì)聽覺現(xiàn)場(chǎng)的理解

  下一代噪聲抑制技術(shù),,例如聽覺場(chǎng)分析(ASA)、波束成形(BF)和盲源隔離(BSS)使用幾個(gè)麥克風(fēng)來更準(zhǔn)確地識(shí)別,、定位以及噪聲源分組,,準(zhǔn)確性比單個(gè)麥克風(fēng)更高。當(dāng)今的手機(jī)制造商已經(jīng)意識(shí)到這種趨勢(shì),在手機(jī)的架構(gòu)中引入了第二個(gè)麥克風(fēng),。

  5.減少收斂時(shí)間以消除更多的瞬間噪聲

  傳統(tǒng)的噪聲抑制方法必須在他們消除噪聲之前收斂,,因而他們?cè)谝种品欠€(wěn)態(tài)噪聲源上效率較低。通過利用快速響應(yīng)的線索來對(duì)聲音進(jìn)行描述,,像打響指這樣的瞬間時(shí)間都可以被識(shí)別并消除。

  6.采用對(duì)數(shù)與線性頻率比例(FCT vs. FFT)

  熟悉的快速傅立葉變換(FFT)對(duì)頻率分量按線性比例進(jìn)行分解,,這樣限制了在低頻處的頻譜分辨率,,而且使用很定的幀大小和獨(dú)立于頻率的帶寬。相反的,,快速耳蝸?zhàn)儞Q(FCT)基于人耳蝸的原理,,按對(duì)數(shù)頻率比例變化。這樣一來,,它不會(huì)限制頻譜分辨率,。通過不斷的處理,而不是按幀進(jìn)行處理,,F(xiàn)CT還降低了處理延遲,,因此它適合于識(shí)別非穩(wěn)態(tài)的噪聲源。此外,,F(xiàn)CT工作的帶寬是與頻率相關(guān)的,,在人耳聽覺范圍內(nèi)能更準(zhǔn)確地匹配時(shí)域-頻域折衷。

  7.將回聲作為獨(dú)立的音源來處理

  一直以來,,人們利用回波消除方法來消除回聲,。這種方法的運(yùn)算量非常大,因?yàn)楸仨氂?jì)算回波反射,,在噪聲源變化很快的時(shí)候,,其性能很差。分組線索使我們能將會(huì)波作為另外一種噪聲源,。由于回波既不需要進(jìn)行計(jì)算,,而且不會(huì)改變路徑,因此可以進(jìn)行瞬間抑制,,能實(shí)現(xiàn)高達(dá)46dB的回波噪聲抑制性能,。

  8.使用全向麥克風(fēng)來降低成本

  像波束成形這類方法需要一種專門的心型曲線式(cardioid,單向)麥克風(fēng),。這種麥克風(fēng)的成本比全向麥克風(fēng)成本更高,,具有更低的噪聲容限,必須進(jìn)行單獨(dú)的校準(zhǔn)和匹配,,誤差要低于1dB,,帶來對(duì)間隔的限制,由于對(duì)風(fēng)聲和呼吸聲很敏感,,因此會(huì)增加+12dB的噪聲,。波束成形技術(shù)也有其局限性,,對(duì)所關(guān)注的波束的任何錯(cuò)誤選擇都會(huì)被錯(cuò)誤地傳遞。對(duì)一個(gè)系統(tǒng)所需要的麥克風(fēng)的數(shù)量的管理也很重要,。例如,,盲源分離(Blind Source Separation)使用一種簡(jiǎn)單的線性非混合方法,在麥克風(fēng)的數(shù)量與音源的數(shù)量一樣多的條件下,,這種方法效果非常理想,。

  9.采用新的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

  移動(dòng)通信行業(yè)不斷地推進(jìn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)" title="測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)">測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)來表現(xiàn)出通過在噪聲抑制技術(shù)上的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)更高的語音質(zhì)量等級(jí)。為了保證他們的產(chǎn)品獲得最佳的質(zhì)量,,該行業(yè)最近修正了ITU P.835規(guī)范來提供一致的測(cè)試方法,,對(duì)采用了噪聲抑制技術(shù)的語音質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試并產(chǎn)生測(cè)試報(bào)告。


 

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