声音掩蔽器及声音掩蔽方法
专利汇可以提供声音掩蔽器及声音掩蔽方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种声音掩蔽器及声音掩蔽方法，所述声音掩蔽器包括：接收语音 信号 的主通道；接收背景信号的副通道；分 帧 单元；与所述分帧单元相连接的带通 滤波器 ；与所述 带通滤波 器 相连接的语音检测单元；与所述语音检测单元相连接的时变滤波器；与所述分帧单元相连接的掩蔽单元；与时变滤波器和掩蔽单元相连接的求和单元；本发明掩蔽结果好，灵活性高。，下面是声音掩蔽器及声音掩蔽方法专利的具体信息内容。
1.一种声音掩蔽器，其特征在于所述声音掩蔽器包括：
接收语音信号的主通道；
接收背景信号的副通道；
分帧单元，用于将所述主通道上的信号进行分帧处理得到各帧主通道信号，以及将所述副通道上的信号进行分帧处理得到各帧副通道信号；
与所述分帧单元相连接的带通滤波器；所述带通滤波器用于将所述各帧主通道信号进行带通滤波；
与所述带通滤波器相连接的语音检测单元；所述语音检测单元用于对带通滤波后的各帧主通道信号为语音帧或噪声帧进行判断；
与所述语音检测单元相连接的时变滤波器；所述时变滤波器用于对进行语音帧或噪声帧判断后的各帧主通道信号进行时变带通滤波处理；
与所述分帧单元相连接的掩蔽单元；在所述时变滤波器对各帧主通道信号进行时变带通滤波处理的同时，所述掩蔽单元用于对各帧副通道信号进行掩蔽处理；当一帧主通道信号为语音帧时，所述时变滤波器的滤波带宽逐渐增大，同时所述掩蔽单元调整与该语音帧相对应的某帧副通道信号逐渐减小，当一帧主通道信号为噪声帧时，所述时变滤波器的滤波带宽逐渐减小，同时所述掩蔽单元调整与该噪声帧相对应的某帧副通道信号逐渐增大；
与时变滤波器和掩蔽单元相连接的求和单元；所述求和单元用于将经过时变带通滤波处理后的一帧主通道信号同经过掩蔽处理的与该帧主通道信号相对应的某帧副通道信号对应叠加得到一帧输出信号。
2.根据权利要求1所述的声音掩蔽器，其特征在于
若进行带通滤波之前的一帧主通道信号在第n个采样点对应的采样值为in_x(n)，则所述第n个采样点对应的采样值经过带通滤波器后的输出结果
其中，IIR_A(k)为第k个滤波
系数、IIR_B(r)为第r个滤波系数、当n≥k时，u(n-k)表示本帧主通道信号经带通滤波后第n-k个采样点对应的输出结果、当n
功率计算模块，用于计算出经过带通滤波器后的各帧主通道信号的功率；
与所述功率计算模块相连接的阈值获取模块；所述阈值获取模块用于根据功率计算模块计算出的经过带通滤波器后的各帧主通道信号的功率，来获得语音功率集合、噪声功率集合、以及语音和噪声的功率分界阈值；
与阈值获取模块相连接的Pn获知模块；所述Pn获知模块用于对噪声功率集合的各噪声功率在所述各帧主通道信号的功率中的概率分布进行求和，并当得到的和值大于第一预设值时将所述各噪声功率中的最大值定义为Pn；当Pn满足预设条件，以及所述语音功率集合中的各语音功率均值与所述噪声功率集合中各噪声功率均值之间满足预设关系时，所述Pn获知模块更新Pn，否则保持Pn不变；
与阈值获取模块和Pn获知模块相连接的判定模块；所述判定模块用于根据计算出的经过带通滤波器后的一帧主通道信号的功率与Pn的大小比较结果，来确定该帧主通道信号为语音帧或噪声帧。
4.根据权利要求3所述的声音掩蔽器，其特征在于所述功率计算模块通过公式来计算经过带通滤波后的一帧主通道信号的功
率，式中：Px表示经过带通滤波后的该帧主通道信号的功率、LEN表示主通道信号一帧长对应的采样点数、u(n)表示该帧主通道信号进行带通滤波后第n个采样点对应的采样值。
5.根据权利要求3所述的声音掩蔽器，其特征在于所述阈值获取模块获得语音功率集合、噪声功率集合、以及语音和噪声的功率分界阈值的具体过程为：
对功率计算模块计算出的预设帧数的各帧主通道信号的功率值各自出现的频度进行统计；
建立预设帧数的各帧主通道信号功率值的概率分布直方图，根据该概率分布直方图得到语音功率分布区域和噪声功率分布区域；
采用最大类间方差法计算语音和噪声的功率分界阈值。
6.根据权利要求5所述的声音掩蔽器，其特征在于设定语音功率分布区域内的语音功率集合为[0,Pth-1]、噪声功率分布区域内的噪声功率集合为[Pth,Pm]，其中，Pth-1表示语音功率分布区域内的语音功率最小值、Pth表示噪声功率分布区域内的噪声功率最大值、Pm表示噪声功率分布区域内的噪声功率最小值；所述阈值获取模块采用最大类间方差法计算语音和噪声的功率分界阈值Pthbest的具体过程为：
通过公式 计算出语音功率集合中的各语音功率均值、通过公式
计算出噪声功率集合中各噪声功率均值，其中， uv
表示语音功率集合中的各语音功率均值、un表示噪声功率集合中各噪声功率均值、pi表示语音功率i的分布概率、pk表示语音功率k的分布概率、i依次取值为[0,Pth-1]的各值、k依次取值为[Pth,Pm]的各值；
利用公式uT＝w0uv+w1un得出预设帧数的各帧主通道信号的平均功率，其中，uT表示预设帧数的各帧主通道信号的平均功率；
通过公式σ2＝w0(uv-uT)2+w1(un-uT)2获得语音功率与噪声功率之间的类间方差，并得出使类间方差σ2取值最大的功率值，该功率值为语音和噪声的功率分界阈值Pthbest。
7.根据权利要求3所述的声音掩蔽器，其特征在于所述判定模块首先设定状态值VAD的初值为0；针对某帧主通道信号，当状态值VAD为0，同时该帧主通道信号的功率值Px比Pn大第二预设值，则所述判定模块判定该帧主通道信号为语音帧，并将状态值VAD更新为1，当状态值VAD为1，同时该帧主通道信号的功率值Px比Pn小第三预设值，则所述判定模块判定该帧主通道信号为噪声帧，并将状态值VAD更新为0。
8.根据权利要求1所述的声音掩蔽器，其特征在于，
所述时变滤波器的中心频率为0.8kHz、幅频响应
差分方程为
其中，r表
示带宽控制变量、变化范围为[0.005,0.995]，具体地，当一帧主通道信号为语音帧时，带宽控制变量r由0.995按照步长step1变化至0.005，当一帧主通道信号为噪声帧时，带宽控制变量r由0.005按照步长step2变化至0.995，其中：fs表示采样频率、y(n)表示该帧主通道信号经时变带通滤波后第n个采样点对应的输出结果、y(n-1)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第1个采样点对应的输出结果、y(n-2)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第2个采样点对应的输出结果、j表示虚数单位，j2＝-1、ω表示圆周角频率，当一帧主通道信号为语音帧时，所述掩蔽单元调整与该语音帧相对应的某帧副通道信号功率由上一帧副通道信号功率逐渐减小到该语音帧经过时变带通滤波后的功率的百分之一，当一帧主通道信号为噪声帧时，所述掩蔽单元调整与该噪声帧相对应的某帧副通道信号功率由上一帧副通道信号功率逐渐增大到当前帧副通道信号的功率；所述掩蔽单元通过公式 得出与一帧主通道信号相对应的某帧副通道信号的功率
Py，式中：LEN表示一帧主通道信号所包含的采样点数、in_y(n)表示与一帧主通道信号相对应的某帧副通道信号在第n个采样点的采样值。
9.一种声音掩蔽方法，其特征在于所述声音掩蔽方法通过主通道接收语音信号，并通过副通道接收背景信号，所述声音掩蔽方法包括如下步骤：
步骤1：将所述主通道上的信号进行分帧处理得到各帧主通道信号，以及将所述副通道上的信号进行分帧处理得到各帧副通道信号，执行步骤2；
步骤2：将所述各帧主通道信号进行带通滤波，执行步骤3；
步骤3：对带通滤波后的各帧主通道信号为语音帧或噪声帧进行判断，执行步骤4；
步骤4：对各帧主通道信号进行时变带通滤波处理，同时对各帧副通道信号进行掩蔽处理；当一帧主通道信号为语音帧时，滤波带宽逐渐增大，同时与该语音帧相对应的某帧副通道信号逐渐减小，当一帧主通道信号为噪声帧时，滤波带宽逐渐减小，同时与该噪声帧相对应的某帧副通道信号逐渐增大，执行步骤5；
步骤5：将经过时变带通滤波处理后的一帧主通道信号同经过掩蔽处理的与该帧主通道信号相对应的一帧副通道信号对应叠加得到一帧输出信号。
10.根据权利要求9所述的声音掩蔽方法，其特征在于所述步骤3具体包括如下步骤：
步骤31：计算出经过带通滤波后的各帧主通道信号的功率，执行步骤32；
步骤32：根据计算出的经过带通滤波后的各帧主通道信号的功率，来获得语音功率集合、噪声功率集合、以及语音和噪声的功率分界阈值，执行步骤33；
步骤33：对噪声功率集合的各噪声功率在所述各帧主通道信号功率中的概率分布进行求和，并当得到的和值大于第一预设值时将所述各噪声功率中的最大值定义为Pn，执行步骤34；
步骤34：当Pn满足预设条件，以及所述语音功率集合中的各语音功率均值与所述噪声功率集合中各噪声功率均值之间满足预设关系时，更新Pn，否则保持Pn不变，执行步骤35；
步骤35：根据计算出的经过带通滤波后的一帧主通道信号的功率与Pn的大小比较结果，来确定该帧主通道信号为语音帧或噪声帧。
声音掩蔽器及声音掩蔽方法
技术领域
背景技术
发明内容
系数、IIR_B(r)为第r个滤波系数、u(n-k)表示本帧主通道信号经带通滤波后第n-k个采样点对应的输出结果(当n≥k时)或上一帧主通道信号经带通滤波后倒数第k个采样点对应的输出结果(当n
表示语音功率集合中的各语音功率均值、un表示噪声功率集合中各噪声功率均值、pi表示语音功率i的分布概率、pk表示语音功率k的分布概率、i依次取值为[0,Pth-1]的各值、k依次取值为[Pth,Pm]的各值；
其中，r表
示带宽控制变量、变化范围为[0.005,0.995]，具体地，当一帧主通道信号为语音帧时，带宽控制变量r由0.995按照步长step1变化至0.005，当一帧主通道信号为噪声帧时，带宽控制变量r由0.005按照步长step2变化至0.995，其中：fs表示采样频率、y(n)表示该帧主通道信号经时变带通滤波后第n个采样点对应的输出结果、y(n-1)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第1个采样点对应的输出结果、y(n-2)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第2个采样点对应的输出结果、j表示虚数单位，j2＝-1、ω表示圆周角频率；
具体实施方式
系数、IIR_B(r)为第r个滤波系数、u(n-k)表示本帧主通道信号经带通滤波后第n-k个采样点对应的输出结果(当n≥k时)或上一帧主通道信号经带通滤波后倒数第k个采样点对应的输出结果(当n
噪声功率集合中各噪声功率均值，其中， uv表示语音功率集合中
的各语音功率均值、un表示噪声功率集合中各噪声功率均值、pi表示语音功率i的分布概率、pk表示语音功率k的分布概率、i依次取值为[0,Pth-1]的各值、k依次取值为[Pth,Pm]的各值；
利用公式uT＝w0uv+w1un得出预设帧数的各帧主通道信号的平均功率，其中，uT表示预设帧数的各帧主通道信号的平均功率；通过公式σ2＝w0(uv-uT)2+w1(un-uT)2获得语音功率与噪声功率之间的类间方差，并得出使类间方差σ2取值最大的功率值，该功率值为语音和噪声的功率分界阈值Pthbest；进一步地，所述判定模块首先设定状态值VAD的初值为0；针对某帧主通道信号，当状态值VAD为0，同时该帧主通道信号的功率值Px比Pn大第二预设值，则所述判定模块判定该帧主通道信号为语音帧，并将状态值VAD更新为1，当状态值VAD为1，同时该帧主通道信号的功率值Px比Pn小第三预设值，则所述判定模块判定该帧主通道信号为噪声帧，并将状态值VAD更新为0；进一步地，所述时变滤波器的中心频率为0.8kHz、幅频响应差分方程为
其中，r表
示带宽控制变量、变化范围为[0.005,0.995]，具体地，当一帧主通道信号为语音帧时，带宽控制变量r由0.995按照步长step1变化至0.005，当一帧主通道信号为噪声帧时，带宽控制变量r由0.005按照步长step2变化至0.995，其中：fs表示采样频率、y(n)表示该帧主通道信号经时变带通滤波后第n个采样点对应的输出结果、y(n-1)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第1个采样点对应的输出结果、y(n-2)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第2个采样点对应的输出结果、j表示虚数单位，j2＝-1、ω表示圆周角频率；当一帧主通道信号为语音帧时，所述掩蔽单元调整与该语音帧相对应的某帧副通道信号功率由上一帧副通道信号功率逐渐减小到该语音帧经过时变带通滤波后的功率的百分之一，当一帧主通道信号为噪声帧时，所述掩蔽单元调整与该噪声帧相对应的某帧副通道信号功率由上一帧副通道信号功率逐渐增大到当前帧副通道信号的功率；所述掩蔽单元通过公式得出与一帧主通道信号相对应的某帧副通道信号的功率Py，式中：
LEN表示一帧主通道信号所包含的采样点数、in_y(n)表示与一帧主通道信号相对应的某帧副通道信号在第n个采样点的采样值。
系数、IIR_B(r)为第r个滤波系数、u(n-k)表示本帧主通道信号经带通滤波后第n-k个采样点对应的输出结果(当n≥k时)或上一帧主通道信号经带通滤波后倒数第k个采样点对应的输出结果(当n
表示语音功率集合中的各语音功率均值、un表示噪声功率集合中各噪声功率均值、pi表示语音功率i的分布概率、pk表示语音功率k的分布概率、i依次取值为[0,Pth-1]的各值、k依次取值为[Pth,Pm]的各值；
r表示带宽控制变量、变化范围为[0.005,0.995]，具体地，当一帧主通道信号为语音帧时，带宽控制变量r由0.995按照步长step1变化至0.005，当一帧主通道信号为噪声帧时，带宽控制变量r由0.005按照步长step2变化至0.995，其中：fs表示采样频率、y(n)表示该帧主通道信号经时变带通滤波后第n个采样点对应的输出结果、y(n-1)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第1个采样点对应的输出结果、y(n-2)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第2个采样点对应的输出结果、j表示虚数单位，j2＝-1、ω表示圆周角频率；
1.55kHz、通带频率范围为0.3kHz～3.4kHz、下阻带截止频率为1Hz、上阻带截止频率为
4kHz、阻带衰减大于60dB；该带通滤波器的参考设计结果为一个7阶IIR滤波器，其滤波系数IIR_B(7)＝{1.012205768830948×10-3,-4.911110647449132×10-4,7.807184279553245×10-5,-1.198332967805191×10-3,7.807184279553245×10-5,-4.911110647449132e×
10-4,1.012205768830948×10-3}；滤波系数IIR_A(7)＝{1.0,-5.380875974547,
12.23643655587558,-15.06088779864848,10.58294743567488,-4.024466821830663,
0.6468480167658538}；当n
本发明通过公式Px＝-10×log10(Preal/32768)来计算经过带通滤波后的一帧主通道信号的功率，其中， 为一个中间变量，具体地，Preal表示经过带通滤波后的一帧主通道信号的实际功率，相应地，Px是表示经过带通滤波后的一帧主通道信号的相对功率值，
2
本发明定义0dBoV处对应的实际功率值为32768 ，故Px为相对0dBoV的一个相对功率值；本发明还可以采用包络检波或峰值检波求出主通道信号和副通道信号的包络，再利用每帧包络求出功率。
表示采样频率、y(n)表示该帧主通道信号经时变带通滤波后第n个采样点对应的输出结果、y(n-1)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第1个采样点对应的输出结果、y(n-
2)表示上一帧主通道信号经时变带通滤波后倒数第2个采样点对应的输出结果(当y(n)为第1个采样点时，y(n-1)和y(n-2)需赋初值为0)、j表示虚数单位，j2＝-1、w表示圆周角频率，具体地，当fs取值48kHz时，step1＝0.0006875，step2＝0.000006875，由于步长step1比步长step2大很多，因此，当r按步长step1变化时，会短时间内快速变化到0.005，当r按step2变化时，则需较长时间缓慢变化到0.995。
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