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高质量语音处理技术技巧

上网日期: 2007年11月28日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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设计高性能系统

1. 克服塑料外壳带来的物理限制

小型内部通信面板由于不占用额外空间,因此越来越多地在家庭设计中得到应用。但受限的面板尺寸会对塑料外壳的设计、麦克风和扬声器的选择、布局和隔离作出很多限制。

在理想系统中,扬声器和麦克风间的隔离应当尽可能好,才能达到最优的性能。但在小型塑料外壳中,两者之间隔离较差带来额外的声学耦合,也意味着更大的回声。

设计人员面临的挑战是既要选择较小的扬声器来适应塑料外壳中的有限空间,同时又要满足大输出音量要求。因此设计人员被迫将小型扬声器驱动到非线性范围。这将导致塑料外壳中的总谐波失真增加。

为解决这一问题,设计人员需要语音处理解决方案能够处理回声路径中的更多失真,从而补偿较差的扬声器性能。能够消除线性和非线性回声的算法允许设计人员驱动更大的扬声器音量,同时还可将失真降到最小。非线性回声消除器将线性回声消除器残留的回声信号与参考信号进行比较,然后减去估算的频率成份。

图1显示的是线性和非线性回声消除的功能框图。该电路能够消除线性回声和非线性失真成份。这样系统就能够避免由于回声路径中的失真而导致声学回声消除性能变差。


图1:线性和非线性回声消除框图。

如果设计人员被迫在非优化的塑料外壳设计中使用小型扬声器,那么在扬声器路径中采用多频段均衡器也可以提升总体性能。均衡器能够减轻由于小型扬声器在低频时频率响应差而导致的较大低频失真(图2)。


图2:小型扬声器的典型频率响应。

好的声学回声消除器能够处理回声路径中的增益,同时不断跟踪回声源的变化,而不必退回到半双工方式。容许回声路径中较大的增益(至少10dB),设计人员就可以使用更大的扬声器和更敏感的麦克风。同时好的声学回声消除器能够在耦合更大的情况下工作,因此还可以减少塑料外壳设计的限制。

2. 降低噪声

有些设计人员认为双麦克风系统是获得高性能所必需的。但为了降低总体材料清单成本和系统总成本,简化系统设计和算法调整,目前绝大多数设计都使用一个麦克风。设计人员必须找到能够提供良好噪声抑制性能并最小化失真的算法。

与传统方法相比,心理声学噪声抑制技术进一步改善了噪声抑制性能。采用这一技术,系统设计人员能够使用一个麦克风以较低的成本获得较高的性能。

传统的噪声抑制方法对整个频谱中的所有信号进行建模,然后再将不需要的信号从总信号中移除,这种方法在抑制噪声的同时也降低了信号完整性。

心理声学噪声抑制技术依赖于人类对噪声的感觉,因此仅仅抑制信号中人耳最容易注意到的噪声成份。该算法有别于纯噪声信号和混合语音信号的噪声。它尽可能地衰减远离语音频段中话音分量的噪声成份,同时对于频段中离语音分量较近的噪声分量则不进行衰减。靠近语音成份的未经衰减的噪声分量通常被语音信号所掩盖,这意味着最终用户很少注意到这部分噪声。图3给出的是心理声学噪声抑制图。


图3:心理声学噪声抑制尽可能地衰减信号中那些人耳更容易注意到的噪声分量。


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