專利名稱：一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法
技術領域：
本發明涉及數字音頻處理領域，尤其是涉及一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法。
背景技術：
音頻拾音過程經常會遇到時變正弦或余弦信號的干擾。例如，工頻干擾現象，由于聲學反饋產生的自激振蕩現象，以及受到特定噪聲頻率的干擾(如汽車、飛機轟鳴聲)等等。正弦干擾和余弦干擾只是在相位上相差η/2，所以統稱為正弦干擾。大多數情況下，正弦干擾具有時變性，屬于非平穩信號范疇。干擾信號的能量或幅度通常較大，信噪比很低，信號通常淹沒在干擾之中。抑制和消除時變正弦干擾的關鍵之一是估計時變正弦信號的頻率。從非平穩信號中提取時變正弦頻率的算法有自適應陷波技術、多頻帶搜索技術和LMS梯度速降法等。自適應陷波技術用一個窄帶二階陷波器跟蹤時變正弦信號，目標是使經過陷波后的誤差信號能量最小，時變正弦頻率是其估計的惟一參數。單一的自適應陷波算法對正弦頻率估計的初值設置十分敏感，不同的初值會嚴重影響收斂速度，甚至會導致發散。多頻帶搜索技術的基礎是DFT算法，計算復雜性高。當信號屬于非平穩范疇時，這種算法的估計質量會明顯變差。LMS梯度速降法的目標是使輸入信號和被估計的時變正弦信號之差的均方誤差最小化。通過梯度搜索，可以同時估計時變正弦信號的頻率、幅度和相位。為了簡化LMS梯度速降算法計算復雜性，LMS梯度速降法往往要對頻率估計的遞推公式進行簡化，其頻率估計精度和穩定性低于自適應陷波器。由于人耳對聲音信號的敏感度很高，如果估計到虛假正弦干擾，處理結果會導致聲音失真；反之，若由于計算復雜性，導致延時估計到正弦干擾，則又會被人耳感知。尤其當正弦干擾時變時，當算法魯棒性不好時，由于不能及時跟蹤時變正弦信號，反而會影響聲音品質。

發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的難以快速、準確抑制聲音信號中的正弦干擾的技術問題，提供一種對初值設置不敏感、收斂速度快、計算簡單、質量高、精度和穩定性好的音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法。本發明針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，包括以下步驟步驟一、輸入原始音頻信號，對原始音頻信號進行AD轉換，得到數字化的音頻信號;步驟二、使用自適應陷波算法計算音頻信號中正弦干擾信號的初步頻率；步驟二、使用LMS梯度速降算法計算音頻信號中正弦干擾信號的幅度、相位和精、確頻率；步驟三、使用判決算法判定正弦干擾信號的可信度如果可信度為真，則轉到步驟四；如果可信度為假，則直接輸出音頻信號；步驟四、從音頻信號中減去計算出的正弦干擾信號，得到抑制干擾后的音頻信號并輸出。作為優選，所述使用自適應陷波算法計算音頻信號中正弦干擾信號的初步頻率ω ο (η)，正弦干擾彳目號的初步頻率Wtl(Ii)與初步頻率相關系數Iici (η)的關系為|k0(η) I = I-cos (ω0(η)) I
權利要求
1.一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、輸入原始音頻信號，對原始音頻信號進行AD轉換，得到數字化的音頻信號； 步驟二、使用自適應陷波算法計算音頻信號中正弦干擾信號的初步頻率； 步驟三、使用LMS梯度速降算法計算音頻信號中正弦干擾信號的幅度、相位和精確頻率； 步驟四、使用判決算法判定正弦干擾信號的可信度如果可信度為真，則轉到步驟五；如果可信度為假，則直接輸出音頻信號； 步驟五、從音頻信號中減去計算出的正弦干擾信號，得到抑制干擾后的音頻信號并輸出。
2.根據權利要求I所述的一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，其特征在于，所述使用自適應陷波算法計算音頻信號中正弦干擾信號的初步頻率ω^η)，正弦干擾信號的初步頻率《“η)與初步頻率相關系數Ictl(η)的關系為Ik0 (η) I = -cos (ω0(η)) 初步頻率相關系數h (η)的遞推公式為 k0(n) = -B (n) /A (η)A (η) = λ A (n_l)+2w (n_l) · w (n-1) B (η) = λ B (n-1) +w (n-1) · [w (n) +w (n-2)] 式中，遺忘因子λ的值大于等于O. 95且小于等于O. 99。
3.根據權利要求2所述的一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，其特征在于，如果初步頻率相關系數h (η)的絕對值大于1，則使用下述公式對其進行非線性處理
4.根據權利要求I所述的一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，其特征在于，使用LMS梯度速降算法計算音頻信號中正弦干擾信號的幅度盧(X)、相位和精確頻率采用以下遞推公式
5.根據權利要求4所述的一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，其特征在于，如果干擾信號的幅度小于0，則使用下述公式進行非線性處理P(n +1) = P(n), if P(n +1) < O。
6.根據權利要求I或2或3或4或5所述的一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，其特征在于，使用判決算法判定正弦干擾信號的可信度的方法為，在3至8個正弦信號窗口范圍內，計算精確頻率和幅度的均方誤差，如果精確頻率的均方誤差小于或等于規定閾值，且幅度均方誤差在規定范圍之內或呈正向遞推，則可信度為真，反之可信度為假。
全文摘要
本發明公開了一種音頻信號中時變正弦干擾的自適應抑制方法，具體包括一下步驟一、輸入原始音頻信號，對原始音頻信號進行AD轉換；二、使用自適應陷波算法計算音頻信號中正弦干擾信號的初步頻率；三、使用LMS梯度速降算法計算音頻信號中正弦干擾信號的幅度、相位和精確頻率；四、使用判決算法判定正弦干擾信號的可信度如果可信度為真，則轉到步驟五；如果可信度為假，則直接輸出音頻信號；五、從音頻信號中減去計算出的正弦干擾信號，得到抑制干擾后的音頻信號并輸出。本發明可以將音頻信號中的時變正弦干擾抑制，并且對初值設置不敏感、收斂速度快、計算簡單、質量高、精度和穩定性好。本發明適用于所有的音頻信號處理。
文檔編號G10L21/02GK102682781SQ201210094228
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者祁才君, 趙凡 申請人:杭州聯匯數字科技有限公司