探析语音信号的数字化噪声抑制技术

摘要：近年来，随着数字化技术的飞速发展，各种电气产品设备以及信息处理设施也在不断的更新和优化。可以这么说，在目前社会发展中，信息化是社会发展的主要方式，而数字化则是支撑信息社会的重要技术基础。语音信号作为目前人们研究最多的数字化技术之一，它在噪音抑制方面发挥着重要的意义。本文介绍了语音信号的数字化噪音抑制技术概念，阐述了有关工作要点和方式，并且通过相关技术软件对其工作方式进行了管理。

关键词：噪音抑制；语音信号；数字化

近年来，随着社会经济的飞速发展和人们生活水平的提高，人们对生活环境也提出了新的要求。以节能、环保和健康为主的生活环境逐渐受到人们的重视，也成为当今科研领域探讨最多的课题之一。噪音作为主要的环境污染原因之一，如何做好噪音抑制工作已成为业内工作人士关注的焦点，也取得了一定的工作成绩。语音信号的数字化噪音抑制技术便是基于这种社会背景下产生的，它的出现有效的缓解了噪音污染问题，为人们提供了安全、舒适的噪音环境。

一、语音信号的噪音抑制技术概述

语音信号的噪音抑制技术主要指的是基于人们耳朵对声音屏蔽效应的一种新技术，它是通过当出现较强的声音信号的时候，较小的噪音信号则及时的被屏蔽而不被人们听见的一种现代化技术手段。在应用的过程中，它主要的功能在于噪音抑制，一般在没有语音信号噪音的时候抑制电路是关闭的，使得噪音信号无法及时的达到语音的终端，从而避免了噪音的发生。而在语音信号来临的时候，噪音抑制电路自动的打开了信道，使得整个模式下的噪音抑制电路发生工作，从而降噪音及时的隔离，虽然有一部分噪音传输到终端，但是因为声音屏蔽效应而自动的将其忽略。

在当今社会发展中，我们常见的语音信号的噪音抑制技术主要是通过抑制电路来对语音信号模拟控制，是通过采用取样放大器、模拟比较器、模拟开关、电阻开关、延时器等构件组成的，因为其本身存在着集成度低、参数调整难度大以及噪音设定抑制参数控制难的特点，使得整个噪音抑制性能难以的到有效的保障，从而给相关工作开展造成了影响。在目前的工程项目中，世界各国在新一代语音指挥通信设备中加大了研究力度，同时也取得了一定的工作成果。在工作中，为了避免模拟式噪声抑制技术缺陷的发生，通常都是以数字化为主进行噪音抑制技术的管理和控制，从而保证工作的顺利进行与开展。这种技术在应用中是通过对模拟语音信号进行PCM编码处理，然后再利用CPLD技术来进行噪声的处理和分辨，从而保证处理工作的顺利开展。

二、噪声抑制电路的主要技术参数

就当今工作中常见的噪声抑制工作而言，它在应用中电路的技术参数主要包含了噪声抑制阀控制、前道时间控制以及后延时间控制等多个方面。在控制的过程中，噪音抑制阀值的控制主要指的是打开语音信号通道的时候所触及的电流值，在阀值的控制之下，信号通常会被认为是噪音，而关闭语音信号的时候，其信号则被认为是语音。因此在工作的过程中需要采用合理的技术方式来进行通道控制。这一阀值在控制中当然也需要结合环境噪音的大小以及外在干扰因素共同进行分析，以保证工作的顺利开展。

在目前的管理与分析工作当中，因为语音和噪声的两种信号并不是完全能够区分开的，因此信号在设置的时候我们需要及时的加以抑制和控制，从而进行管理。同时在目前管理中，我们需要分别进行延时与后延时的管理。其中前延时主要是通过语音信号在超过阀值或者是语音信号通道打开的时候所产生的时间延误，这一时间如果太长的话，那么整个语音的起始将会发生控制，其起始因素很有可能会被切除，因而是不允许存在的。但是同时这一时间又不能够太短，如果太短的化那么任何振幅都是无法对噪音进行控制的，如果突发时间太过短暂的化，很有可能会影响到语音终端，破坏静音效果。为尽可能地吸收这类干扰又不至于造成“头切”，根据语音声学特征的有关统计资料与经验数值，前延时时间可在0.5～4ms之间选择。

后延时时间是指在噪声抑制门限被打开并自己传送语音时，从语音信号幅度回落至噪声抑制阈值之下到语音信道关闭的延时时间。由于语音信号波形的动态范围很大，讲话时又随着语气的变化而起伏停顿，因此后延时时间太短会造成语音的断续，影响语音传送质量。后延时时间太长，则造成语音停顿时噪声拖尾，同样影响语音质量。为兼顾这两方面，后延时时间的量值范围约为0.05～0.5s左右。

由于语音特点因人而异，环境噪声和外界干扰情况又常有不同，所以上述的噪声抑制三参数经常需要在语音通信的过程中进行调节。在使用模拟噪声抑制电路时，这些参数是用电位器或开关来调节的。在使用模拟噪声抑制电路时，这些参数是用电位器或开关来调节的。采用数字化噪声抑制技术后，通过软件就可以设定和调节这些参数了。

三、语音信号的数字化

采用数字化噪声抑制技术，必须先将语音信号数字化。模拟语音信号的数字化有多种方法，最通用的是按照G.711标准进行PCM编码。对于频带为300～3400Hz的语音信号，采用2.048MHz的取样时钟，以8kHz的速率进行8位取样，取样数据按A律编码，偶数位交替反转。多路语音信号可以分配不同的取样时隙，32个时隙（125μs）组成一帧。

PCM编解码芯片选用National Semiconductor公司的TP3094。该芯片为44引脚PLCC封装，单一5V供电，集成了四路PCM编解码电路，压扩方式为A/μ律可选，片内自带电压基准、低通接收滤波器和带通发送滤波器，通过外接电阻可以调节输入信号的增益。

TP3094可采用长帧和短帧两种同步方式，外接帧信号和2.048MHz的时钟即可工作。TP3094在进行PCM编解码时的工作方式有8bit和32bit两种，以8bit方式工作时需为每路语音的PCM码提供单独的帧同步信号，而以32bit方式工作时只要为第一个时隙提供短帧同步信号即可自动完成对其后连续的另三路PCM语音编码同步。在以32bit方式作时，还可以采用多片TP3094芯片级联工作。

四、结束语

按照以上设计，用两片TP3094和一片CPLD芯片再加上少量器件组成的数字化噪声抑制电路，改造了某语音指挥通信设备中采用模拟电路噪声抑制技术的语音指挥通信电路板，得到了优良的语音噪声抑制效果。新的电路板继而成功地应用到新一代语音指挥通信设备上，交付用户使用。更多路的数字化噪声抑制电路也已试验成功。

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