Специалисты компании Mitsubishi Electric Corp. разработали новую высокоэффективную технологию подавления и устранения шумов, предназначенную для предварительной обработки сигналов для систем связи hands-free и систем голосового управления различными системами автомобиля, включая и навигационную систему.

Система шумоподавления предназначена для извлечения звука человеческого голоса из сигналов от микрофонов, которые содержат массу посторонних звуков и шумов.

Система отлично справляется с удалением звуков сирен, сигналов, шума стеклоочистителей и других звуков непостоянного характера, которые с большим трудом удаляются другими существующими технологиями.

Руководство компании Mitsubishi планирует начать использование этой технологии в автомобилях собственного производства с 2018 года, а параллельно с этим технология будет адаптироваться для ее использования внутри производственных помещений, в лифтах и в других местах, страдающих изобилием посторонних звуков.

Рис. 1.

В большинстве существующих технологий используется метод удаления так называемого постоянного шума, звукового сигнала, частота и амплитуда которого не изменяются с течением относительно длительного времени. Такой метод, к примеру, с достаточно высокой точностью справляется с удалением шума от дороги при езде на автомобиле. Однако, этот метод терпит полный провал в случае возникновения динамичных шумовых сигналов, акустические параметры которым меняются с высокой скоростью, к примеру, шум от встречных транспортных средств, шум от работы стеклоочистителей и т.п.

Для решения вышеупомянутой проблемы специалисты компании Mitsubishi приступили к решению задачи выделения человеческого голоса, как говорится, от обратного.

Вместо совершенствования алгоритмов распознавания и подавления шумов, они сосредоточились на изучении особенностей голосового механизма человека, состоящего из голосовых связок, колеблющихся при выдыхании воздуха, и других элементов голосового тракта.

Рис. 2.

В результате проведенных исследований была получена некая математическая «вокальная модель», реализуемая в виде несложной компьютерной нейронной сети, которая учитывала частоту звука, определяемую характеристиками вибрации элементов голосового тракта, силу выдыхаемого человеком воздуха и комбинацию фонематических свойств, определяемой уникальными для каждого человека особенностями формы вокального тракта. И, как можно без труда догадаться, эта математическая модель достаточно легко извлекала звуки человеческого голоса из любого, даже самого зашумленного сигнала.

Создав комплекс соответствующих программно-технических средств, специалисты компании Mitsubishi произвели испытания работоспособности своей новой технологии шумоподавления.

На вход системы подавался достаточно сильно зашумленный сигнал, в котором было много случайных непериодических составляющих. Новая технология позволила убрать порядка 96 процентов шумов, в то время, как лучшие образцы других технологий шумоподавления в тех же условиях справились с подавлением всего 78 процентов шума.