CN101193384B - 通过模式识别滤除环境音的方法及手机 - Google Patents

Abstract

提供一种通过模式识别滤除环境音的手机。所述手机包括：一环境模式选择模块，对环境模式进行选择；一取样模块，该取样模块对环境音进行取样，获得取样信号；一分析模块，确定每一分析周期的环境音特征；一滤除参数确定模块，确定滤除参数；一滤除模块，其根据滤除参数滤除手机通话中的环境音；及一环境模式记录模块，该环境模式记录模块记录与环境模式现对应的滤除参数。本发明还提供一种通过模式识别滤除环境音的方法。通过使用该手机及方法可有效的降低环境音对通话的影响以提高通话质量。

Description

通过模式识别滤除环境音的方法及手机

技术领域

本发明是关于一种声音滤除的方法及手机，尤指一种用于手机通话中的滤除环境音的方法及手机。 

背景技术

最近几年，随着手机的迅速普及，它已经成为了现在人们的生活必备品，并给人们的日常生活带来了极大的方便。不过当人们在使用手机的时候总是会受到环境音的困扰，特别是在环境音不可避免的场合比如在商场，餐馆等。所以如何有效的滤除环境音，使手机麦克风准确无干扰的采集到使用者的语音信息已成为亟待解决的问题。现有技术下出现了以下解决该问题的方案：通过增加一个副麦克风，该麦克风置于手机背面并认为通过该麦克风采集到的声音为环境音，然后将上述环境音反相并与手机原麦克风采集到的声音相抵消。其中存在的问题是由于现在手机的体积越来越小，使用者的声音很容易被增加的副麦克风采集到而使得滤除环境音的效果不理想，同样由于体积的问题增加一个麦克风变得很困难。 

发明内容

由鉴于此，本发明提供一种通过模式识别滤除环境音的方法及手机。其可以通过识别通话环境的模式确定环境音的滤除参数，并且将该模式与相对应的滤除参数存储起来，在通话模式再次出现的时候提取与该模式相对应的滤储参数滤除通话中的环境音。 

所述通过模式识别滤除环境音的手机，该手机包括一麦克风，一模数转换器，该模数转换器将麦克风采集到的模拟环境音转换为数字环境音，一处理单元。所述处理单元还包括：一环境模式选择模块、一取样模块、一分析模块、一滤除参数确定模块、一滤除模块、一环境模式记录模块。该环境模式选择模块接收用户所选择的环境模式，如果本手机存有要选择的环境模式直接从存储器中提取与该模式对应的滤除参数，如果没有要选择的环境模式则开始对环境音进行分析，确定滤除参数。当要确定滤除参数时，该取样模块对来自手机麦克风的环境音进行取样，获得取样信号；该分析模块对取样信号进行特征分析；根据取样信号特征分析结果由滤除参数确定模块确定过滤参数。分析模块对取样信号进行特征分析的结果及滤除参数确定模块确定的过滤参数存储于该存储器中。该滤除模块根据滤除参数滤除手机通话中的环境音。该环境模式记录模块记录与环境模式相对应的滤除参数。 

所述通过模式识别滤除环境音的方法包括步骤：接收用户所选择的环境模式，如果已存有要选择的环境模式则提取与该环境模式相对应的环境音滤除参数，如果无要选择的环境模式则对环境音分析以确定环境音滤除参数；根据环境音滤除参数滤除环境音；通话结束后如果本次通话环境模式无记录则记录与环境模式现对应的滤除参数。

本发明提供的滤除环境音的方法及手机在手机通话过程中能够根据环境模式提取滤除参数以滤除不需要的环境音，当没有查找到需要的环境模式时可以立即确定滤除参数来滤除不需要的环境音并且在通话结束后将该滤除参数记录。通过使用该方法可以可有效的降低环境音对通话的影响以提高通话质量且不需要对手机硬件做改动。 

附图说明

图1是手机硬件结构框图。 

图2是第一实施方式中通过模式识别滤除环境音的手机结构框图。 

图3是第一实施方式中通过模式识别滤除环境音的方法流程图。 

图4是图3中步骤S304环境音分析工作的细化流程图。 

图5是图4中步骤S402信号取样及特征分析的方法细化流程图。 

图6是图5中步骤S505对取样信号进行特征分析的细化流程图。 

图7是图4中步骤S403确定滤除参数第一种方法的细化流程图。 

图8是图4中步骤S403确定滤除参数第二种方法的细化流程图。 

图9是第二实施方式中过模式识别滤除环境音的手机结构框图。 

图10是第二种实施方式中确定滤除参数的方法流程图。 

图11是环境音信息记录方法流程图。 

具体实施方式

如图1所示，是手机硬件的结构框图。手机包括：依次串连的一麦克风101、一模数转换器103及一处理单元100，处理单元100再依次串连一编解码单元105、一射频收发单元107及一天线108。麦克风101采集到声音，包括环境音、语音或环境音与语音的混合信号(下称为通话语音)，生成模拟声音信号。该模数转换器103将该模拟语音信号转换为数字语音信号后发送至处理单元100。该数字语音信号再经过该编解码单元105编码及该射频收发单元107调制后通过天线108发送至通讯网络。天线108接收到对方的信号由射频收发单元107进行解调，然后由编解码单元105解码成数字信号。处理单元100还依次连接数模转换器106、扬声器110，处理单元100收到的对方数字信号经过数模转换后通过扬声器110再现出来。显示单元102、输入单元104分别与处理单元100连接实现使用者与手机间交互。此外，一存储器109与处理单元100连接。本发明在处理单元100中增加了通过识别环境模式确定滤除参数来 

滤除环 

境音的功能。 

图2为本发明第一实施方式中通过模式识别滤除环境音的手机处理单元框图。所述手机处理单元100包括：一取样模块1001、一分析模块1002、一滤除参数确定模块1003、一环境模式记录模块1005、一滤除模块1004、一环境模式选择模块1006。 

该取样模块1001获得取样信号，麦克风101收集到的模拟声音信号经过模数转换器103转换为数字信号，该取样信号来自模数转换器103，该取样信号可以是环境音信号、语音信号或通话语音。 

该环境模式选择模块1006接收用户所选择的环境模式，如果本手机存有所选择环境模式直接从存储器109中提取与该模式对应的滤除参数，如果没有要选择的环境模式则开始对环境音进行分析，确定滤除参数。 

该分析模块1002对取样模块1001获取的环境音信号进行多次分析获得环境音特征。分析模块1002分对每一分析周期所得的环境音信号进行分析，获得每一分析周期相应的环境音特征，并将该环境音特征暂存在存储器109中。 

该滤除参数确定模块1003根据每一分析周期获得的环境音特征进行统计分析，以确定滤除参数并将该滤除参数暂存在存储器109中。 

该环境模式记录模块1005，可建立一滤除参数与一环境模式的对应关系，并将滤除参数及其对应的环境模式存储于存储器109中。 

该滤除模块1004，将取样模块1001获得取样信号(该取样信号为通话语音信号的取样信号)进行傅立叶变换获得通话语音信号的频域信号，根据滤除参数对通话语音信号进行环境音滤除后传送给编解码单元105。 

图3为第一实施方式中通过环境模式识别滤除环境音的方法流程图。在通话过程中，准备滤除环境音(步骤S301)，接收用户所选择的环境模式，(步骤S302)，启用环境模式选择模块1006选择环境模式，如果环境模式选择模块1006查找到要选择的环境模式已存有记录则直接选择该环境模式，环境模式选择模块1006从存储器109中获取该环境模式对应的滤除参数(步骤S303)；如果要选择的环境模式为第一次或未存于存储器109中，则对环境音进行分析，确定环境音滤除参数(步骤S304)。例如，使用者当前通话时在公交车上，如果存储器109中已存公交车模式则直接选择该模式直接通话，如果存储器109中存有该环境模式则启动环境音分析后再通话。使用者接通通话，手机根据滤除参数滤除通话中的环境音(步骤S305)至通话结束(步骤S306)。通话结束后用户选择是否记录环境模式及滤除参数(步骤307)。使用者选择否则结束(步骤S309)；使用者选择是则由环境模式记录模块1005记录该滤除参数及与其对应的环境模式(步骤S308)，然后结束(步骤S309)。 

图4为图3中步骤S304环境音分析的细化流程图。首先启动环境音的特征分析(步骤S401)。在启动后通话者可暂停说话以使得麦克风仅针对环境音进行取样，该暂停时间可由用户设定，例如2秒。然后取样模块1001对环境音进行多次分析，并由分析模块1002对每一分析周期所获得的取样信号作特征分析(步骤S402)。滤除参数确定模块1003根据每次分析周期的环境音特征进行统计分析确定滤除参数(步骤S403)。 

图5为图4中步骤S402信号取样及特征分析的方法细化流程图。启动环境音的特征分析(步骤S501)，预设一分析次数N，并设当前分析次数i＝1(步骤S502)。判断当前分析次数i是否小于等于N，如果i小于等于N则取样模块1001对环境音信号进行取样(步骤S504)，分析模块1002对取样得到的环境音信号进行特征分析(步骤S505)，之后当前分析次数i加1(步骤S506)，再判断当前分析次数i是否小于等于N；如果I大于N，则结束信号取样及分析上述分析进入步骤S403。 

图6为图5中步骤S505对取样信号进行特征分析的细化流程图。对人的听觉频率范围分成若干个频带，例如：20HZ~300HZ、300HZ~500HZ、500HZ~700HZ、700HZ~900HZ、900HZ1100HZ、1100HZ~1300HZ等。参阅图6，取样模块1001对环境音信号进行取样(步骤S504)后分析模块1002对取样信号进行分析，对取样信号进行傅立叶变换获得取样信号的频域信号(步骤S601)，由分析模块1002计算每一频带的能量值(步骤S602)。滤除参数确定模块1003根据上述计算结果确定能量主要分布的频带(步骤S603)。将能量主要分布频带作为该取样信号的环境音特征(步骤S604)。 

确定能量主要分布频带的第一实施方式为：设定一能量值，当某一频带的能量超过该预设能量值时认为该频带为能量主要分布的频带。例如，预设能量值为650，通过计算频带20HZ~300HZ、300HZ~500HZ、500HZ~700HZ、700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ、1100HZ~1300HZ的能量分别为80、110、620、660、560、510。则认为频带700HZ~900HZ，为能量主要分布的频带，在步骤S604中记录700HZ~900HZ为该取样信号的环境音特征。确定能量主要的频带的第二实施方式为：能量值最大的M个频带确定为能量主要分布的频带。例如设定M＝2，通过计算频带20HZ~300HZ、300HZ~500HZ、500HZ~700HZ、700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ、1100HZ~1300HZ的能量分别为80、110、620、660、560、510。则认为频带500HZ~700HZ、700HZ~900HZ为能量主要分布的频带，在步骤S504中记录500HZ~700HZ、700HZ~900HZ为该取样信号的环境音特征。确定能量主要的频带的第三实施方式为：将每一频带的能量常态化，预定一能量常态值，当能量常态值超过预定值的频带确定为能量主要分布的频带。某一频带 的能量常态值为该频带的能量与该信号各频带动能量总值得比值。例如，频带20HZ~300HZ、300HZ~500HZ、500HZ~700HZ、700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ、1100HZ~1300HZ的能量常态化后其能量常态值分别为：0.03、0.04、0.25、0.26、0.22、0.20。若预设值为0.25，则能量常态值超过0.25的频带为能量主要分布的频带，所以500HZ~700HZ、700HZ~900HZ确定为为能量主要分布的频带，在步骤S504中记录500HZ~700HZ、700HZ~900HZ为该取样信号的环境音特征。 

图7为图4中步骤S403确定滤除参数第一种方法的细化流程图。对环境音进行取样并进行特征分析(步骤S402)后，获得各分析周期的结果，即每次取样分析后的环境音特征(步骤S701)，计算各频带出现的次数(步骤S702)，预设一次数值，记录出现次数大于预定次数的频带为环境音常现频带(步骤S704)，将上述环境音常现频带做为滤除参数(步骤S704)。在步骤S704中，滤除模块1004根据步骤S704确定的滤除参数对通话语音进行过滤。例如，在一实施例中，预设次数为5。经过N次的取样及特征分析，20HZ~300HZ，300HZ~500HZ，500HZ~700HZ，700HZ~900HZ，900HZ~1100HZ，1100HZ~1300HZ被作为环境音特征被记录的次数分别为0，2，6，5，1，1。则频带500HZ~700HZ，700HZ~900HZ出现的次数大于5，所以频带500HZ~700HZ，700HZ~900HZ为环境音常现频带，滤除参数确定模块将500HZ~700HZ，700HZ~900HZ确定为滤除参数。 

图8是图4中步骤S403确定滤除参数第二种方法的细化流程图。对环境音进行取样并进行特征分析(步骤S402)，获得各分析周期的分析结果。在本实施方式中，对取样信号的分析直接记录各频带的能量常态值。获取各分析周期的分析结果，即各频带的能量常态值(步骤S801)，对每一频带的能量常态值进行加总(步骤S802)根据上述加总的结果确定环境音常现频带(步骤S803)，将该环境音常现频带做为滤除参数(步骤S804)。在此实施方式中确定环境音常现频带时第一种方法为：预设一能量常态总量值，如果某一频带的能量常态总量值大于该预设值则确定为环境音常现频带。例如，预设能量常态总量值为2.5。将N次分析后的能量常态值加总后20HZ~300HZ、300HZ~500HZ、500HZ~700HZ、700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ、1100HZ~1300HZ的能量常态总量分别为0.3、0.9、1.8、2.6、2.1、1.2。则频带700HZ~900HZ的能量常态总量大于2.5，所以将频带700HZ~900HZ记为环境音常现频带。在此实施方式中确定环境音常现频带时第二种方法为：将能量常态总量最大的的H个频带确定为环境音常现频带。例如，设定能量常态总量最大的2个频带确定为环境音常现频带。将N次分析后的能量常态值加总后20HZ~300HZ、300HZ~500HZ、500HZ~700HZ、700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ、1100HZ~1300HZ的能量常态总量分别为0.3、0.9、1.8、2.6、2.1、1.2。其中能量常态总量最大的2个频带为700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ，则确定频带700HZ~900HZ、900HZ~1100HZ为环境音常现频带。

图9为本发明第二实施方式中过模式识别滤除环境音的手机结构框图。与图2所时的实施方式不同在于，本实施方式中分析模块1001对使用者语音进行进行特征分析并确定使用者语音的常现频带，将该语音特征存储在存储器109中。该使用者语音的常现频带分析可以是使用者在一个安静的没有环境音或者环境音的可以忽略的场合下通过麦克风101向手机输入一段语音。使用者的语音特征确定方法与确定环境音的方法相同。在确定滤除参数时，滤除参数确定模块1003提取将环境音常现频带与语音特征比较，将其中重叠的部分频带从环境音常现频带中去除获得滤除参数，以保证使用者语音的完整性。考虑语音特征后确定的滤除参数寄存在存储器109中，通话中滤除模块1004根据该滤除参数过滤通话语音。例如，经过分析获得使用者语音的常现频带为900HZ-1100HZ、1100HZ-1300HZ，而环境音常现频带为700HZ~900HZ，900HZ~1100HZ，那么考虑语音特征后确定的滤除参数为700HZ~900HZ。 

图10为第二中实施方式中滤除参数的方法流程图。获取使用者的常现频带及环境音常现频带(步骤S1101)，将使用者语音常现频带与环境音常现频带中重叠的部分频带从环境音常现频带中去除(步骤S1102)，将去除重叠频带的环境音常现频带做为滤除参数(步骤1103)。 

图11为环境音信息记录方法流程图。如果本次的通话环境模式为第一次出现或者没有存储在本手机中则选择启动环境模式记录模块1005环境模式记录(步骤S1201)。首先记录环境模式(步骤S1202)，例如若在公交车上则记录为公交车模式，若在下雨的情况下则记录为雨中模式等。然后记录本模式下的环境音滤除参数(步骤S1203)，并将环境模式与滤除参数相对应的存储在存储器109中，结束(步骤S1204)。当下次使用者遇到同样的环境模式的时候只需选择该模式并提取环境音滤除参数即可。 

Claims (15)

1.一种通过模式识别滤除环境音的手机，该手机包括：一麦克风，一模数转换器，该模数转换器将麦克风采集到的模拟环境音转换为数字环境音，一处理单元，其特征在于，所述处理单元还包括：

一取样模块，该取样模块对所述数字环境音进行取样，获得取样信号；

一分析模块，该分析模块对取样信号进行多分析周期的特征分析，计算取样信号各频带的能量，确定每一分析周期的各频带的能量值；

一滤除参数确定模块，根据所述每一分析周期的各频带的能量值进行统计分析，确定环境音滤除参数；

一环境模式记录模块，用于建立滤除参数确定模块所确定的滤除参数与一环境模式的对应关系，并存储该环境音滤除参数及其对应的环境模式；

一环境模式选择模块，用于选择滤除环境音的环境模式，如果手机存有所选择环境模式直接从存储器中提取与该环境模式对应的滤除参数；

一滤除模块，用于根据所述滤除参数确定模块所产生的环境音滤除参数或所述环境模式选择模块获取的环境音滤除参数滤除手机通话中的环境音。

2.如权利要求1所述的通过模式识别滤除环境音的手机，其特征在于还包括一存储器，其存储分析模块对取样信号进行特征分析的结果及滤除参数确定模块确定的环境音滤除参数。

3.一种通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，步骤包括：

在通话过程中，接收用户所选择的环境模式，如果已存储有所选择的环境模式则提取与该环境模式相对应的环境音滤除参数，如果无所述选择的环境模式则对环境音分析以确定环境音滤除参数；

根据环境音滤除参数滤除环境音；

通话结束，如果手机未存有本次通话环境模式，则记录该环境模式及与该环境模式相对应的环境音滤除参数。

4.如权利要求3所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，记录环境音滤除参数的步骤包括：

设置环境模式名称；

记录与环境模式相对应的环境音滤除参数。

5.如权利要求3所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，对环境音进行分析并确定环境音滤除参数包括步骤：

启动对环境音的分析并对环境音进行取样；

对取样信号进行多个分析周期的特征分析，产生每个分析周期的各频带的能量值；及

多个分析周期的各频带的能量值进行统计分析，确定滤除参数。

6.如权利要求5所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于对取样信号进行多个分析周期的特征分析步骤包括如下子步骤：

预定一分析周期N及设一当前分析周期；

若当前分析周期不大于预定分析周期N时取样模块对信号进行下一次取样；

若当前分析周期大于预定分析周期N时取样模块对信号停止取样。

7.如权利要求6所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于分析每个分析周期的各频带的能量值包括步骤：

通过傅立叶变换获得取样信号的频域信号；

将听觉频率范围分成若干个频带，计算该分析周期内取样信号各频带的能量值；

确定能量主要分布的频带，并将能量主要分布的频带确定为环境音常现频带；

将该环境音常现频带作为环境音滤除参数。

8.如权利要求7所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，环境音常现频带为能量值超过一预设值的频带。

9.如权利要求7所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，环境音常现频带为能量值最高的M个频带，其中M值由用户设定。

10.如权利要求7所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，将每一频带的能量常态化，环境音常现频带为能量常态值超过一预定值的频带。

11.如权利要求7所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，确定环境音滤除参数的步骤包括：

获取各分析周期所得的各周期取样信号能量主要分布的频带；

计算各频带出现的次数；

记录次数出现大于预定次数的频带确定为环境音常现频带；

将该环境音常现频带定为环境音滤除参数。

12.如权利要求11所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，确定环境音滤除参数的步骤包括：

获取各分析周期所得的每一频带的能量常态值；

对每一频带的能量常态值进行加总；

根据加总之后的能量常态值确定环境音常现频带；

将该环境音常现频带作为环境音滤除参数。

13.如权利要求12所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，环境音常现频带为能量常态总值最大的H个频带，其中H值由用户设定。

14.如权利要求12所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，环境音常现频带为能量常态值超过一预定值的频带。

15.如权利要求7所述的通过模式识别滤除环境音的方法，其特征在于，预先分析使用者语音的常现频带，当使用者语音所在频带与滤除参数重叠时，将使用者语音常现频带与环境音常现频带中重叠的部分频带从环境音常现频带中去除，以去除重叠频带后的环境音常现频带做为滤除参数。

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