CN102340729B - 音频信号的处理和还原方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频信号的处理和还原方法与系统。其中，该方法包括多个音频信号采集装置分别采集来自音源的音频信号；根据采集的多路音频信号判断每个音频信号采集装置处是否存在音源；根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每路音频信号分别设置处理曲线；利用设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理，并将处理后的多路音频信号进行传输；多个音频信号播放装置分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号。本发明通过多通道的音频采集与处理方案，可以实现视讯通信系统中远程声场的还原。同时，其还利用对应的音频信号处理曲线分别对每路音频信号进行处理以在远端对会议现场中的音频信号实现更精确、更真实的还原。

Description

音频信号的处理和还原方法与系统

技术领域

本发明涉及视讯通信领域，更具体地，涉及一种音频信号的处理和还原方法与系统。

背景技术

目前，在视讯通信领域中，音频信号是基于传统标准的双声道(立体声)或多声道技术进行还原与互通的。其中，双声道技术仅仅靠左右两个声道传递音频，在会场空间较大的视讯会议中会显得声音单薄，不够真实性。多声道技术(例如，5.1声道和7.1声道等)由于加入了环绕音效，更适合影视应用。高清视讯会议是双方面对面的沟通，重要的是要将对端的声场尽可能真实地还原。

然而，现有的多声道技术并不能在远端尽可能真实地将本地会议现场的声场进行有效地还原。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种音频信号的处理和还原方法，能够在远端尽可能真实地还原本地会议现场的声场。

本发明提供了一种音频信号的处理和还原方法，包括多个音频信号采集装置分别采集来自音源的音频信号；根据采集的多路音频信号判断每个音频信号采集装置处是否存在音源；根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每路音频信号分别设置处理曲线；利用设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理，并将处理后的多路音频信号进行传输；多个音频信号播放装置分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号。

根据本发明方法的一个实施例，判断每个音频信号采集装置处是否存在音源的步骤包括：将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较以确定每个音频信号采集装置处是否存在音源。

根据本发明方法的另一实施例，将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较以确定每个音频信号采集装置处是否存在音源的步骤包括：将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较；如果一路音频信号低于拾音门限，则确定与一路音频信号对应的音频信号采集装置处无音源，否则，确定与一路音频信号对应的音频信号采集装置处有音源。

根据本发明方法的又一实施例，根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每路音频信号分别设置处理曲线的步骤包括：如果一个音频信号采集装置处有音源，则将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通。

根据本发明方法的再一实施例，利用设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理的步骤包括：如果一个音频信号采集装置处有音源，则将采集的多路音频信号均输入到为一个音频信号采集装置采集的音频信号设置的处理曲线中以获得与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，否则，不对一个音频信号采集装置采集的音频信号作处理，将一个音频信号采集装置采集的音频信号作为与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号。

本发明音频信号的处理和还原方法，通过多通道的音频采集与处理方案，可以尽可能真实地实现视讯通信系统中远端声场的还原。同时，其还利用对应的音频信号处理曲线分别对每路音频信号进行处理以在远端能够对会议现场的音频信号实现更精确和更真实地还原。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种音频信号的处理和还原系统，能够在远端尽可能真实地还原本地会议现场的声场。

本发明还提供了一种音频信号的处理和还原系统，包括多个音频信号采集装置，用于采集来自音源的音频信号；控制平台，用于根据多个音频信号采集装置采集的多路音频信号判断每个音频信号采集装置处是否存在音源，并根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每路音频信号分别设置处理曲线；音频信号处理装置，用于利用控制平台设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理，并将处理后的多路音频信号进行传输；多个音频信号播放装置，用于分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号。

根据本发明系统的一个实施例，控制平台包括：比较模块，用于将多个音频信号采集装置采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较；音源确定模块，用于如果一路音频信号低于拾音门限，则确定与一路音频信号对应的音频信号采集装置处无音源，否则，确定与一路音频信号对应的音频信号采集装置处有音源；曲线设置模块，用于如果一个音频信号采集装置处有音源，则将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通。

根据本发明系统的另一实施例，音频信号处理装置包括：处理模块，用于如果一个音频信号采集装置处有音源，则将采集的多路音频信号均输入到为一个音频信号采集装置采集的音频信号设置的处理曲线中以获得与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，否则，不对一个音频信号采集装置采集的音频信号作处理，将一个音频信号采集装置采集的音频信号作为与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号。

本发明音频信号的处理和还原系统，通过多通道的音频采集与处理方案，可以尽可能真实地实现视讯通信系统中远端声场的还原。同时，其还利用对应的音频信号处理曲线分别对每路音频信号进行处理以在远端能够对会议现场的音频信号实现更精确和更真实地还原。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：

图1是本发明音频信号处理和还原方法的第一实施例的流程示意图。

图2是本发明方法的第四实施例的应用场景示意图。

图3是本发明方法的第五实施例的应用场景示意图。

图4是本发明方法的第六实施例的应用场景示意图。

图5是本发明处理和还原系统的第一实施例的结构示意图。

图6是本发明处理和还原系统的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。

本发明可以应用于视讯通信系统中对远程声场的还原，还可以应用于高清视讯系统中实现多屏高清视讯会议中远端声场精确的还原，真实再现远端会场的实际声场能够让高清视讯会议更真实。

图1是本发明音频信号处理和还原方法的第一实施例的流程示意图。

如图1所示，该实施例包括以下步骤：

S102，多个音频信号采集装置分别采集来自音源的音频信号，其中，音源可以是一个也可以是多个，无论每个音频信号采集装置处是否有音源，每个音频信号采集装置都会采集整个会场的音频信号；

S104，根据采集的多路音频信号分别判断每个音频信号采集装置处是否存在音源；

S106，根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每个采集通道中的音频信号分别设置处理曲线，即，当音频信号采集装置处有或无音源时，为与音频信号采集通道对应的音频信号设置相应的处理曲线；

S108，利用设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理，并将处理后的多路音频信号进行传输，例如，可以通过IP网或移动网络进行信号的传输；

S110，远端或对端的多个音频信号播放装置分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号。

该实施例通过多通道的音频采集与处理方案，可以尽可能真实地实现视讯通信系统中远端声场的还原。同时，其还利用对应的音频信号处理曲线分别对每路音频信号进行处理以在远端能够对会议现场的音频信号实现更精确和更真实地还原。

在本发明方法的第二实施例中，判断每个音频信号采集装置处是否存在音源的步骤包括：由于当音频信号采集装置处存在音源时，对应的音频信号采集装置采集到的音频信号相对于周围不存在音源的音频信号采集装置采集到的音频信号要强，所以，可以将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较，以确定每个音频信号采集装置处是否存在音源。

具体地，可以包括以下步骤：

将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较；

如果某一路音频信号低于拾音门限，则确定与该路音频信号对应的音频信号采集装置处无音源，否则，确定与该路音频信号对应的音频信号采集装置处有音源。

该实施例可以准确地确定某个音频信号采集装置处是否存在音源，以保证音频信号处理的正确性，从而保证了远端声场还原的精确性和真实性。

在本发明方法的第三实施例中，根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每路音频信号分别设置处理曲线的步骤包括：

如果一个音频信号采集装置处有音源，则将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通。

例如，当通过拾音判断出第一个音频信号采集装置处有音源时，可以将第一路音频信号的处理曲线F1(a1，a2，...，an)设置为：与第一路音频信号对应的音频处理系数a1的值最大，其他各路音频信号对应的音频处理系数ai(1＜i＜n+1)随其他音频信号采集装置与第一个音频信号采集装置处音源的距离的远近，其系数的值从小逐渐变大(例如，当第二个音频信号采集装置、第三个音频信号采集装置、...、第n个音频信号采集装置依次远离第1个音频信号采集装置，则，a1＞a2＞a3＞...＞an)。

该实施例确保来自音源的音频信号能够以最大功率输出，音源周围的其他音频信号采集装置采集的音频信号也能够根据音源的真实位置被准确地还原。

在本发明方法的第四实施例中，利用设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理的步骤包括：

如果一个音频信号采集装置处有音源，则将采集的多路音频信号均输入到为一个音频信号采集装置采集的音频信号设置的处理曲线中以获得与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，否则，不对一个音频信号采集装置采集的音频信号作处理，将一个音频信号采集装置采集的音频信号作为与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号。

例如，当通过拾音判断出第一个音频信号采集装置处有音源时，可以将采集的每路音频信号作为参数输入到第一路音频信号的处理曲线F1(a1，a2，...，an)(即，音频算法)中，从而得到处理后的音频信号。

图2是本发明方法的第四实施例的应用场景示意图。

如图2所示，以单音源为例来说明音频信号的还原方法。

如果该单音源位于第一个音频信号采集装置处，则可以将音频采集通道1所对应的音频处理曲线设置为F1(a1，a2，...，an)，将通过n个音频信号采集装置的n个音频采集通道采集得到音频信号fi1、fi2、fi3、...、fin作为音频处理曲线F1(a1，a2，...，an)的输入信号，经音频处理曲线F1处理后的音频输出信号为：

fo1＝F1(a1，a2，...，an；fi1，fi2，fi3，...，fin)；

fo2＝fi2；

fon＝fin。

其中，fon＝fin说明在单音源情况下，该实施例的音频信号还原方法不对第n(n不等于1)个通道的音频信号做类似第1个音频通道的处理，但是，在传输前，对上述1～n个音频通道还都需要进行模数转换和音频编解码等常规处理。

另外，从图2中为第一路音频信号设置的处理曲线F1(a1，a2，...，an)可以看出，与第一路音频信号对应的音频处理系数a1的值最大，其他各路音频信号对应的音频处理系数的值为：a2＞a3＞...＞an，经过F1(a1，a2，...，an)处理后的第一路音频信号的能量保持最大，第二路、第三路、...直至第n路音频信号的能量依次递减。

从该实施例可以看出，将每个音频通道的信号都输入到音源所对应的音频处理曲线中，从而可以使得传输到对端的信号更能体现音源的位置信息，在远端还原出的音频信号将会更真实和精确。

图3是本发明方法的第五实施例的应用场景示意图。

如图3所示，如果每个音频信号采集装置处都存在一个音源，则可以将音频通道1～n的音频信号处理曲线分别设置为F1(a11，a12，...，a1n)，F2(a21，a22，...，a2n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)，将通过n个音频信号采集装置的n个音频采集通道采集得到音频信号fi1、fi2、fi3、...、fin作为音频处理曲线F1(a11，a12，...，a1n)，F2(a21，a22，...，a2n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)的输入信号，经音频处理曲线F1～Fn处理后的音频输出信号为：

fo1＝F1(a11，a12，...，a1n；fi1，fi2，fi3，...，fin)；

fo2＝F2(a21，a22，...，a2n；fi1，fi2，fi3，...，fin)；

fon＝Fn(an1，an2，...，ann；fi1，fi2，fi3，...，fin)。

从图3中可以看出，F1(a11，a12，...，a1n)中的音频处理系数a11的值比a12～a1n大；F2(a21，a22，...，a2n)中的音频处理系数a22的值比a21的值及a23～a2n的值大；依次类推，Fn(an1，an2，...，ann)中的音频处理系数ann的值比an1～an(n-1)的值大。

从图3中为每路音频信号设置的处理曲线F1...Fn可以看出，经F1(a11，a12，...，a1n)处理后第一路音频信号的能量保持最大，第二路、第三路、...直至第n路音频信号的能量依次递减；经F2(a21，a22，...，a2n)处理后的第二路音频信号的能量保持最大，由于第一个音频信号采集装置和第三个音频信号采集装置与第二个音频信号采集装置的距离基本相同，所以经F2(a21，a22，...，a2n)处理后的第一路和第三路音频信号的能量相当，第四路直至第n路音频信号能量依次递减；F3(a31，a32，...，a3n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)的处理与F2(a21，a22，...，a2n)类似。

从该实施例可以看出，当本地存在多个音源时，利用设置的处理曲线分别处理每路音频信号，从而使得对端的音频播放装置能够真实且精确地还原出的会场本地采集的音频信号。

图4是本发明方法的第六实施例的应用场景示意图。

如图4所示，以高清视讯会议双屏会场点对点的会议模式为例来说明音频信号的还原方法。

在双屏会场点对点的会议模式下，每方会场(会场A和会场B)均配置4路麦克风以及4路音箱。在会场A中，4路麦克风从左至右的编号依次为A-1-A至A-2-B，4路音箱从左至右的编号依次为A-1-a至A-2-b；在会场B中，4路麦克风从左至右的编号依次为B-1-A至B-2-B，4路音箱从左至右的编号依次为B-1-a至B-2-b。点对点建立呼叫连接的时候，双方会场的控制平台12对高清视讯终端11及音频信号处理装置13进行控制，分别识别四路音频采集，判断每路麦克风处是否存在音源，并根据麦克风处是否存在音源来为每路麦克风采集的音频信号分别设置处理曲线，控制音频信号处理装置13根据对应的处理曲线来处理麦克风采集的音频信号，再控制音频信号处理装置13将处理后的音频信号传递至对端会场相对应的音箱上，使得双方会场麦克风及音箱实现对应，从而实现音频信号的还原。根据日常会议习惯，双方会场麦克风及音箱的对应关系如下表所示：

会场A	会场B
		A-1-A	B-2-b
A-1-B	B-2-a
		A-2-A	B-1-b
A-2-B	B-1-a
		A-1-a	B-2-B
A-1-b	B-2-A
		A-2-a	B-1-B
A-2-b	B-1-A

表1

在多点会议模式下，控制平台根据呼叫连接关系使得建立呼叫连接的双方屏幕所配置的麦克风与音箱相对应。

图5是本发明处理和还原系统的第一实施例的结构示意图。

如图5所示，该实施例的音频信号还原系统包括：

多个音频信号采集装置21，用于采集来自音源的音频信号，其中，音源可以是一个也可以是多个，无论每个音频信号采集装置处是否有音源，每个音频信号采集装置都会采集整个会场的音频信号；

控制平台22，用于根据多个音频信号采集装置采集的多路音频信号判断每个音频信号采集装置处是否存在音源，并根据每个音频信号采集装置处是否存在音源对每路音频信号分别设置处理曲线，即，当音频信号采集装置处有或无音源时，为与音频信号采集通道对应的音频信号设置相应的处理曲线；

音频信号处理装置23，用于利用控制平台设置的每路音频信号的处理曲线分别对采集的多路音频信号进行处理，并将处理后的多路音频信号进行传输；

多个音频信号播放装置24，用于分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号。

通过多通道的音频采集与处理方案，可以有效地实现视讯通信系统中远端音频信号的还原。同时，其还利用对应的音频信号处理曲线分别对每路音频信号进行处理以在远端能够对会议现场的音频信号实现更精确和更真实地还原。

图6是本发明处理和还原系统的第二实施例的结构示意图。

如图6所示，与图5中的实施例相比，该实施例的还原系统中的控制平台31包括：

比较模块311，用于将多个音频信号采集装置采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较；

音源确定模块312，用于如果一路音频信号低于拾音门限，则确定与一路音频信号对应的音频信号采集装置处无音源，否则，确定与一路音频信号对应的音频信号采集装置处有音源；

曲线设置模块313，用于如果一个音频信号采集装置处有音源，则将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通。

该实施例可以准确地确定某个音频信号采集装置处是否存在音源，以保证音频信号处理的正确性，从而保证了远端声场还原的精确性和真实性。

在本发明还原系统的第三实施例中，该实施例的还原系统中的音频信号处理装置包括：处理模块，用于如果一个音频信号采集装置处有音源，则将采集的多路音频信号均输入到为一个音频信号采集装置采集的音频信号设置的处理曲线中以获得与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，否则，不对一个音频信号采集装置采集的音频信号作处理，将一个音频信号采集装置采集的音频信号作为与一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (5)

1.一种音频信号的处理和还原方法，其特征在于，所述方法包括：

多个音频信号采集装置分别采集来自音源的音频信号；

根据采集的多路音频信号判断每个音频信号采集装置处是否存在音源；

如果一个音频信号采集装置处有音源，则将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通；

如果所述一个音频信号采集装置处有音源，则将采集的多路音频信号均输入到为所述一个音频信号采集装置采集的音频信号设置的处理曲线中以获得与所述一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，否则，不对所述一个音频信号采集装置采集的音频信号作处理，将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号作为与所述一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，并将处理后的多路音频信号进行传输；

多个音频信号播放装置分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号；

其中，如果每个音频信号采集装置处都存在一个音源，则可以将音频通道1～n的音频信号处理曲线分别设置为F1(a11，a12，...，a1n)，F2(a21，a22，...，a2n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)，将通过n个音频信号采集装置的n个音频采集通道采集得到音频信号fi1、fi2、fi3、...、fin作为音频处理曲线F1(a11，a12，...，a1n)，F2(a21，a22，...，a2n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)的输入信号，F1(a11，a12，...，a1n)中的音频处理系数a11的值比a12～a1n大，F2(a21，a22，...，a2n)中的音频处理系数a22的值比a21的值及a23～a2n的值大，依次类推，Fn(an1，an2，...，ann)中的音频处理系数ann的值比an1～an(n-1)的值大。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断每个音频信号采集装置处是否存在音源的步骤包括：

将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较以确定每个音频信号采集装置处是否存在音源。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较以确定每个音频信号采集装置处是否存在音源的步骤包括：

将采集的多路音频信号分别与所述拾音门限进行比较；

如果一路音频信号低于所述拾音门限，则确定与所述一路音频信号对应的音频信号采集装置处无音源，否则，确定与所述一路音频信号对应的音频信号采集装置处有音源。

4.一种音频信号的处理和还原系统，其特征在于，所述系统包括：

多个音频信号采集装置，用于采集来自音源的音频信号；

控制平台，用于根据所述多个音频信号采集装置采集的多路音频信号判断每个音频信号采集装置处是否存在音源，如果一个音频信号采集装置处有音源，则将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通，其中，如果每个音频信号采集装置处都存在一个音源，则可以将音频通道1～n的音频信号处理曲线分别设置为F1(a11，a12，...，a1n)，F2(a21，a22，...，a2n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)，将通过n个音频信号采集装置的n个音频采集通道采集得到音频信号fi1、fi2、fi3、...、fin作为音频处理曲线F1(a11，a12，...，a1n)，F2(a21，a22，...，a2n)，...，Fn(an1，an2，...，ann)的输入信号，F1(a11，a12，...，a1n)中的音频处理系数a11的值比a12～a1n大，F2(a21，a22，...，a2n)中的音频处理系数a22的值比a21的值及a23～a2n的值大，依次类推，Fn(an1，an2，...，ann)中的音频处理系数ann的值比an1～an(n-1)的值大；

音频信号处理装置，用于如果所述一个音频信号采集装置处有音源，则将采集的多路音频信号均输入到为所述一个音频信号采集装置采集的音频信号设置的处理曲线中以获得与所述一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，否则，不对所述一个音频信号采集装置采集的音频信号作处理，将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号作为与所述一个音频信号采集装置对应的处理后的音频信号，并将处理后的多路音频信号进行传输；

多个音频信号播放装置，用于分别接收对应的音频信号，并播放接收到的音频信号。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制平台包括：

比较模块，用于将所述多个音频信号采集装置采集的多路音频信号分别与拾音门限进行比较；

音源确定模块，用于如果一路音频信号低于所述拾音门限，则确定与所述一路音频信号对应的音频信号采集装置处无音源，否则，确定与所述一路音频信号对应的音频信号采集装置处有音源；

曲线设置模块，用于如果一个音频信号采集装置处有音源，则将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为与音频采集通道相关的函数，否则，将所述一个音频信号采集装置采集的音频信号的处理曲线设置为直通。

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