CN105577909A - 一种消噪方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消噪方法及装置,其中消噪方法包括:用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号;分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号;以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。实施本发明,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
Description
技术领域
本发明涉及声信号处理技术领域,尤其是涉及一种消噪方法及装置。
背景技术
在终端通信技术应用日益普及的背景下,提高终端语音通话的质量成为一个研究热点。基于双麦克风的消噪技术已经广泛应用于手机等移动终端。这种技术在设计上,将两个麦克风安置在终端的机身上,其中一个设置为主麦,一个设置为副麦。如图1所示,主麦位于终端的下端,副麦位于终端的上端。在手持终端通话时,主麦离使用者的嘴部较近,副麦离使用者的嘴部较远,由于声音指数型衰减的传播特性,主麦所采集到的声波信号包含了语音信号和噪声信号,,副麦所采集到的声波信号里包含了噪声信号和少量的语音信号,主麦和副麦所采集到的噪声信号较接近,而语音信号存在较大差异。把主麦采集到的信号与副麦采集到的信号做一个差分放大处理或数字信号处理,可以达到一个较好的消除噪声信号的效果。
但上述消噪方法受制于终端机身的物理空间,主副麦的距离难以扩展,使得主麦采集到的信号与副麦采集到的信号之间的语音信号差异性不够大,最终影响了消噪效果。
发明内容
本发明实施例提供一种消噪方法及装置,可以进一步提高主副麦的语音信号的差异性,增强消噪效果。
本发现一方面提供了一种消噪方法,包括:
用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号;
分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号;
以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
本发明另一方面还提供了一种消噪装置,包括:
声信号采集模块,用于用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号;
信号预处理模块,用于分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号;
消噪模块,用于以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
通过用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号,分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号,以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理得到输出信号;由于外接拾音设备的麦克风与其相连接的终端设备的麦克风物理距离较远,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有基于双麦克风的消噪技术的结构示例图;
图2是本发明实施例提供的一种消噪方法的流程示意图;
图3是本发明实施例提供的另一种消噪方法的流程示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种消噪方法的流程示意图;
图5是本发明实施例提供的另一种消噪方法的流程示意图;
图6为本发明实施例提供的一种消噪装置的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的声信号采集模块的一个实施例的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的信号预处理模块的一个实施例的结构示意图;
图9为本发明实施例提供的第一预处理单元的一个实施例的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的第二预处理单元的一个实施例的结构示意图;
图11为本发明实施例提供的第三预处理单元的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种消噪方法及装置,可提高终端在语音通话时的通话音质效果。下面结合附图分别进行详细说明。
请参见图2,为本发明实施例提供的一种消噪方法的流程示意图,该方法可包括以下步骤S201-S203。
步骤S201,用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号。
作为一种可选的实施方式,外接拾音设备可以是耳麦、麦克风、手机、平板电脑等携带至少一个麦克风的设备,终端设备可以是手机、平板电脑等自身带至少一个麦克风且支持语音通信的终端设备,所述的连接可以是有线连接或者Wi-Fi、蓝牙等方式的无线连接。在语音通话场景下,外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的每一个麦克风都将保持工作状态,每一个麦克风对其自身所处环境附近的声波信号进行采集,形成一束对应于该麦克风的声波信号。
步骤S202,分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号。
作为一种可选的实施方式,每一束所述声波信号包含至少一帧信号,同一束所述声波信号中的帧与帧之间按采集时间先后顺序排列。对需确定主路信号与副路信号的所述所采集到的声波信号的当前帧而言,可以通过分析该当前帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,或者通过分析位于该当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,或者通过联合分析该当前帧及位于该当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。具体的,可以提取出每一束所述所采集到的声波信号的待分析的帧,并计算待分析的帧的信噪比,以信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
步骤S303,以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
作为一种可选的实施方式,时序上对齐所述主路信号与所述副路信号,所述主路信号与所述副路信号之间完成一阶差分放大运算,以该运算结果作为输出信号输出。
本发明实施例提供的一种消噪方法,利用与终端设备相连接的外接拾音设备一起完成环境的声波信号的采集、分析和运算输出,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
请参见图3,为本发明实施例提供的另一种消噪方法的流程示意图;该方法可包括以下步骤:S301-S306。
S301,用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号。
作为一种可选的实施方式,终端设备可以是常见的手机,终端设备自身可以携带一个麦克风或者两个及两个以上的麦克风,与终端设备相连接的外接拾音设备可以是常见的耳麦,外接拾音设备可携带一个麦克风或者两个及两个以上的麦克风。例如,手机上有麦克风1、麦克风2,耳麦上有麦克风3,在手机处于语音通话状态时一共有3个麦克风同时采集各自周边环境的声波信号,形成3束声波信号。每一束声波信号的采集形成以帧为单位,各帧之间的排列顺序与其采集形成的时间顺序一致,所有帧的信号长度相等。一帧信号可表示为sn(k)的形式,其中下标n为非负整数且n可取0,1,2,…,n标识该帧在该束声波信号中的采集形成顺序,显然当n=0时表示这是首帧;而k的取值范围也为非负整数且k可取0,1,2,…,K-1,K为一帧的信号长度。在这里,用sn(k)、hn(k)和fn(k)来表示麦克风1、麦克风2和麦克风3所采集形成的3束声波信号。
S302,确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系。
作为一种可选的实施方式,建立所述采集到的声波信号与麦克风的映射关系表,该表记录了每一束声波信号与每一个麦克风的一一对应关系。例如,S301中的sn(k)对应麦克风1,hn(k)对应麦克风2,fn(k)对应麦克风3。
S303,提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧。
作为一种可选的实施方式,提取出每一束所述所采集到的当前帧。具体的,以sn(k)为例,若当前最新采集到的为s3(k),则提取出s3(k),即提取出第4帧,同样的,对于麦克风2和麦克风3,因为3个麦克风在时间上是同步采集的,所以对应的h3(k)和f3(k)也将被提取出来。
S304,计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比。
作为一种可选的实施方式,可通过计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比来定量衡量当前帧的语音通话音质。例如S303中已提取出的s3(k)、h3(k)和f3(k)分别完成各自的信噪比计算得到SNR[s3(k)]、SNR[h3(k)]和SNR[f3(k)]这3个数值结果。
S305,以信噪比计算结果来确定主麦和主路信号、副麦和副路信号。
作为一种可选的实施方式,以信噪比计算结果来确定主麦和主路信号、副麦和副路信号,以信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。例如,若SNR[h3(k)]是本次计算结果中的最大值,则以h3(k)该帧作为当前帧里的主路信号,对应的麦克风2为主麦,SNR[s3(k)]是本次计算结果中的最小值,则以s3(k)作为当前帧里的副路信号,对应的麦克风1为副麦。可选择的,所述主麦和副麦一旦确定后,可以在后续的预设帧数内保持该结果不变,以减少频繁运算带来的资源消耗。比如麦克风2和麦克风1被确定是当前帧时刻下的主麦和副麦,可选择在当前帧之后的连续3帧内,均以麦克风2和麦克风1作为这3帧的主麦和副麦,即在接下来的这3帧范围内,主路信号和副路信号分别是为h4(k)和s4(k)、h5(k)和s5(k)、h6(k)和s6(k)。
S306,以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
作为一种可选的实施方式,对已确定的当前帧下的主路信号和副路信号,时序上对齐所述主路信号与所述副路信号,具体的,h3(0)对齐s3(0),h3(1)对齐s3(1),以此类推,h3(k)和s3(k)之间完成一阶差分放大运算,以该运算结果作为输出信号输出。
本发明实施例提供一种消噪方法,利用与终端设备相连接的外接拾音设备一起完成环境的声波信号的采集,通过提取、分析每一束声波信号的当前帧来确定每一轮待确定的主路信号与副路信号,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
请参见图4,为本发明实施例提供的又一种消噪方法的流程示意图;该方法可包括以下步骤:S401-S407。
S401,用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号。
S402,确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系。
本实施例的步骤S401-步骤S402可以参见图3所示实施例的步骤S301-步骤S302,在此不赘述。
S403,提取出每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧。
作为一种可选的实施方式,提取出每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧。具体的,以sn(k)为例,若当前最新采集到的为s3(k),预设帧数为2,则提取出s1(k)和s2(k),即提取出当前帧s3(k)之前的2帧,s1(k)和s2(k),同样的,对于麦克风2和麦克风3,因为3个麦克风在时间上是同步采集的,所以对应的h1(k)和h2(k)、f1(k)和f2(k)也将被提取出来。显然的,如果当前帧是首帧,即当前帧的下标n值为0,则本步骤所提取到的帧为空帧;如果位于当前帧之前存在的帧数小于预设帧数,则将提取出所有位于当前帧之前存在的帧。
S404,判断当前帧是否为首帧,若结果为是,执行S405a,若结果为否,执行S405b。
作为一种可选的实施方式,可以直接判断当前帧的标记状态是否标记为首帧,或者通过检测步骤S403中所提取的所述位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧是否为空帧来判断出当前帧是否为首帧。
S405a,提取并计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比。
作为一种可选的实施方式,若步骤S404中判断当前帧为首帧,则提取并计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比。例如,sn(k)的首帧s0(k)被提取出来,同样的,麦克风2和麦克风3所对应的h0(k)和f0(k)也被提取出来。参照步骤S304,分别完成各自的信噪比计算得到SNR[s0(k)]、SNR[h0(k)]和SNR[f0(k)]这3个数值结果。
S405b,计算每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比。
作为一种可选的实施方式,若步骤S404中判断的当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比。具体的,以步骤S403中的情况为例,s1(k)和s2(k)、h1(k)和h2(k)、f1(k)和f2(k)将在本步骤中执行信噪比计算。计算s1(k)、s2(k)的信噪比得到SNR[s1(k)]、SNR[s2(k)],并进一步算出SNR[s1(k)]和SNR[s2(k)]的均值,记为MV[s3(k)],以MV[s3(k)]作为麦克风1对应的所采集到的信号在当前帧的最终信噪比计算结果;同样的,可以得到麦克风2和麦克风3的相应的本步骤的计算结果,MV[h3(k)]和MV[f3(k)]。
S406,以该信噪比计算结果来确定主麦和主路信号、副麦和副路信号。
作为一种可选的实施方式,以信噪比计算结果来确定主麦和主路信号、副麦和副路信号,以信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。若本步骤是由步骤S405a转入的,可直接参照步骤S305处理;若本步骤是由步骤S405b转入的,则本步骤中所述信噪比计算结果指的是步骤S405b所述最终信噪比计算结果。对于由步骤S405b转入的情况,例如,若MV[h3(k)]是本次计算结果中的最大值,则以h3(k)该帧作为当前帧里的主路信号,对应的麦克风2为主麦,MV[s3(k)]是本次计算结果中的最小值,则以s3(k)作为当前帧里的副路信号,对应的麦克风1为副麦。可选择的,所述主麦和副麦一旦确定后,可以在后续的预设帧数内保持该结果不变,以减少频繁运算带来的资源消耗。比如麦克风2和麦克风1被确定是当前帧时刻下的主麦和副麦,可选择在当前帧之后的连续3帧内,均以麦克风2和麦克风1作为这3帧的主麦和副麦,即在接下来的这3帧范围内,主路信号和副路信号分别是为h4(k)和s4(k)、h5(k)和s5(k)、h6(k)和s6(k)。
S407,以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
本实施例的步骤S407可以参见图3所示实施例的步骤S306,在此不赘述。
本发明实施例提供一种消噪方法,利用与终端设备相连接的外接拾音设备一起完成环境的声波信号的采集,通过提取、分析每一束声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧来确定每一轮待确定的主路信号与副路信号,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
请参见图5,为本发明实施例提供的又一种消噪方法的流程示意图;该方法可包括以下步骤:S501-S507。
S501,用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号。
S502,确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系。
本实施例的步骤S401-步骤S402可以参见图3所示实施例的步骤S301-步骤S302,在此不赘述。
S503,提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧。
作为一种可选的实施方式,提取出每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧。具体的,以sn(k)为例,若当前最新采集到的为s3(k),预设帧数为2,则提取出s1(k)、s2(k)和s3(k),即提取出当前帧s3(k)及其之前的2帧,同样的,对于麦克风2和麦克风3,因为3个麦克风在时间上是同步采集的,所以对应的h1(k)、h2(k)和h3(k)、f1(k)以及f2(k)和f3(k)也将被提取出来。显然的,如果当前帧是首帧,即当前帧的下标n值为0,则本步骤所提取到的帧只有首帧;如果位于当前帧之前存在的帧数小于预设帧数,则将提取出当前帧以及所有位于当前帧之前存在的帧。
S504,判断当前帧是否为首帧,若结果为是,执行S505a,若结果为否,执行S505b。
本实施例的步骤S504可以参见图4所示实施例的步骤S404,在此不赘述。
S505a,计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比。
作为一种可选的实施方式,若步骤S504中判断当前帧为首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比。例如,麦克风1、麦克风2和麦克风3此处所对应的当前帧分别为s0(k)、h0(k)和f0(k),参照步骤S304,分别完成各自的信噪比计算得到SNR[s0(k)]、SNR[h0(k)]和SNR[f0(k)]这3个数值结果。
S505b,计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比。
作为一种可选的实施方式,若步骤S504中判断的当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比。具体的,以步骤S503中的情况为例,s1(k)、s2(k)和s3(k),h1(k)、h2(k)和h3(k),f1(k)、f2(k)和f3(k)将在本步骤中执行信噪比计算。计算s1(k)、s2(k)和s3(k)的信噪比得到SNR[s1(k)]、SNR[s2(k)]和SNR[s3(k)],并进一步算出SNR[s1(k)]、SNR[s2(k)]和SNR[s3(k)]这三者的均值,记为MV[s3(k)],以MV[s3(k)]作为麦克风1对应的所采集到的信号在当前帧的最终信噪比计算结果;同样的,可以得到麦克风2和麦克风3的相应的本步骤的计算结果,MV[h3(k)]和MV[f3(k)]。
S506,以该信噪比计算结果来确定主麦和主路信号、副麦和副路信号。
作为一种可选的实施方式,以信噪比计算结果来确定主麦和主路信号、副麦和副路信号,以信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。若本步骤是由步骤S505a转入的,可直接参照步骤S305处理;若本步骤是由步骤S505b转入的,则本步骤中所述信噪比计算结果指的是步骤S505b所述最终信噪比计算结果。本步骤可参照步骤S406的描述,在此不赘述。
S507,以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
本实施例的步骤S507可以参见图3所示实施例的步骤S306,在此不赘述。
本发明实施例提供一种消噪方法,利用与终端设备相连接的外接拾音设备一起完成环境的声波信号的采集,通过提取、分析每一束声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧来确定每一轮待确定的主路信号与副路信号,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
下面将结合附图6-附图11,对本发明实施例提供的一种消噪装置进行详细介绍。需要说明的是,附图6-附图11所示的装置,用于执行本发明图2-图5所示实施例的方法,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,具体技术细节未揭示的,请参照本发明图2-图5所示的实施例。
请参见图6,为本发明实施例提供的一种消噪装置的结构示意图;该装置可包括:声信号采集模块101、信号预处理模块102和消噪模块103。
声信号采集模块101,用于用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号。
作为一种可选的实施方式,外接拾音设备可以为耳麦、麦克风、手机、平板电脑等携带至少一个麦克风的设备,终端设备可以为手机、平板电脑等自身带至少一个麦克风且支持语音通信的终端设备,所述的连接可以是有线连接或者WiFi、蓝牙等方式的无线连接。在语音通话场景下,外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的每一个麦克风都将保持工作状态,每一个麦克风对其自身所处环境附近的声波信号进行采集,形成一束对应于该麦克风的声波信号。
信号预处理模块102,用于分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号。
作为一种可选的实施方式,每一束所述声波信号包含至少一帧信号,同一束所述声波信号中的帧与帧之间按采集时间先后顺序排列。对需确定主路信号与副路信号的所述所采集到的声波信号的当前帧而言,可以通过分析该当前帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,或者通过分析位于该当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,或者通过联合分析该当前帧及位于该当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。具体的,可以提取出每一束所述所采集到的声波信号的待分析的帧,并计算待分析的帧的信噪比,以信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
消噪模块103,用于以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
作为一种可选的实施方式,时序上对齐所述主路信号与所述副路信号,所述主路信号与所述副路信号之间完成一阶差分放大运算,以该运算结果作为输出信号输出。
下面将结合附图7-附图11,分别对图6所示的声信号采集模块101和信号预处理模块102的结构和功能进行详细介绍。
请参见图7,为本发明实施例提供的声信号采集模块101的一个实施例的结构示意图;该声信号采集模块101可包括:第一采集单元1011、第二采集单元1012和声信号形成单元1013。
第一采集单元1011,,用于所述外接拾音设备包括带至少一个可用于采集所述声波信号的麦克风的设备。
第二采集单元1012,用于所述终端设备包括至少一个可用于采集所述声波信号的麦克风。
声信号形成单元1013,用于每一个所述麦克风采集形成一束声波信号。
本发明实施例中,每一束声波信号的采集形成以帧为单位,各帧之间的排列顺序与其采集形成的时间顺序一致,所有帧的信号长度相等。一帧信号可表示为sn(k)的形式,其中下标n为非负整数且n可取0,1,2,…,n标识该帧在该束声波信号中的采集形成顺序,显然当n=0时表示这是首帧;而k的取值范围也为非负整数且k可取0,1,2,…,K-1,K为一帧的信号长度。例如,第一采集单元1011包含麦克风1,第二采集单元1012包含麦克风2和麦克风3,在这里,用sn(k)、hn(k)和fn(k)来表示麦克风1、麦克风2和麦克风3经声信号形成单元1013处理后得到的3束声波信号。
请参见图8,为本发明实施例提供的信号预处理模块102的一个实施例的结构示意图;该信号预处理模块102可包括:第一预处理单元1021、第二预处理单元1022和第三预处理单元1023。
第一预处理单元1021,用于通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。
第二预处理单元1022,用于通过分析所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。
第三预处理单元1023,用于通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。
本发明实施例中,若以第一预处理单元1021作为信号预处理模块102的全部组成,则可用于执行图3所示的实施例的方法;若以第一预处理单元1022作为信号预处理模块102的全部组成,则可用于执行图4所示的实施例的方法;若以第一预处理单元1023作为信号预处理模块102的全部组成,则可用于执行图5所示的实施例的方法;以上相应的构成了本发明实施例提供三种可行的实施方式。
在第一种可行的实施方式中,以第一预处理单元1021作为信号预处理模块102的全部组成,执行图3所示的实施例的方法。该实施方式中,第一预处理单元1021的具体结构可如图9所示:
请参见图9,为本发明实施例提供的第一预处理单元1021的一个实施例的结构示意图;该第一预处理单元1021可包括:第一确定子单元10211、第一提取子单元10212、第一计算子单元10213和第一判断子单元10214。
第一确定子单元10211,用于确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系。
在本发明实施例中,以sn(k)对应麦克风1,hn(k)对应麦克风2,fn(k)对应麦克风3。
第一提取子单元10212,用于提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧。
在本发明实施例中,具体的,以sn(k)为例,若当前最新采集到的为s3(k),则提取出s3(k),即提取出第4帧,同样的,对于麦克风2和麦克风3,因为3个麦克风在时间上是同步采集的,所以对应的h3(k)和f3(k)也将被提取出来。
第一计算子单元10213,用于计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比。
在本发明实施例中,用已提取出的s3(k)、h3(k)和f3(k)分别完成各自的信噪比计算得到SNR[s3(k)]、SNR[h3(k)]和SNR[f3(k)]这3个数值结果。
第一判断子单元10214,用于以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
在本发明实施例中,若SNR[h3(k)]是本次计算结果中的最大值,则以h3(k)该帧作为当前帧里的主路信号,对应的麦克风2为主麦,SNR[s3(k)]是本次计算结果中的最小值,则以s3(k)作为当前帧里的副路信号,对应的麦克风1为副麦。可选择的,所述主麦和副麦一旦确定后,可以在后续的预设帧数内保持该结果不变,以减少频繁运算带来的资源消耗。比如麦克风2和麦克风1被确定是当前帧时刻下的主麦和副麦,可选择在当前帧之后的连续3帧内,均以麦克风2和麦克风1作为这3帧的主麦和副麦,即在接下来的这3帧范围内,主路信号和副路信号分别是为h4(k)和s4(k)、h5(k)和s5(k)、h6(k)和s6(k)。
在第二种可行的实施方式中,以第二预处理单元1022作为信号预处理模块102的全部组成,执行图4所示的实施例的方法。该实施方式中,第二预处理单元1022的具体结构可如图10所示:
请参见图10,为本发明实施例提供的第二预处理单元1022的一个实施例的结构示意图;该第二预处理单元1022可包括:第二确定子单元10221、第二提取子单元10222、第二综合预处理子单元10223。
第二确定子单元10221,用于确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系。
所述第二确定子单元10221的处理过程可参见图9所示的第一确定子单元10211,在此不赘述。
第二提取子单元10222,用于提取出每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧。
在本发明实施例中,具体的,以sn(k)为例,若当前最新采集到的为s3(k),预设帧数为2,则提取出s1(k)和s2(k),即提取出当前帧s3(k)之前的2帧,s1(k)和s2(k),同样的,对于麦克风2和麦克风3,因为3个麦克风在时间上是同步采集的,所以对应的h1(k)和h2(k)、f1(k)和f2(k)也将被提取出来。显然的,如果当前帧是首帧,即当前帧的下标n值为0,则本步骤所提取到的帧为空帧;如果位于当前帧之前存在的帧数小于预设帧数,则将提取出所有位于当前帧之前存在的帧。
第二综合预处理子单元10223,用于若检测到当前帧为首帧,则提取并计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号;若检测到当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
在本发明实施例中,可以直接判断当前帧的标记状态是否标记为首帧,或者通过检测所提取的所述位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧是否为空帧来判断出当前帧是否为首帧。若检测到当前帧为首帧,sn(k)的首帧s0(k)被提取出来,同样的,麦克风2和麦克风3所对应的h0(k)和f0(k)也被提取出来,并分别完成各自的信噪比计算得到SNR[s0(k)]、SNR[h0(k)]和SNR[f0(k)]这3个数值结果,并以该数值结果的最大值SNR[h0(k)]所对应的h0(k)作为当前帧里的主路信号,对应的麦克风2为主麦,最小值SNR[s0(k)]所对应的s0(k)作为当前帧里的副路信号,对应的麦克风1为主麦。若检测到当前帧不是首帧,s1(k)和s2(k)、h1(k)和h2(k)、f1(k)和f2(k)将在本步骤中执行信噪比计算。计算s1(k)、s2(k)的信噪比得到SNR[s1(k)]、SNR[s2(k)],并进一步算出SNR[s1(k)]和SNR[s2(k)]的均值,记为MV[s3(k)],以MV[s3(k)]作为麦克风1对应的所采集到的信号在当前帧的最终信噪比计算结果;同样的,可以得到麦克风2和麦克风3的相应的本步骤的计算结果,MV[h3(k)]和MV[f3(k)]。若MV[h3(k)]是本次计算结果中的最大值,则以h3(k)该帧作为当前帧里的主路信号,对应的麦克风2为主麦,MV[s3(k)]是本次计算结果中的最小值,则以s3(k)作为当前帧里的副路信号,对应的麦克风1为副麦。可选择的,所述主麦和副麦一旦确定后,可以在后续的预设帧数内保持该结果不变,以减少频繁运算带来的资源消耗。比如麦克风2和麦克风1被确定是当前帧时刻下的主麦和副麦,可选择在当前帧之后的连续3帧内,均以麦克风2和麦克风1作为这3帧的主麦和副麦,即在接下来的这3帧范围内,主路信号和副路信号分别是为h4(k)和s4(k)、h5(k)和s5(k)、h6(k)和s6(k)。
在第三种可行的实施方式中,以第三预处理单元1023作为信号预处理模块102的全部组成,执行图5所示的实施例的方法。该实施方式中,第三预处理单元1023的具体结构可如图11所示:
请参见图11,为本发明实施例提供的第三预处理单元1023的一个实施例的结构示意图;该第三预处理单元1023可包括:第三确定子单元10231、第三提取子单元10232、第三综合预处理子单元10233。
第三确定子单元10231,用于确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系。
所述第三确定子单元10231的处理过程可参见图9所示的第一确定子单元10211,在此不赘述。
第三提取子单元10232,用于提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧。
在本发明实施例中,具体的,以sn(k)为例,若当前最新采集到的为s3(k),预设帧数为2,则提取出s1(k)、s2(k)和s3(k),即提取出当前帧s3(k)及其之前的2帧,同样的,对于麦克风2和麦克风3,因为3个麦克风在时间上是同步采集的,所以对应的h1(k)、h2(k)和h3(k)、f1(k)、f2(k)和f3(k)也将被提取出来。显然的,如果当前帧是首帧,即当前帧的下标n值为0,则本步骤所提取到的帧只有首帧;如果位于当前帧之前存在的帧数小于预设帧数,则将提取出当前帧以及所有位于当前帧之前存在的帧。
第三综合预处理子单元10233,用于若检测到当前帧为首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号;若检测到当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
在本发明实施例中,与图10所示的第二综合预处理子单元10223的区别在于,若检测到当前帧不是首帧,计算每一束所述所采集到的声波信号的信噪比时,除了所述第二综合预处理子单元10223位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧需执行计算以外,还包含了当前帧本身的计算,以当前帧的信噪比计算结果以及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的计算结果的均值作为最终信噪比计算结果去判断主路信号与主麦、副路信号与副麦,其他处理细节可参见图10所示的第二综合预处理子单元10223,在此不赘述。
通过上述图6-图11所示实施例的描述,本发明实施例利用与终端设备相连接的外接拾音设备一起完成环境的声波信号的采集,通过提取、分析每一束声波信号的当前帧和/或位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧确定每一轮待确定的主路信号与副路信号,使得最终确定的主路信号与副路信号在保持噪声信号接近的同时,语音信号存在更大的差异性,能获得更好的消噪效果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (14)
1.一种消噪方法,其特征在于,包括:
用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号;
分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号;
以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,包括:
所述外接拾音设备包括至少一个用于采集所述声波信号的麦克风;
所述终端设备包括至少一个用于采集所述声波信号的麦克风;
每一个所述麦克风采集形成一束声波信号。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号,包括:
通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧来确定当前帧的主路信号与副路信号;或
通过分析所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号;或
通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,包括:
确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系;
提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧;
计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比;
以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述通过分析所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,包括:
确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系;
提取出每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧;
若检测到当前帧为首帧,则提取并计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号;
若检测到当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
6.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号,包括:
确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系;
提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧;
若检测到当前帧为首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号;
若检测到当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,所述以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出,包括:时序上对齐所述主路信号与所述副路信号,所述主路信号与所述副路信号之间完成一阶差分放大运算,以该运算结果作为输出信号输出。
8.一种消噪装置,其特征在于,包括:
声信号采集模块,用于用外接拾音设备以及和该外接拾音设备相连接的终端设备的麦克风来采集环境的声波信号;
信号预处理模块,用于分析所采集到的声波信号确定主路信号与副路信号;
消噪模块,用于以主路信号和副路信号作为输入信号进行消噪处理,将消噪处理结果作为输出信号输出。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述声信号采集模块包括;
第一采集单元,用于所述外接拾音设备包括至少一个用于采集所述声波信号的麦克风;
第二采集单元,用于所述终端设备包括至少一个用于采集所述声波信号的麦克风;
声信号形成单元,用于每一个所述麦克风采集形成一束声波信号。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述信号预处理模块包括:
第一预处理单元,用于通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧来确定当前帧的主路信号与副路信号;
第二预处理单元,用于通过分析所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号;
第三预处理单元,用于通过分析所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的帧来确定当前帧的主路信号与副路信号。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第一预处理单元包括:
第一确定子单元,用于确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系;
第一提取子单元,用于提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧;
第一计算子单元,用于计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比;
第一判断子单元,用于以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
12.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第二预处理单元包括:
第二确定子单元,用于确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系;
第二提取子单元,用于提取出每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧;
第二综合预处理子单元,用于若检测到当前帧为首帧,则提取并计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号;若检测到当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
13.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第三预处理单元包括:
第三确定子单元,用于确定所述外接拾音设备的所述麦克风和所述终端设备的所述麦克风与所述采集到的声波信号之间的对应关系;
第三提取子单元,用于提取出每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧;
第三综合预处理子单元,用于若检测到当前帧为首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号;若检测到当前帧不是首帧,则计算每一束所述所采集到的声波信号的当前帧及位于当前帧之前的包含预设帧数的信号帧的信噪比,以该信噪比计算结果的最大值所对应的麦克风为主麦,该主麦所对应的当前帧为主路信号,以该信噪比计算结果的最小值所对应的麦克风为副麦,该副麦所对应的当前帧为副路信号。
14.如权利要求8-13所述的装置,其特征在于,所述消噪模块具体用于:
时序上对齐所述主路信号与所述副路信号,所述主路信号与所述副路信号之间完成一阶差分放大运算,以该运算结果作为输出信号输出。
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