CN105611461A - 前端设备语音应用系统的噪声抑制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前端设备语音应用系统的噪声抑制方法，应用于连接到声音输出设备的前端设备，包括：声音输入设备采集环境声，前端设备根据采集到的环境声得到环境噪声的声音强度作为环境噪声阈值并进行保存；将实时输入的声音与保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，断开与声音输出设备的连接；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，使得与声音输出设备的连接导通。本发明还公开了对应方法的装置及系统，本发明的语音开启及关闭整个过程中由IPC自动控制，无需用户干预；能够使得音箱对各类外界环境有良好的抗干扰能力，待机状态下不输出噪声。

Description

前端设备语音应用系统的噪声抑制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及语音处理领域，尤其涉及前端设备语音应用系统的噪声抑制方法、装置及系统。

背景技术

前端设备在智能交通业务中的一个典型应用就是交警在控制中心利用前端设备对交通现场进行监控，并利用前端设备控制室外音箱对违停违章车辆进行现场喊话，维持秩序。现有技术中，交警控制中心通过网线与前端设备相连，如图1所示，前端设备与诸如室外大功率有源音箱这样的声音输出设备相连，实现控制中心对交通现场的远程指挥。

室外有源音箱一般有自动增益调整功能，对于音箱音频信号线输入的微小信号都有放大作用，而前端设备与音箱相连的音频传输线较长，一般为5～6米，极易受到周边噪音源(例如大功率强电设备的电磁辐射、雷雨天气的电磁感应等)的干扰，这些微弱干扰进入室外有源音箱就会使得音箱发出沙沙噪声，当音箱有语音通讯时，这些沙沙声会被语音信号覆盖而无明显影响，但是当音箱处于待机状态时，会对周边环境产生噪音污染。

另外，在低成本前端设备中，为了满足音频端口防浪涌功能需求和减少PCB板设计层数来降成本等要求，往往将音频信号参考平面合入数字信号参考平面，这样不可避免地使得前端设备设备即使无音频信号输出，其音频传输线上也始终带有微小的数字回流干扰噪声，进一步通过室外有源音箱造成噪声污染。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，现提供一种方法，避免在声音输入设备待机的情况下产生过多的噪音。

一种前端设备语音应用系统的噪声抑制方法，应用于连接到声音输入设备以及声音输出设备的前端设备，包括：

在声音输入设备获取环境噪声后，前端设备根据环境噪声的声音强度得到环境噪声阈值进行保存；

前端设备在保存环境噪声阈值之后，将声音输入设备实时输入的声音与所保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，前端设备断开声音输入设备与声音输出设备的连接；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，前端设备导通声音输入设备与声音输出设备的连接。

其中环境声是指无人讲话的所述声音输入设备所处的现场环境中采集的一段语音数据，其中语音数据的采集时间为预设值。用户可以根据经验值确定采集时间。当所应用的环境发生变化时，需要重新采集环境声，并确定相应的环境噪声阈值。

通过应用本发明的方法，前端设备能够自动识别是否有有效语音输入。当控制室不向现场喊话或者忘记关闭语音对讲功能时，前端设备关闭语音输出，断开前端设备与音箱的连接；当控制室开启语音对讲，对交通现场进行喊话时，前端设备开启语音输出，导通前端设备与音箱的连接，进行远程语音对讲。整个过程中由前端设备自动控制，无需用户干预，操作智能且方便用户，可以防止用户忘记关闭语音对讲功能而带来的信息泄露；使得音箱对各类外界环境有良好的抗干扰能力，待机状态下不输出噪音。

其中，前端设备到声音输出设备的连接通过开关电路实现，开关电路包括继电器以及通断器。声音输出设备的音频输入端以及声音输入设备的音频输出端分别连接到继电器的一对常开触点，声音输出设备的接地端以及声音输入设备的接地端分别连接到继电器的一对常开触点，继电器的供电回路中连接有通断器，所述通断器与前端设备连接，用以根据前端设备的导通连接信号以及断开连接信号进行对应地导通继电器供电回路的导通及断开。

由于室外使用的大功率音箱输入的电压较高，而前端设备则输出为低电压，因此可以采用继电器来实现低压电路对高压电路的控制。通过本发明的这种继电器连接方式，当前端设备输出断开连接信号时，通断器会切断对继电器的控制端的电路供电，从而在消除噪音的同时，减少对继电器的电路供电，起到省电的作用。

进一步而言，环境噪声阈值通过获取单帧语音强度均值来得到，相应地，对实时输入的声音通过计算出单帧语音强度均值来与所得的环境噪声阈值进行比较；其中，单帧语音强度均值为经过分帧加窗处理得到语音帧后求得的单帧语音帧的语音强度均值；

环境噪声阈值的获取方法包括：在获取环境噪声的单帧语音强度均值后，对若干语音帧求单帧语音强度均值的平均值，得到环境噪声强度平均值；环境噪声强度平均值加上置信值，得到环境噪声阈值。

分帧加窗处理可采用现有的窗函数实现，例如矩形窗、Haming窗等等。由于语音信号具有瞬时性的特点，因此通过求取单帧的语音强度平均值可以得到一个较短时间内的语音强度，但有可能一个语音帧只是一个音节的时间，还不能准确反映整体情况下的语音强度，因此还要对多帧语音帧的语音强度平均值，可以得到一段较长时间内的语音强度。而在求取多帧语音帧的环境噪声强度平均值过程中，为了去掉一些异常数据，因此需要去掉单帧语音强度均值最大和最小的若干帧，具体去除的帧数可以由用户根据经验值确定。

以上的这种环境噪声阈值确定方法，可以较为准确地反映环境噪声，提高人声与环境噪声之间的区分准确性，从而在无人讲话或讲话声极小的情况下关闭声音输出设备。

具体而言，环境噪声阈值的获取过程中以及实时输入的声音单帧语音强度均值计算方式为，将每一帧语音中的语音强度值进行累加，将累加所得的语音总能量开N次方根，其中N为大于1的整数，并将开N次方根后的数值乘以10的n次方来得到单帧语音强度均值，其中n为大于或等于1的整数。

由于单帧语音帧的语音强度数值极大，在后续比较时处理速度较慢，因此通过开N次方根来将数值的量级进行减少，有利于提高比较的速度，但是开N次方根后，存在非整数的情况，也会对计算速度存在影响，因此通过乘以10的n次方，并舍去小数点后的若干位来得到整数，另外由于开N次方根后数值位数变小，导致原本相差较大的两个数值之间差异被缩小了，对准确性造成一定的影响。为了使准确性与计算效率之间进行折中，通过乘以10的n次方来适当扩大差异，以提高准确性。因此N和n的取值根据语音帧的数值来决定。

进一步而言，所述声音输出设备为有源声音输入设备，噪声抑制方法还包括：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，断开声音输出设备的电源。

声音输出设备在很多应用场景下需要大功率播放，例如室外喊话等等，因此为有源声音输出设备，例如有源音箱，这类声音输出设备极易受到周边噪音源(例如大功率强电设备的电磁辐射、雷雨天气的电磁感应等)的干扰，在没有语音输入的情况下，这些微弱干扰进入室外有源音箱就会使得音箱发出沙沙噪声，会对周边环境产生噪音污染。因此在无语音输入的情况下直接关闭声音输出设备的电源，就可以避免这类噪声污染。

进一步而言，在对实时输入的声音计算出单帧语音强度均值后，用单帧语音强度均值与环境噪声阈值比较的方法包括：在对实时输入的语音帧计算单帧语音强度均值后，将连续的多帧实时输入的语音帧的单帧语音强度均值求平均值，并将所得平均值与环境噪声阈值进行比较。

实时输入的声音处理为语音帧后，每帧的语音较短暂，例如为一个音节，为了能够体现一段时间内的语音特性，因此将多帧语音帧求平均后与环境噪声阈值比较，以提高比较结果的准确性。

本发明还提供了对应方法的装置，以实现前端设备对语音应用系统的噪声抑制。

一种前端设备语音应用系统的噪声抑制装置，应用于前端设备，包括：

环境噪声阈值生成单元，在声音输入设备获取环境噪声后根据环境噪声的声音强度得到环境噪声阈值进行保存；

语音输入控制单元，在保存环境噪声阈值之后，将声音输入设备实时输入的声音与所保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，停止输出所采集的声音；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，保持输出所采集的声音。

其中环境声是指无人讲话的现场环境中采集的一段语音数据，其中语音数据的采集时间为预设值。用户可以根据经验值确定采集时间。当所应用的环境发生变化时，需要重新采集环境声，并确定相应的环境噪声阈值。

通过应用本发明的方法，前端设备能够自动识别是否有有效语音输入。当控制室不向现场喊话或者忘记关闭语音对讲功能时，前端设备关闭语音输出，断开前端设备与音箱的连接；当控制室开启语音对讲，对交通现场进行喊话时，前端设备开启语音输出，导通前端设备与音箱的连接，进行远程语音对讲。整个过程中由前端设备自动控制，无需用户干预，操作智能且方便用户，可以防止用户忘记关闭语音对讲功能而带来的信息泄露；使得音箱对各类外界环境有良好的抗干扰能力，待机状态下不输出噪音。

其中，前端设备到声音输出设备的连接通过开关电路实现，开关电路包括继电器以及通断器。声音输出设备的音频输入端以及声音输入设备的音频输出端分别连接到继电器的一对常开触点，声音输出设备的接地端以及声音输入设备的接地端分别连接到继电器的一对常开触点，继电器的供电回路中连接有通断器，所述通断器与前端设备连接，用以根据前端设备的导通连接信号以及断开连接信号进行对应地导通继电器供电回路的导通及断开。

由于室外使用的大功率音箱输入的电压较高，而前端设备则输出为低电压，因此可以采用继电器来实现低压电路对高压电路的控制。通过本发明的这种继电器连接方式，当前端设备输出断开连接信号时，通断器会切断对继电器的控制端的电路供电，从而在消除噪音的同时，减少对继电器的电路供电，起到省电的作用。

进一步而言，环境噪声阈值生成单元通过计算单帧语音强度均值来得到环境噪声阈值，相应地，语音输入控制单元对实时输入的声音通过计算出单帧语音强度均值来与所得的环境噪声阈值进行比较；其中，单帧语音强度均值为经过分帧加窗处理得到语音帧后求得的单帧语音帧的语音强度均值。

环境噪声阈值生成单元获取环境噪声阈值的方法包括：在获取环境噪声的单帧语音强度均值后，根据若干语音帧求单帧语音强度均值的平均值，得到环境噪声强度平均值；环境噪声强度平均值加上置信值，得到环境噪声阈值。

具体而言，环境噪声阈值的获取过程中以及实时输入的声音单帧语音强度均值计算方式为，将每一帧语音中的语音强度值进行累加，将累加所得的语音总能量开N次方根，其中N为大于1的整数，并将开N次方根后的数值乘以10的n次方来得到单帧语音强度均值，其中n为大于或等于1的整数。

由于单帧语音帧的语音强度数值极大，在后续比较时处理速度较慢，因此通过开N次方根来将数值的量级进行减少，有利于提高比较的速度，但是开N次方根后，存在非整数的情况，也会对计算速度存在影响，因此通过乘以10的n次方，并舍去小数点后的若干位来得到整数，另外由于开N次方根后数值位数变小，导致原本相差较大的两个数值之间差异被缩小了，对准确性造成一定的影响。为了使准确性与计算效率之间进行折中，通过乘以10的n次方来适当扩大差异，以提高准确性。因此N和n的取值根据语音帧的数值来决定。

进一步而言，所述声音输出设备为有源声音输入设备，噪声抑制装置还包括：电源控制单元，当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，断开声音输出设备的电源。

声音输出设备在很多应用场景下需要大功率播放，因此为有源声音输出设备，例如有源音箱，这类声音输出设备极易受到周边噪音源(例如大功率强电设备的电磁辐射、雷雨天气的电磁感应等)的干扰，在没有语音输入的情况下，这些微弱干扰进入室外有源音箱就会使得音箱发出沙沙噪声，会对周边环境产生噪音污染。因此在无语音输入的情况下直接关闭声音输出设备的电源，就可以避免这类噪声污染。

进一步而言，语音输入控制单元在对实时输入的声音计算出单帧语音强度均值后，用单帧语音强度均值与环境噪声阈值比较的方法包括：在对实时输入的语音帧计算单帧语音强度均值后，将连续的多帧实时输入的语音帧的单帧语音强度均值求平均值，并将所得平均值与环境噪声阈值进行比较。

本发明还提供了对应的系统，以采用本发明的方法及装置进行噪声抑制。

一种前端设备语音应用系统的噪声抑制系统，包括：声音输入设备，用于采集环境声以及实时输入的声音；声音输出设备，与声音输入设备连接，噪声抑制系统还包括：

位于前端设备中与声音输入设备连接的控制器，根据采集到的环境声得到环境噪声的声音强度作为环境噪声阈值并进行保存，将实时输入的声音与保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，输出断开连接信号；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，输出导通连接信号；

连接在声音输入设备与声音输出设备之间的开关电路，根据断开连接信号断开声音输入设备与声音输出设备的连接，并根据导通连接信号导通声音输入设备与声音输出设备的连接。

通过应用本发明的方法，前端设备能够自动识别是否有有效语音输入。当控制室不向现场喊话或者忘记关闭语音对讲功能时，前端设备关闭语音输出，断开前端设备与音箱的连接；当控制室开启语音对讲，对交通现场进行喊话时，前端设备开启语音输出，导通前端设备与音箱的连接，进行远程语音对讲。整个过程中由前端设备自动控制，无需用户干预，操作智能且方便用户，可以防止用户忘记关闭语音对讲功能而带来的信息泄露；使得音箱对各类外界环境有良好的抗干扰能力，待机状态下不输出噪音。声音输出设备通常为大功率有源音箱，声音输入设备例如为麦克风。

其中开关电路可以位于前端设备中，也可以是设于前端设备外围与前端设备的控制器相连的开关电路。

进一步而言，所述声音输出设备为有源输出设备，噪声抑制系统还包括：通断器，根据前端设备输出的断开连接信号断开有源输出设备的电源，并根据输出导通连接信号导通声音输出设备与声音输入设备的连接。

通断器可以作为有源输出设备的开关，并接收来自前端设备的信号进行相应的电源断开及导通连接，从而避免周边噪音源(例如大功率强电设备的电磁辐射、雷雨天气的电磁感应等)的干扰。

由于室外使用的大功率音箱输入的电压较高，而前端设备则输出为低电压，因此可以采用继电器来实现低压电路对高压电路的控制。通过本发明的这种继电器连接方式，当前端设备输出断开连接信号时，通断器会切断对继电器的控制端的电路供电，从而在消除噪音的同时，切断对继电器的电路供电，起到省电的作用，具有绿色节能的效果。

本发明的突出优点在于，整个过程中由前端设备自动控制，无需用户干预；能够使得音箱对各类外界环境有良好的抗干扰能力，待机状态下不输出噪音，操作智能且方便用户，可以防止用户忘记关闭语音对讲功能而带来的信息泄露。有效提高音箱抗干扰能力，减少待机时的音箱输出噪声；环境噪声阈值确定方法，可以较为准确地反映环境噪声，提高人声与环境噪声之间的区分准确性；在消除噪音的同时，切断对继电器的电路供电，起到省电的作用，具有绿色节能的效果。

附图说明

图1为现有技术IPC与室外有源音箱连接的示意图；

图2为本发明一个实施例的音箱电源控制装置结构示意图；

图3为当前实施例IPC获取环境噪声阈值的方法流程示意图；

图4为当前实施例IPC根据实施采集的声音与环境噪声阈值比较并进行相应处理的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明更加详细明了，现结合附图及实施例对本发明更加具体地进行阐释说明。

本发明当前实施例的方法采用相应的实施装置，并通过与硬件上的改进相配合来形成一个实现方法的系统。

本发明当前实施例的系统如图2所示，包括：声音输入设备、声音输出设备、前端设备、以及开关电路，前端设备包括：环境噪声阈值生成单元以及语音输入控制单元，其中环境噪声阈值生成单元包括：第一分帧加窗子单元、第一单帧语音强度均值计算子单元、第一语音帧强度平均值计算子单元以及置信值添加子单元；语音输入控制单元包括第二分帧加窗子单元、第二单帧语音强度均值计算子单元以及第二语音帧强度平均值计算子单元。前端设备的这些单元集成于控制芯片(即前端设备的控制器)中。

在当前实施例中，前端设备为IPC，在其他实现方式中，可以是具有音频输出和网络功能的其他前端设备。声音输入设备为连有麦克风的PC机，其他实现方式中也可以为拾音器等能够进行声音采集的声音输入设备。声音输出设备为大功率的有源音箱。PC机输出的声音通过IPC的转换芯片(为图2所示的IC)经过数模转换后从有源音箱输出。

当前实施例具体步骤包括：

A，PC机所连接的麦克风采集一段在没有人喊话环境下的麦克输入噪音，由PC机输入到前端设备的环境噪声阈值生成单元，环境噪声阈值生成单元根据采集到的环境声得到环境噪声的声音强度生成环境噪声阈值并进行保存，环境噪声自适应检测具体过程如图3所示，包括如下步骤：

A-1，布置出无人讲话的现场环境，把麦克风接入PC机采集环境声，IPC通过并且在IPC的WEB端开启控制器的环境噪声检测功能；

A-2，环境噪声阈值生成单元的第一分帧加窗子单元读取PC声卡采样输出的PCM数据流，加窗处理得到一帧一帧的语音帧；

A-3，第一单帧语音强度均值计算子单元取100帧进行处理，获取每帧语音帧的平均语音强度值，其中通过对每一帧数据做如下变换得到该帧的单帧语音强度均值：累加一帧内所有语音数据得到该帧的语音总能量，对该语音总能量值开四次方根，再乘以比例系数10，得到一帧内的单帧语音强度均值；

A-4，第一语音帧强度平均值计算子单元去除该100个单帧语音强度均值中最大的5个值和最小的5个值，求出剩下90个值的平均值(环境噪声强度平均值)，这个求得的平均值由置信值添加单元再加上50的置信值，得到当前环境的环境噪声阈值进行保存。

步骤A-2到步骤A-4由前端设备的控制芯片执行，实现根据采集到的环境声得到环境噪声的声音强度作为环境噪声阈值并进行保存。其中，处理所取的语音帧帧数、去掉的最大值和最小值数目由用户根据经验确定，当前实施例中，处理的语音帧帧数为100帧，去掉的最大值及最小值分别为5。

在单帧语音强度均值的计算中，由于单帧语音帧的语音强度数值极大，在后续比较时处理速度较慢，因此通过开N次方根来将数值的量级进行减少，有利于提高比较的速度，但是开N次方根后，存在非整数的情况，也会对计算速度存在影响，因此通过乘以10的n次方，并舍去小数点后的若干位来得到整数，另外由于开N次方根后数值位数变小，导致原本相差较大的两个数值之间差异被缩小了，对准确性造成一定的影响。为了使准确性与计算效率之间进行折中，通过乘以10的n次方来适当扩大差异，以提高准确性。因此N和n的取值根据语音帧的数值来决定。当前实施例中开四次方根(N＝4)并乘以10(n＝1)能够得到较为准确且计算速度较快的数值。

步骤A-4得到所有语音帧的单帧语音强度均值后也可以直接将所有语音帧的单帧语音强度均值求平均得到环境噪声强度平均值，当前实施例为了去掉一些异常数据，从而去掉了5个最高值和5个最低值，再进行环境噪声强度平均值的求取。在其他实现方式中，也可以采用其他的选择依据，选择最能反映所处环境的环境噪声的语音帧。

由于语音信号的随机性，环境噪声也会存在一定的波动，因此所得到的值应允许在一定范围内波动，在得到均值后增加置信值。例如办公室实测平均环境噪音强度为100，在安静环境下小于100，靠近麦克喊话时，声音强度一般在200以上；远离麦克讲话时，对麦克采集到的声音强度增加20～30，即处于120～130，因此对于获取的均值增加置信值，具体数值可根据应用环境而定，当前实施例中为50。

其中当更换环境时，就执行一次环境噪声自适应检测，能使得语音功能是否开启的判断策略更加精确。

B，语音输入控制单元将实时输入的声音与保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，输出断开连接信号；否则，输出导通连接信号。

如图2所示，声音输入设备与声音输出设备的连接通过开关电路实现导通与断开的切换。

当前实施例中开关电路为IPC内置的继电器。声音输出设备的音频输入端以及声音输入设备的音频输出端分别连接到继电器的一对常开触点，声音输出设备的接地端以及声音输入设备的接地端分别连接到继电器的一对常开触点。图2中继电器的供电回路中连接有通断器，所述通断器与控制器连接，用以根据控制器的导通连接信号以及断开连接信号进行对应地导通继电器供电回路的导通及断开。其中当前实施例电源供电回路向继电器提供220V的交流电。

步骤B的判断过程就是将采集到的声音处理为语音帧，并将每一帧平均语音强度与上述过程得到的判断阈值相比较，来判断是否有语音输入并进行相应的处理，具体过程如图4所示，包括如下步骤：

B-1，第二分帧加窗子单元实时读取PC声卡采样输出的PCM数据流，加窗处理得到一帧一帧的语音帧；

B-2，第二单帧语音强度均值计算子单元对每一个语音帧做如下变换：累加一帧内所有语音数据得到语音总能量，对该语音总能量值开四次方根，再乘以比例系数10，得到一帧内的平均语音强度；

B-3，第二语音帧强度平均值计算子单元在每得到连续5帧平均语音强度后再对该5帧语音强度求得语音强度平均值；

B-4，语音输入控制单元将该帧内的平均语音强度与上述环境噪声检测中得到的阈值比较，若大于阈值，则输出导通连接信号到开关电路，开启语音对讲功能；若小于阈值，则进行图4所示流程图中的关闭语音计时，当平均语音强度小于阈值持续10秒及以上的时间，则输出断开连接信号到开关电路，关闭语音对讲。

实践表明，本发明的方法在语音功能开启与关闭的切换中不会有切换噪音引入，而且此策略判断是否有有效语音输入的准确率高达98.1％。

由于PC机采集到的声音经过模数转换后用于前述步骤的判断和相应处理，在后续为了输出声音，需要通过IPC的转换芯片重新进行数模转换，因此PC机的声音输出端与IPC的转换芯片连接，而IPC的转换芯片输出端连接IPC的音频信号输出端，音频信号输出端以及有源音箱的音频信号输入端分别连接到继电器的一对常开触点，声音输出设备的接地端以及IPC的接地端分别连接到继电器的一对常开触点，继电器的供电回路中与控制器连接，用以根据控制器的导通连接信号以及断开连接信号进行对应的继电器导通及断开。

IPC的控制芯片与室外有源音箱连接的开关电路为继电器，当前实施例中继电器内置于IPC中，其他实现方式中，开关电路可以是其他已知的电子开关、模拟开关，也可以是与控制芯片相连的IPC外围电路。当IPC开启语音对讲功能时，继电器断开音箱的音频信号线与音频地线的连接，并连通IPC音频信号线与音箱的音频信号线，音箱输出语音信号；当IPC关闭语音对讲功能时，控制继电器断开IPC音频信号线与音箱的音频信号线的连接，并连通音箱的音频信号线与音频地线，将音箱音频输入信号强行接地，极大地提高了音箱输入线缆的抗干扰能力。

如图2所示当前实施例的噪声抑制系统还包括通断器，其中，通断器设有远程连接的端口(即与IPC的控制芯片连接，图2中仅示意性地绘示了连接到IPC)，用于远程输入导通连接信号以及断开连接信号，并根据信号进行相应的处理。通断器根据IPC输出的断开连接信号断开有源输出设备的电源，并根据输出导通连接信号导通声音输出设备与声音输入设备的连接。通断器可以作为有源输出设备的开关，并接收来自前端设备的信号进行相应的电源断开及导通连接，从而避免周边噪音源(例如大功率强电设备的电磁辐射、雷雨天气的电磁感应等)的干扰。当IPC控制语音进行喊话的功能长时间不用时，可以远程通过WEB界面主动控制音箱电源关闭，实现环保节能理念。IPC提供音箱电源控制线接口，可以与绝大多数通断器兼容使用。

本发明所实现的IPC能够自动识别是否有有效语音输入。当控制室不向现场喊话或者忘记关闭语音对讲功能时，IPC关闭语音输出，断开IPC与音箱的连接；当控制室开启语音对讲，对交通现场进行喊话时，IPC开启语音输出，导通IPC与音箱的连接，进行远程语音对讲。整个过程中由IPC自动控制，无需用户干预；能够使得音箱对各类外界环境有良好的抗干扰能力，待机状态下不输出噪音；有效提高了IPC与各类音箱设备的兼容能力。当IPC长时间不利用音箱喊话时能通过IPC主动关闭音箱电源，绿色节能。

Claims (10)

1.一种前端设备语音应用系统的噪声抑制方法，应用于连接到声音输入设备以及声音输出设备的前端设备，其特征在于，包括：

在声音输入设备获取环境噪声后，前端设备根据环境噪声的声音强度得到环境噪声阈值进行保存；

前端设备在保存环境噪声阈值之后，将声音输入设备实时输入的声音与所保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，前端设备断开声音输入设备与声音输出设备的连接；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，前端设备导通声音输入设备与声音输出设备的连接。

2.如权利要求1所述前端设备语音应用系统的噪声抑制方法，其特征在于，环境噪声阈值通过获取单帧语音强度均值来得到，相应地，对实时输入的声音通过计算出单帧语音强度均值来与所得的环境噪声阈值进行比较；其中，单帧语音强度均值为经过分帧加窗处理得到语音帧后求得的单帧语音帧的语音强度均值；

环境噪声阈值的获取方法包括：在获取环境噪声的单帧语音强度均值后，根据若干语音帧求单帧语音强度均值的平均值，得到环境噪声强度平均值；环境噪声强度平均值加上置信值，得到环境噪声阈值。

3.如权利要求2所述前端设备语音应用系统的噪声抑制方法，其特征在于，所述声音输出设备为有源声音输入设备，噪声抑制方法还包括：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，断开声音输出设备的电源；否则导通声音输出设备的电源。

4.如权利要求2所述前端设备语音应用系统的噪声抑制方法，其特征在于，在对实时输入的声音计算出单帧语音强度均值后，用单帧语音强度均值与环境噪声阈值比较的方法包括：在对实时输入的语音帧计算单帧语音强度均值后，将连续的多帧实时输入的语音帧的单帧语音强度均值求平均值，并将所得平均值与环境噪声阈值进行比较。

5.一种前端设备语音应用系统的噪声抑制装置，应用于前端设备，其特征在于，包括：

环境噪声阈值生成单元，在声音输入设备获取环境噪声后根据环境噪声的声音强度得到环境噪声阈值进行保存；

语音输入控制单元，在保存环境噪声阈值之后，将声音输入设备实时输入的声音与所保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，停止输出所采集的声音；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，保持输出所采集的声音。

6.如权利要求5所述前端设备语音应用系统的噪声抑制装置，其特征在于，环境噪声阈值生成单元通过计算单帧语音强度均值来得到环境噪声阈值，相应地，语音输入控制单元对实时输入的声音通过计算出单帧语音强度均值来与所得的环境噪声阈值进行比较；其中，单帧语音强度均值为经过分帧加窗处理得到语音帧后求得的单帧语音帧的语音强度均值。

环境噪声阈值生成单元获取环境噪声阈值的方法包括：在获取环境噪声的单帧语音强度均值后，根据若干语音帧求单帧语音强度均值的平均值，得到环境噪声强度平均值；环境噪声强度平均值加上置信值，得到环境噪声阈值。

7.如权利要求6所述前端设备语音应用系统的噪声抑制装置，其特征在于，所述声音输出设备为有源声音输入设备，噪声抑制方法还包括：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，断开声音输出设备的电源；否则导通声音输出设备的电源。

8.如权利要求6所述前端设备语音应用系统的噪声抑制装置，其特征在于，语音输入控制单元在对实时输入的声音计算出单帧语音强度均值后，用单帧语音强度均值与环境噪声阈值比较的方法包括：在对实时输入的语音帧计算单帧语音强度均值后，将连续的多帧实时输入的语音帧的单帧语音强度均值求平均值，并将所得平均值与环境噪声阈值进行比较。

9.一种前端设备语音应用系统的噪声抑制系统，包括：声音输入设备，用于采集环境声以及实时输入的声音；声音输出设备，与声音输入设备连接，其特征在于，噪声抑制系统还包括：

位于前端设备中与声音输入设备连接的控制器，根据采集到的环境声得到环境噪声的声音强度作为环境噪声阈值并进行保存，将实时输入的声音与保存的环境噪声阈值进行声音强度的比较：当输入的声音强度小于环境噪声阈值且持续时间达到预设时长时，输出断开连接信号；当输入的声音强度大于环境噪声阈值时，输出导通连接信号；

连接在声音输入设备与声音输出设备之间的开关电路，根据断开连接信号断开声音输入设备与声音输出设备的连接，并根据导通连接信号导通声音输入设备与声音输出设备的连接。

10.如权利要求9所述前端设备语音应用系统的噪声抑制系统，其特征在于，所述声音输出设备为有源输出设备，噪声抑制系统还包括：通断器，根据前端设备输出的断开连接信号断开有源输出设备的电源，并根据输出导通连接信号导通声音输出设备与声音输入设备的连接。