CN107071636A - 对带麦克风的设备的去混响控制方法和装置 - Google Patents

对带麦克风的设备的去混响控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对带麦克风的设备的去混响控制方法和装置。该方法包括：利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数；根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。本方案通过动态的去混响方式，能够显著提高设备对用户语音的识别率。

Description

对带麦克风的设备的去混响控制方法和装置
技术领域
本发明涉及智能终端技术领域，特别涉及一种对带麦克风的设备的去混响控制方法和装置。
背景技术
在远距离语音交互中，麦克风端接收的信号容易受到环境混响的影响。比如，在房间内，语音经过墙面、地板和家具等多次反射，麦克风端接收到的信号是直达声和反射声的混合信号。这部分反射声就是混响信号。当说话人距离麦克风比较远，且通话环境是一个相对封闭的空间时，就很容易产生混响。混响严重时，会导致语音不清楚，影响通话质量。另外，混响带来的干扰，还会导致声学接收系统性能变差，语音识别系统性能显著下降等。因此必须采用去混响技术。
目前去混响的方案，通常在语音通话开始时就确定使用的去混响方式，在通话中会持续采用该方式去除混响，然而，通话环境或用户的位置是不断发生变化的，导致现有方案在一些场景中混响残留较多，去混响效果差；而在另一些场景中又对用户语音造成了损伤，对用户指令的识别度低下。
发明内容
本发明实施例提供了一种对带麦克风的设备的去混响控制方法和装置，以解决现有方案导致的对语音指令识别率低下的问题等。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明实施例提供了一种对带麦克风的设备的去混响控制方法。该方法包括：
利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数；
根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。
又一方面，本发明实施例提供了一种对带麦克风的设备的去混响控制装置。该装置包括：
混响参数获取单元，用于利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数；
动态调整单元，用于根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。
本发明实施例的技术方案，通过不断检测及计算各个时刻下的混响参数，能够实时获知语音交互过程中混响程度的变化，并根据混响程度的变化动态调整去混响方式，从而保证在各个时刻都能采用适合目前情况的合理的去混响，避免了现有一些情况下混响残留多，又一些情况下损伤用户语音的问题，能够提高设备对用户语音的识别率。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种对带麦克风的设备的去混响控制方法流程示意图；
图2为本发明又一个实施例提供对带麦克风的设备的去混响控制装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明一个实施例提供了一种对带麦克风的设备的去混响控制方法。参见图1，该方法包括：
S101：利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数。
S102：根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。
在图1所示实施例的基础上，进一步的，本发明又一实施例在步骤S101中选取混响时间为上述混响参数的一种类型，则还包括：利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下的混响时间作为混响参数。
在计算混响时间时，可以至少采用下述两种方式中的一种：
第一种方式
在设备根据用户指令，启动相应音频播放功能，播放相关音频内容时，实时计算声音在房间内的声学传递函数，根据声学传递函数，得到每个时刻的混响时间(如T60,T30,T20等)。
此种方式，在使用设备的同时，如在用户与设备语音交互的同时，实时计算各时刻的混响时间，得到更为准确的混响时间。
第二种方式
在设备中播放音频测试音，获取一定时期内全天各个时刻下设备所在房间环境的估计混响时间，对各个时刻的多个估计混响时间进行统计分析，得到每个时刻的混响时间。
此种方式，基于设备使用的历史数据估计出实际使用中混响时间的变化，则在实际使用场景中，设备无需再计算各时刻的混响时间，降低设备的数据计算压力和功耗。
进一步的，在步骤S101中除了考虑设备特点，还结合用户特征来进行去混响，则本实施例还包括：利用设备播放的音频信号以及麦克风采集到的用户的语音信号计算混响参数。示例性的，设备中的麦克风采集到用户语音后，计算各个时刻用户语音中直达声和混响的比或计算语音的清晰度，将各个时刻下用户语音的直达混响比(Direct-Reverberant-Ratio,DRR)或清晰度指数(如C50,C80等)作为混响参数。
本发明又一实施例主要对动态调整去混响的具体方式进行说明，其他内容参见本发明其他实施例，在此不再赘述。
本实施例对去混响处理和混响参数采用如下处理逻辑：
若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度小于第一宽度阈值，即混响较重时，波瓣宽度窄；
若当前时刻的混响参数指示混响程度小于第二控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第二宽度阈值，即混响较小时，波瓣宽度较宽；
若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第二控制阈值且小于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第一宽度阈值且小于第二宽度阈值，即混响中等时，波瓣宽度居中。
在上述利用波束成形去混响的基础上，本实施例还结合单通道去混响方式，对参数调整后的输出信号进行单通道去混响操作，以进一步提高去混响的效果，具体包括：获取输出信号的混响程度，当一个输出信号的混响程度比另一个输出信号的混响程度严重时，该输出信号的单通道去混响程度大于另一个输出信号的单通道去混响程度。
对于输出信号执行单通道去混响时，为提高准确性，可以重新计算输出信号的混响程度的数值，例如，根据执行波束成形前信号对应的混响参数和波束成形的参数，计算经过波束形成处理后的输出信号混响程度。
或者，为减少计算量，可以基于已经获知的声波波瓣宽度得到输出信号的混响程度。当一个输出信号的波瓣宽度比另一个输出信号的波瓣宽度窄时，该输出信号的单通道去混响程度比另一个输出信号的单通道去混响程度严重。例如，t1时刻下波束成形处理后的输出信号的波瓣宽度为L1，t2时刻下波束成形处理后的输出信号的波瓣宽度为L2，当L1小于L2时，对t1时刻下输出信号执行的单通道去混响程度大于对t2时刻下输出信号执行的单通道去混响程度。
预设的混响程度与去混响方式的对应关系可以从上述操作中得知。
对带多麦克风阵列的设备，本实施例采用的处理逻辑为：混响最小时，波瓣宽度较宽；混响中等，波瓣宽度较窄；混响较重，则波瓣宽度较窄且加上轻度的单通道去混响；混响非常重，则波瓣宽度较窄且加上重度的单通道去混响。
对于单麦克风的设备，调整设备中单麦克风采用的语音增强方式中的去混响参数，使得当一个时刻的设备所在房间环境的混响程度比另一个时刻设备所在房间环境的混响程度严重时，该时刻下语音增强方式中的去混响参数实现的去混响程度，大于另一个时刻下语音增强方式中的去混响参数实现的去混响程度。即房间的混响程度越大，语音增强方式实现的去混响程度越大。
本发明又一实施例提供了一种对带麦克风的设备的去混响控制装置200。该装置200包括：
混响参数获取单元201，用于利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数；
动态调整单元202，用于根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。
进一步的，混响参数获取单元201选取混响时间作为混响参数时，混响参数获取单元201，用于在设备根据用户指令，启动相应音频播放功能，播放相关音频内容时，实时计算声音在房间内的声学传递函数，根据声学传递函数，得到每个时刻的混响时间；或者，在设备中播放音频测试音，获取一定时期内全天各个时刻下设备所在房间环境的估计混响时间，对各个时刻的多个估计混响时间进行统计分析，得到每个时刻的混响时间。
混响参数获取单元201，用于利用设备播放的音频信号以及麦克风采集到的用户的语音信号计算混响参数，这时，混响参数获取单元201选取的混响参数包括各个时刻下用户语音的直达混响比或清晰度指数。
进一步的，对带麦克风阵列的设备，动态调整单元202，用于若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度小于第一宽度阈值；若当前时刻的混响参数指示混响程度小于第二控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第二宽度阈值；若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第二控制阈值且小于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第一宽度阈值且小于第二宽度阈值。在此基础上，动态调整单元202，还用于对参数调整后的输出信号进行单通道去混响操作，其中，当一个输出信号的波瓣宽度比另一个输出信号的波瓣宽度窄时，该输出信号的单通道去混响程度大于另一个输出信号的单通道去混响程度。
进一步的，动态调整单元202，还对参数调整后的输出信号进行单通道去混响操作，其中，获取输出信号的混响程度，当一个输出信号的混响程度比另一个输出信号的混响程度严重时，该输出信号的单通道去混响程度大于另一个输出信号的单通道去混响程度。
对单麦克风的设备，动态调整单元202调整设备中单麦克风采用的语音增强方式中的去混响参数，使得当一个时刻的混响程度比另一个时刻的混响程度严重时，该时刻下去混响参数实现的去混响程度大于另一个时刻下去混响参数实现的去混响程度。
本发明装置实施例中各单元的具体工作方式，可以参见本发明方法实施例的相关内容，在此不再赘述。
由上所述，本发明实施例的技术方案，通过不断检测及计算各个时刻下的混响参数，能够实时获知语音交互过程中混响程度的变化，并根据混响程度的变化动态调整去混响方式，从而保证在各个时刻都能采用适合目前情况的合理的去混响，避免了现有一些情况下混响残留多，又一些情况下损伤用户语音的问题，能够提高设备对用户语音的识别率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种对带麦克风的设备的去混响控制方法，其特征在于，所述方法包括：
利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数；
根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数包括：
利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下的混响时间作为所述混响参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在设备根据用户指令，启动相应音频播放功能，播放相关音频内容时，实时计算声音在房间内的声学传递函数，根据声学传递函数，得到每个时刻的混响时间；
或者，
在设备中播放音频测试音，获取一定时期内全天各个时刻下设备所在房间环境的估计混响时间，对各个时刻的多个估计混响时间进行统计分析，得到每个时刻的混响时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
利用设备播放的音频信号以及麦克风采集到的用户的语音信号计算所述混响参数，该混响参数包括各个时刻下用户语音的直达混响比或清晰度指数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式包括：
若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度小于第一宽度阈值；
若当前时刻的混响参数指示混响程度小于第二控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第二宽度阈值；
若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第二控制阈值且小于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第一宽度阈值且小于第二宽度阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数之后，所述方法还包括：
对参数调整后的输出信号进行单通道去混响操作，其中，获取输出信号的混响程度，当一个输出信号的混响程度比另一个输出信号的混响程度严重时，该输出信号的单通道去混响程度大于另一个输出信号的单通道去混响程度；
进一步的，所述获取输出信号的混响程度包括：
根据执行波束成形前信号对应的混响参数和波束成形的参数，计算经过波束形成处理后的输出信号混响程度；或者，
根据输出信号对应的声波波瓣宽度大小得到输出信号的混响程度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式包括：
对单麦克风的设备，调整设备中单麦克风采用的语音增强方式中的去混响参数，使得当一个时刻的混响程度比另一个时刻的混响程度严重时，该时刻下去混响参数实现的去混响程度大于另一个时刻下去混响参数实现的去混响程度。
8.一种对带麦克风的设备的去混响控制装置，其特征在于，所述装置包括：
混响参数获取单元，用于利用设备播放的音频信号，获取各个时刻下指示设备所在房间环境混响程度的混响参数；
动态调整单元，用于根据各个时刻的混响参数所指示的混响程度以及预设的混响程度与去混响方式的对应关系，动态调整设备使用的去混响方式。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述混响参数获取单元，用于在设备根据用户指令，启动相应音频播放功能，播放相关音频内容时，实时计算声音在房间内的声学传递函数，根据声学传递函数，得到每个时刻的混响参时间；或者，在设备中播放音频测试音，获取一定时期内全天各个时刻下设备所在房间环境的估计混响时间，对各个时刻的多个估计混响时间进行统计分析，得到每个时刻的混响时间；
和/或，
所述混响参数获取单元，用于利用设备播放的音频信号以及麦克风采集到的用户的语音信号计算所述混响参数，该混响参数包括各个时刻下用户语音的直达混响比或清晰度指数。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述动态调整单元，用于若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度小于第一宽度阈值；若当前时刻的混响参数指示混响程度小于第二控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第二宽度阈值；若当前时刻的混响参数指示混响程度大于第二控制阈值且小于第一控制阈值，根据对应关系调整设备中多麦克风阵列采用的波束成形的参数，使多麦克风阵列产生的声波波瓣宽度大于第一宽度阈值且小于第二宽度阈值。
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