CN107886964B - 一种音频处理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及音频装置技术领域，尤其涉及一种提高客户愉悦听觉享受的音频处理方法及其系统，包括以下步骤：将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储；所述音频信号经过衰减处理后，经过衰减处理后的音频信号与存储的所述噪音样本进行运放处理，得到降噪后的音频信号；所述降噪后的音频信号依次进行变声和放大处理，传输至外部扬声设备。采用本发明提供的技术方案可在收听收音与接收电视网络直播提高音频信号质量，并根据客户习惯改变声速和声调。

Description

一种音频处理方法及其系统

技术领域

本发明涉及音频装置技术领域，尤其涉及一种提高客户愉悦听觉享受的音频处理方法及其系统。

背景技术

随着网络传媒，电子科技的发展，人类视觉听觉的享受要求越来越高，在日常生活中，经常遇到音视频实时播放的场合，如车载收音、电视直播、网络直播等，也有自带的随身听、CD机等音乐播放设备，而这些播放的音频信号，本身存在各种各样的爆破(POP)音，噪音，声调怪异等问题，这对于听觉敏感的客户是无法忍受的。虽然随着互联网技术的发展，也提供了各种音频修复的软件，但这些软件只能通过电脑等大型工具输入一段音频文件进行后期的整理修复，浪费大量的时间，特别在一些广播或直播的场合，无法实时现场改善，而且部分电脑等工具携带麻烦，使用不便利。

申请号为“201310359719.x”，发明名称为“一种降噪方法及装置”，公开了一种降噪方法，可通过对音频文件分析处理，自动提取噪声样本，对待降噪音频文件进行降噪处理，以达到降噪目的。该方法是通过搜索弱信号方式随机采样作为噪声的样本，该方法会对现有的文件做误判，直接造成音频文件的损伤，误将有用的信号直接屏蔽。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种音频处理方法及其系统，采用本发明提供的技术方案可在收听收音与接收电视网络直播提高音频信号质量，并根据客户习惯改变声速和声调。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种音频处理方法，包括以下步骤：将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储；所述音频信号经过衰减处理后，经过衰减处理后的音频信号与存储的所述噪音样本进行运放处理，得到降噪后的音频信号；所述降噪后的音频信号依次进行变声和放大处理，传输至外部扬声设备。

优选的，所述音频信号包括数字信号和模拟信号；所述数字信号依次进行衰减、降噪和变声处理；所述模拟信号经过隔离处理后，再依次进行衰减、降噪和变声处理。

优选的，包括为用户提供人机交互界面的人机交互模块，用于获取噪音样本；当用户遇到自己认为的噪音频段时，借助于显示模块信息，按下按键进行噪音取样或选择音频输出高保真或变频声音模式。

优选的，将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储；包括以下步骤：

a)、微处理器将接收到的音频信号，判断出音频信号的采样频率Fs，然后分段整理保存，每I(单位ms)保持一段，每一段细分为J小块音频，同时分别记录各段信号，各小块信号的时间信息；每块音频信号J：时间长度Tj＝10/Fs；每段音频信号I：时间长度Ti＞100Tj＞1000/Fs，可设在100ms-200ms；

b)、微处理器分析I ms音频信号的峰峰值Vpp均值参数，作为衰减处理的参数参考；

c)、播放音乐时，微处理器按照时间顺序依次调用音频信号，播放时间连续的音频信号；

d)、通过所述人机交互模块获取的N个噪音样本，每个噪音样本细分为m个小块音频信号，噪音样本小块音频信号与待处理的音频信号的时间长度一致；

e)、微处理器将小块音频信号，两两比较，当连续出现n(n＞3)个一样的音频信号时，判定此小块音频信号为用户选择的噪音样本。

优选的，所述衰减处理包括：微处理器分析I ms音频信号得到峰峰值Vpp均值；当该段时间内的信号超过均值的XdB，记录此段信号的时间信息，所述微处理器根据时间信息播放峰峰值异常的音频信号时，通过衰减处理，将信号降低-XdB；若没有超过，则保持不变。

优选的，所述降噪处理包括以下步骤：

a)、包含N级降噪电路，N＞2，每级降噪电路都有一个噪音样本；

b)、所述降噪电路由运算放电器构成，待降噪的音频信号与噪音样本同时输入，可得到降噪后的音频信号；

c)、微处理器在分段输出音频信号的同时，也通过另外一个DAC通道输出噪音样本；

d)、一级降噪电路完成后，所述微处理器输出下一个噪音样本，时间间隔根据实际情况稍微调整校对。

优选的，所述变声处理包括以下步骤：

a)、用户选择通过系统设置，保持若干变声的样本并保存，使用时通过人机交互按键方式，选择高保真输出或者其中一种的变声输出；

b)、变声处理分为两个通道，通过开关控制；其中一个通道是不需要变声的高保真信号，由降噪处理后直接经过开关输入至所述放大器模块；另一通道需要变声音频信号，反馈回所述微处理器的ADC，所述微处理器内部通过调用变声样本，实现变声后直接输入至放大处理。

本发明另一方面还提供一种音频处理系统，包括依次数据连接的接口模块、隔离模块、微处理器、存储模块、衰减模块、降噪模块、变声模块、放大器模块以及外部扬声设备；以及分别与所述微处理器数据连接的存储模块、显示模块和人机交互模块；所述微处理器将接收到音频信号做分段处理后，逐个存储于所述存储模块中；所述微处理器将音频信号按先后经过所述衰减模块、降噪模块和变声模块，通过所述放大器模块传输至所述外部扬声设备。

优选的，所述接口模块包括音频输入端、数字信号输出端和模拟信号输出端；所述数字信号输出端与所述微处理器信号连接；所述模拟信号输出端与所述隔离模块信号连接。

优选的，衰减模块包括与所述微处理器音频输出端信号连接的第一运算放大器；所述微处理器的音频输出端与控制信号端分别接入所述第一运算放大器的反相输入端和反馈通路；所述降噪模块包括多个串联连接的、且由第二运算放大电路构成的降噪电路；所述第一运算放大器的输出端和所述微处理器输出的噪音样本分别接入所述第二运算放大器的同相输入端和反相输入端。

本发明提供的技术方案，音频信号从接口模块输入，其中模拟信号需要经过隔离模块，最后输入到微处理器，微处理器将接收到音频信号做分段处理后，逐个存储于存储模块中，微处理器将音频信号按先后经过衰减模块，降噪模块，变声模块，最后经过多次优化后的音频信号，通过放大器模块传输至外部的扬声器或耳机等设备，达到消除POP音，减少噪音，个性化声音的听觉效果，在收听广播或接收电视，网络直播的同时，实现同步改善音频信号，并且本发明将上述音频优化模块集成于传统的MP3形状大小的壳体内，便于携带，即插即用性，具有极大的使用灵活性。

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，下面将对本发明实施例或现有技术的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部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例音频处理方法流程框图；

图2为本发明实施例音频处理系统结构示意图；

图3为本发明实施例隔离模块结构示意图；

图4为本发明实施例衰减模块结构示意图；

图5为本发明实施例降噪模块结构示意图；

图6为本发明实施例变声模块结构示意图；

图7为本发明实施例外形示意图；

图8为本发明实施例工作过程流程图。

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作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。

请参见图1，本实施例一方面提供一种音频处理方法，包括以下步骤：1、将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储；2、音频信号经过衰减处理后，经过衰减处理后的音频信号与存储的噪音样本进行运放处理，得到降噪后的音频信号；3、降噪后的音频信号依次进行变声和放大处理，传输至外部扬声设备。

其中音频信号包括数字信号和模拟信号。数字信号依次进行衰减、降噪和变声处理；模拟信号经过隔离处理后，再依次进行衰减、降噪和变声处理。其中衰减、降噪、变声以及放大处理都需要受到微处理器的软件控制。

还包括为用户提供人机交互界面的人机交互模块，用于获取噪音样本；当用户遇到自己认为的噪音频段时，借助于显示模块信息，按下按键进行噪音取样或选择音频输出高保真或变频声音模式。

在步骤1中，将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储；具体包括以下步骤：

a)、微处理器将接收到的音频信号，判断出音频信号的采样频率Fs，然后分段整理保存，每I(单位ms)保持一段，每一段细分为J小块音频，同时分别记录各段信号，各小块信号的时间信息；每块音频信号J：时间长度Tj＝10/Fs；每段音频信号I：时间长度Ti＞100Tj＞1000/Fs，可设在100ms-200ms；

b)、微处理器分析I ms音频信号的峰峰值Vpp均值参数，作为衰减处理的参数参考；

c)、播放音乐时，微处理器按照时间顺序依次调用音频信号，播放时间连续的音频信号；

d)、通过人机交互模块获取的N个噪音样本，每个噪音样本细分为m个小块音频信号，噪音样本小块音频信号与待处理的音频信号的时间长度一致；

e)、微处理器将小块音频信号，两两比较，当连续出现n(n＞3)个一样的音频信号时，判定此小块音频信号为用户选择的噪音样本。

在该步骤中得到噪音样本，与步骤2中得到的经过衰减处理后的音频信号进行运放处理，得到降噪后的音频信号。

在步骤2中的衰减处理中，具体包括：微处理器分析I ms音频信号得到峰峰值Vpp均值；当该段时间内的信号超过均值的XdB，记录此段信号的时间信息，微处理器根据时间信息播放峰峰值异常的音频信号时，通过衰减处理，将信号降低-XdB；若没有超过，则保持不变。

同样在步骤2中，降噪处理具体包括以下步骤：

a)、包含N级降噪电路，N＞2，每级降噪电路都有一个噪音样本；

b)、降噪电路由运算放电器构成，待降噪的音频信号与噪音样本同时输入，可得到降噪后的音频信号；

c)、微处理器在分段输出音频信号的同时，也通过另外一个DAC通道输出噪音样本；

d)、一级降噪电路完成后，微处理器输出下一个噪音样本，时间间隔根据实际情况稍微调整校对。

音频信号经过衰减以及降噪处理后，依次经过步骤3中的变声和放大处理。其中变声处理具体包括以下步骤：

a)、用户选择通过系统设置，保持若干变声的样本并保存，使用时通过人机交互按键方式，选择高保真输出或者其中一种的变声输出；

b)、变声处理分为两个通道，通过开关控制；其中一个通道是不需要变声的高保真信号，由降噪处理后直接经过开关输入至放大器模块；另一通道需要变声音频信号，反馈回微处理器的ADC，微处理器内部通过调用变声样本，实现变声后直接输入至放大处理。

本实施例提供的音频处理方法，音频信号输入后，其中模拟信号经过隔离处理，再输入到微处理器；微处理器处理音频信号得到噪音样本；微处理器再依次对音频信号经过衰减、降噪和变声处理，最后经过多次优化后的音频信号，通过放大处理传输至外部扬声设备，达到消除POP音，减少噪音，个性化声音的听觉效果，在收听广播或接收电视，网络直播的同时，实现同步改善音频信号。

请参见图2，根据上述音频处理方法，本实施例还提供一种音频处理系统，包括依次数据连接的接口模块、隔离模块、微处理器、存储模块、衰减模块、降噪模块、变声模块、放大器模块以及外部扬声设备；以及分别与微处理器数据连接的存储模块、显示模块和人机交互模块。

音频信号从接口模块输入，其中模拟信号需要经过隔离模块，最后输入到微处理器，微处理器将接收到音频信号做分段处理后，逐个存储于存储模块中，微处理器将音频信号按先后经过衰减模块，降噪模块，变声模块，最后经过多次优化后的音频信号，通过放大器模块传输至外部的扬声器或耳机等设备。其中衰减模块，降噪模块，变声模块以及放大器模块都需要受到微处理器的软件控制。

具体的，接口模块包括音频输入端、数字信号输出端和模拟信号输出端。数字信号输出端与微处理器信号连接；模拟信号输出端与隔离模块信号连接。接口模块的音频输入端包括AUX IN、USB、HDMI和VGA等各种可支持音频信号输入的接口。

隔离模块仅适用于音频的模拟信号，数字信号则直接输入至微处理器。请参见图3，隔离模块包括与模拟信号输出端连接的隔离放大器，模拟信号输出端的音频信号和音频的地分别接入隔离放大器的同相输入端和反相输入端。隔离放大器将音频信号与音频地的噪声抑制，最终输出干净的音频信号，最后通过ADC通道进入微处理器内部。

显示模块用于显示音频波形图、EQ图、文字等信息；人机交互模块为触摸屏或触摸按键。当用户遇到自己认为的噪音频段时，借助于显示模块信息，按下按键进行噪音取样，噪音样本可连续使用N个；用户可以借助于显示模块，按下按键，选择音频输出高保真或变频声音模式。

微处理器对噪音取样过程中对音频信号处理如下：

a)、微处理器将接收到的音频信号，判断出音频信号的采样频率Fs，(Fs通常采用22.05KHz、44.1KHz、48KHz等)，然后分段整理保存。在保存过程中每I(单位ms)保持一段，每一段再细分为J小块音频，同时分别记录各段信号，各小块信号的时间信息。每块音频信号J：时间长度Tj＝10/Fs；每段音频信号I：时间长度Ti＞100Tj＞1000/Fs，可设在100ms～200ms。

b)、微处理器会分析I ms音频信号的峰峰值Vpp均值参数，作为衰减模块的参数参考。播放音乐的时候，微处理器会按照时间顺序依次调用音频信号，播放连续的音频信号。

c)、通过人机交互模块获取的N个噪音样本，每个噪音样本细分为m个小块音频信号，噪音样本小块音频信号与待处理的音频信号的时间长度一致。

d)、微处理器将小块音频信号，两两比较，当连续出现n(n＞3)个一样的音频信号时，可认为此小块音频信号就是用户选择的噪音样本。

请参见图4，衰减模块包括与微处理器音频输出端信号连接的第一运算放大器，微处理器的音频输出端与控制信号端分别接入第一运算放大器的反相输入端和反馈通路。

微处理器分析I ms音频信号的峰峰值Vpp均值，当该段时间内的信号超过均值的XdB，记录此段信号的时间信息，微处理器根据时间信息播放峰峰值异常的音频信号时，通过控制衰减模块，将信号降低-XdB，若没有超过，则保持不变。

请参见图5，降噪模块包括多个串联连接的、且由第二运算放大电路构成的降噪电路；第一运算放大器的输出端和微处理器输出的噪音样本分别接入第二运算放大器的同相输入端和反相输入端。第一运算放大器输出的音频信号的输出端和所述微处理输出的第二噪音样本分别接入所述第二运算放大器的同相输入端和反相输入端；依次类推，第N-1运算放大器输出的音频信号的输出端和所述微处理输出的第N噪音样本分别接入所述第N运算放大器的同相输入端和反相输入端。

该降噪模块的降噪过程如下：

a)、降噪模块内部包含N级降噪电路，N＞2，每级降噪电路都有一个噪音样本

b)、降噪电路由运算放电器构成，待降噪的音频信号与噪音样本同时输入，可得到降噪后的音频信号；

c)、微处理器在分段输出音频信号的同时，也通过另外一个DAC通道输出噪音样本；

d)、一级降噪电路完成后，微处理器输出下一个噪音样本，时间间隔根据实际情况稍微调整校对。

请参见图6，变声模块的变声实现方式可利用目前技术成熟的软件方案，通过改变输入声音频率，进而改变声音的声速，声色、声调，本方案需要将降噪后的音频信号回传至微处理器，重新处理再输出。

变声模块工作具体方式如下：

a)用户可选择通过通过系统设置，保持若干变声的样本并保存，使用时通过人机交互按键方式，选择高保真输出或者其中一种的变声输出，满足听觉需求；

b)变声电路分两通道，通过开关控制，其中一通道是不需要变声的高保真信号，直接由降噪模块经过开关输入至放大器模块；另一通道需要变声音频信号，反馈回微处理器的ADC，微处理器内部通过调用变声样本，实现变声后直接输入到放大器模块。

放大器模块，则可根据后端扬声器或耳机需求采用合适的音频驱动电路以及输出接口。

请参见图7，关于该音频装置的外形尺寸方面，整个设计的尺寸可以做成传统的MP3形状大小，长宽高长度小于10CM，便于携带。

本实施例提供的技术方案，音频信号从接口模块输入，其中模拟信号需要经过隔离模块，最后输入到微处理器，微处理器将接收到音频信号做分段处理后，逐个存储于存储模块中，微处理器将音频信号按先后经过衰减模块，降噪模块，变声模块，最后经过多次优化后的音频信号，通过放大器模块传输至外部的扬声器或耳机等设备，达到消除POP音，减少噪音，个性化声音的听觉效果，在收听广播或接收电视，网络直播的同时，实现同步改善音频信号，并且本实施例将上述音频优化模块集成于传统的MP3形状大小的壳体内，便于携带，即插即用性，具有极大的使用灵活性。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种音频处理方法，其特征在于：包括以下步骤：将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储；所述音频信号经过衰减处理后，经过衰减处理后的音频信号与存储的所述噪音样本进行运放处理，得到降噪后的音频信号；所述降噪后的音频信号依次进行变声和放大处理，传输至外部扬声设备;

所述将接收到音频信号做分段处理后得到噪音样本，逐个存储，包括以下步骤：

a)、微处理器将接收到的音频信号，判断出音频信号的采样频率Fs，然后分段整理保存，每Ims保持一段，每一段细分为J小块音频，同时分别记录各段信号，各小块信号的时间信息；每块音频信号J：时间长度Tj=10/Fs；每段音频信号I：时间长度Ti＞100Tj，设在100ms~200ms；

b)、微处理器分析I ms音频信号的峰峰值Vpp均值参数，作为衰减处理的参数参考；

c)、播放音乐时，微处理器按照时间顺序依次调用音频信号，播放时间连续的音频信号；

d)、通过人机交互模块获取的N个噪音样本，每个噪音样本细分为m个小块音频信号，噪音样本小块音频信号与待处理的音频信号的时间长度一致；

e)、微处理器将小块音频信号，两两比较，当连续出现n个一样的音频信号时，判定此小块音频信号为用户选择的噪音样本,其中n>3；

所述音频处理方法还包括为用户提供人机交互界面的人机交互模块，用于获取噪音样本；当用户遇到自己认为的噪音频段时，借助于显示模块信息，按下按键进行噪音取样或选择音频输出高保真或变频声音模式；

所述衰减处理包括：微处理器分析I ms音频信号得到峰峰值Vpp均值；当该段时间内的信号超过均值的XdB，记录此段信号的时间信息，所述微处理器根据时间信息播放峰峰值异常的音频信号时，通过衰减处理，将信号降低-XdB；若没有超过，则保持不变。

2.根据权利要求1所述的一种音频处理方法，其特征在于：所述音频信号包括数字信号和模拟信号；所述数字信号依次进行衰减、降噪和变声处理；所述模拟信号经过隔离处理后，再依次进行衰减、降噪和变声处理。

3.根据权利要求2所述的一种音频处理方法，其特征在于：所述降噪处理包括以下步骤：

a)、包含N级降噪电路，N＞2，每级降噪电路都有一个噪音样本；

b)、所述降噪电路由运算放大器构成，待降噪的音频信号与噪音样本同时输入，可得到降噪后的音频信号；

c)、微处理器在分段输出音频信号的同时，也通过另外一个DAC通道输出噪音样本；

d)、一级降噪电路完成后，所述微处理器输出下一个噪音样本，时间间隔根据实际情况稍微调整校对。

4.根据权利要求1所述的一种音频处理方法，其特征在于：所述变声处理包括以下步骤：

a)、用户选择通过系统设置，保持若干变声的样本并保存，使用时通过人机交互按键方式，选择高保真输出或者其中一种的变声输出；

b)、变声处理分为两个通道，通过开关控制；其中一个通道是不需要变声的高保真信号，由降噪处理后直接经过开关输入至放大器模块；另一通道需要变声音频信号，反馈回所述微处理器的ADC，所述微处理器内部通过调用变声样本，实现变声后直接输入至放大处理。

5.一种音频处理系统，其特征在于：包括依次数据连接的接口模块、隔离模块、微处理器、存储模块、衰减模块、降噪模块、变声模块、放大器模块以及外部扬声设备；以及分别与所述微处理器数据连接的存储模块、显示模块和人机交互模块；所述微处理器将接收到音频信号做分段处理后，逐个存储于所述存储模块中；所述微处理器将音频信号按先后经过所述衰减模块、降噪模块和变声模块，通过所述放大器模块传输至所述外部扬声设备；

所述音频处理系统用于运行权利要求1~3任一音频处理方法。

6.根据权利要求5所述的一种音频处理系统，其特征在于：所述接口模块包括音频输入端、数字信号输出端和模拟信号输出端；所述数字信号输出端与所述微处理器信号连接；所述模拟信号输出端与所述隔离模块信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种音频处理系统，其特征在于：衰减模块包括与所述微处理器音频输出端信号连接的第一运算放大器；所述微处理器的音频输出端与控制信号端分别接入所述第一运算放大器的反相输入端和反馈通路；所述降噪模块包括多个串联连接的、且由第二运算放大器构成的降噪电路；所述第一运算放大器的输出端和所述微处理器输出的噪音样本分别接入所述第二运算放大器的同相输入端和反相输入端。