CN109817238B - 音频信号采集装置、音频信号处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了音频信号采集装置、音频信号处理方法和装置、电子设备及计算机可读介质。音频信号采集装置的一具体实施方式包括：主芯片，接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并输出；功放模块，功放模块的输入端与主芯片连接，功放模块接收主芯片输出的待通过扬声器播放的数字音频信号，功放模块的模拟信号输出端与扬声器连接；回声参考信号采集电路，回声参考信号采集电路的输入端与功放模块的数字信号输出端连接，回声参考信号采集电路的输出端与主芯片连接，回声参考信号采集电路采集功放模块输出的数字音频信号，生成回声参考信号并回传至主芯片。该实施方式实现了准确的回声信号采集。

Description

音频信号采集装置、音频信号处理方法和装置

技术领域

本申请实施例涉及计算机技术领域，具体涉及语音技术领域，尤其涉及音频信号采集装置、音频信号处理方法和装置。

背景技术

随着语音技术的快速发展和智能语音硬件设备的快速普及，远场语音交互的需求越来越多。远场语音交互中，一个重要的部分是回声消除技术。回声是指语音交互设备本身发出的声音，例如对于正在播放音乐的智能音箱来说，用户发出语音对其打断，麦克风采集的是用户的语音以及正在播放的音乐的声音。麦克风采集到的正在播放的音乐的声音就是回声。语音识别无法针对回声和用户语音的叠加信号准确识别出用户意图，因此需要消除回声。

发明内容

本申请实施例提出了音频信号采集装置、音频信号处理方法和装置。

第一方面，本公开的实施例提供了一种音频信号采集装置，包括：主芯片，主芯片接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，主芯片接收待通过扬声器播放的数字音频信号并输出；功放模块，功放模块的输入端与主芯片连接，功放模块接收主芯片输出的待通过扬声器播放的数字音频信号，功放模块的模拟信号输出端与扬声器连接；回声参考信号采集电路，回声参考信号采集电路的输入端与功放模块的数字信号输出端连接，回声参考信号采集电路的输出端与主芯片连接，回声参考信号采集电路采集功放模块输出的数字音频信号，生成回声参考信号并回传至主芯片。

在一些实施例中，上述回声参考信号采集电路包括：至少两级级联的RC滤波电路。

在一些实施例中，上述回声参考信号采集电路还包括：分压电路，分压电路的输入端连接至至少两级级联的RC滤波电路中最后一级RC滤波电路的输出端，分压电路的输出端与主芯片连接，分压电路向主芯片回传回声参考信号。

第二方面，本公开的实施例提供了一种音频信号处理方法，包括：接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，回声参考信号采集电路基于功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；基于回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

在一些实施例中，上述基于回声参考信号进行回声消除处理，包括：基于回声参考信号建立回声的语音模型，对回声进行线性自适应滤波；基于对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与回声的语音模型之间的相关性，消除残留回声；对消除残留回声后的音频信号进行非线性剪切处理。

在一些实施例中，上述方法还包括：对消除回声后的音频信号进行信号增强处理；将信号增强处理后的音频信号发送至语音识别端进行识别。

第三方面，本公开的实施例提供了一种音频信号处理装置，包括：第一接收单元，被配置为接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；第二接收单元，被配置为接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，回声参考信号采集电路基于功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；回声消除单元，被配置为基于回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

在一些实施例中，上述回声消除单元进一步被配置为按照如下方式进行回声消除处理：基于回声参考信号建立回声的语音模型，对回声进行线性自适应滤波；基于对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与回声的语音模型之间的相关性，消除残留回声；对消除残留回声后的音频信号进行非线性剪切处理。

在一些实施例中，上述装置还包括：信号增强单元，被配置为对消除回声后的音频信号进行信号增强处理；以及发送单元，被配置为将信号增强处理后的音频信号发送至语音识别端进行识别。

第四方面，本公开的实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；如第一方面提供的音频信号采集装置；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现第二方面提供的音频信号处理方法。

第五方面，本公开的实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现第二方面提供的音频信号处理方法。

本申请上述实施例的音频信号采集装置、音频信号处理方法和装置，通过在功放电路的数字信号输出端连接回声参考信号回采电路来采集回声参考信号，能够采集到最接近扬声器播放的声音的回声参考信号，减少回声参考信号中的噪声，提升准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本公开的实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图2是根据本公开的音频信号采集装置的一个实施例的结构示意图；

图3是图2所示音频信号采集装置中回声信号采集电路的一个示例性结构示意图；

图4是根据本公开的音频信号处理方法的一个实施例的流程示意图；

图5是根据本公开的音频信号处理装置的一个实施例的结构示意图；

图6是适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了可以应用本申请的音频信号采集装置、音频信号处理方法、音频信号处理装置的示例性系统架构。

如图1所示，系统架构100中可以包括语音交互设备101、102，网络103和服务器104。网络103用以在语音交互设备101、102和服务器104之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

语音交互设备101、102可以是具有语音服务功能的电子设备。语音交互设备101、102上可以设有麦克风或麦克风阵列等音频输入装置、以及扬声器等音频输出装置。用户110可以向语音交互设备101、102发出语音信号，语音交互设备101、102的音频输入装置可以捕获用户输入的语音信号。语音交互设备101、102可以例如是智能音箱、智能家电、手机、平板电脑，等等。

服务器104可以是为语音交互设备提供后台服务的服务器，例如可以是提供语音识别服务的服务器。服务器104可以接收语音交互设备101、102发送的语音信号，对语音信号进行解码，识别出用户的语音指令，根据用户的语音指令生成反馈信息(例如生成语音响应信号)，并将反馈信息反馈至语音交互设备101、102。语音交互设备101、102可以接收反馈信息。

需要说明的是，服务器104可以是硬件，也可以是软件。当服务器104为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器104为软件时，可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供分布式服务的多个软件或软件模块)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

需要说明的是，本申请实施例所提供的音频信号采集装置可以设置于语音交互设备101、102中，音频信号处理方法可以由语音交互设备101、102执行，相应地，音频信号处理装置可以设置于语音交互设备101、102中。

应该理解，图1中的语音交互设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的语音交互设备、网络和服务器。

继续参考图2，其示出了根据本公开的音频信号采集装置的一个实施例的结构示意图。

如图2所示，音频信号采集装置200可以包括主芯片21、功放模块22以及回声参考信号采集电路23。在实践中，音频信号采集装置200还可以包括麦克风或麦克风阵列Mic以及扬声器Speeker。

主芯片21可以是执行信号处理操作的芯片，主芯片21可以接收麦克风Mic采集的音频信号并转换为数字音频信号。主芯片21可以直接与麦克风连接，获取麦克风采集的音频信号；或者麦克风生成的音频信号可以经过信号滤波电路平滑后输入至主芯片21。主芯片21可以包括模数转换模块ADC，模数转换模块ADC可以对麦克风Mic采集的音频信号进行模数转换，生成数字音频信号。

主芯片21还可以接收待通过扬声器播放的数字音频信号并输出。待通过扬声器播放的数字音频信号可以是通过网络传输或蓝牙芯片传输至主芯片的音频信号。待通过扬声器播放的数字音频信号可以是响应于用户的请求而生成的语音响应信号，例如用户请求播放的音乐、天气情况、新闻等资源的音频信号。图2所示BT/WIFI端口表示通过蓝牙(BlueTooth)模块或网络向主芯片传输待通过扬声器播放的数字音频信号的端口

功放模块22是用于放大音频信号的模块。功放模块22的输入端与主芯片21连接，用于接收主芯片21输出的待通过扬声器播放的数字音频信号。功放模块22可以包括数字信号输出端Dout和模拟信号输出端Aout。其中数字信号输出端Dout用于输出对功放模块22的输入端输入的数字音频信号放大后的数字音频信号，即用于对待通过扬声器播放的数字音频信号进行放大，模拟信号输出端Aout用于输出对放大的数字音频信号进行滤波后形成的模拟信号。功放模块22的模拟信号输出端Aout可以与扬声器Speaker连接。

在这里，功放模块22可以采用D类功放电路的结构，包括调制器、电流放大器和LC低通滤波电路。调制器的输入端即为功放模块22的输入端，调制器对输入功放模块22的信号进行调制，得到调制后的数字音频信号，调制器输出的数字音频信号输入至电流放大器中。电流放大器可以是由脉冲控制的电流放大器，实现对信号幅度的放大。功放模块22的数字信号输出端Dout可以连接至电流放大器的输出端。LC低通滤波电路用于平滑电流放大器输出的数字信号，形成模拟信号经由模拟信号输出端Aout输出。

回声参考信号采集电路23用于采集回声参考信号，也即用于采集麦克风Mic采集的音频信号中由扬声器Speaker的回声产生的音频信号。在本实施例中，回声参考信号采集电路23的输入端与功放模块22的数字信号输出端Dout连接，回声参考信号采集电路23的输出端与主芯片21连接。回声参考信号采集电路23采集功放模块22输出的数字音频信号，生成回声参考信号并回传至主芯片22。

在这里，回声参考信号采集电路23可以将功放模块22的数字信号输出端Dout输出的数字音频信号转换为模拟信号，作为生成的回声参考信号，或者对功放模块22的数字信号输出端Dout输出的数字音频信号进行滤波平滑后生成回声参考信号。

上述实施例的音频信号采集装置200可以通过连接在功放模块的数字信号输出端和主芯片之间的回声参考信号采集电路来实现回声信号的采集，并且，由于回声信号采集电路采集到的信号未经过功放模块的数模转换单元转为模拟信号，能够避免功放模块的数模转换单元引入不属于扬声器回声的噪音，可以有效提升采集到的回声参考信号的准确性。

在一些实施例中，回声参考信号采集电路可以包括至少两级级联的RC滤波电路。继续参考图3，其示出了图2所示音频信号采集装置中回声信号采集电路的一个示例性结构示意图。其中，回声参考信号采集电路包括三级级联的RC滤波电路。其中，每级RC滤波电路中的电阻R和电容C串联，每级RC滤波电路的输入端为电阻R未与同级RC滤波电路中的电容C连接的一端，每级RC滤波电路的输出端为该级RC滤波电路的电阻和RC之间的端口。各级RC滤波电路按照如下方式级联：下一级RC滤波电路中的电阻R连接至上一级RC滤波电路中的电阻R和电容C之间。回声参考信号采集电路的输入端为第一级RC滤波电路的输入端，回声参考信号采集电路的输出端为最后一级RC滤波电路的电阻R和电容C之间的端口。

RC滤波电路的截止频率f₀为：

其中，R^*和C^*分别为电阻R和电容C的值，上述RC滤波电路中的电阻和电容的大小可以根据输入回声参考信号采集电路的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的频率(也即功放模块的数字信号输出端输出的数字音频信号来的频率)来确定。

数字音频信号经过至少两级级联的RC滤波电路之后，形成平滑的模拟信号。该模拟信号可以作为采集到的回声参考信号被传输至主芯片。

在进一步的实现方式中，上述回声参考信号采集电路还可以包括分压电路VDC。如图3所示，分压电路VDC的输入端可以连接至上述至少两级级联的RC滤波电路中最后一级RC滤波电路的输出端，即连接至最后一级RC滤波电路中电阻R和电容C之间，分压电路VDC的输出端可以连接至主芯片。分压电路VDC可以对经过RC滤波电路滤波后的信号进行信号幅度的缩小，作为回声参考信号回传至主芯片。经过分压电路VDC缩小信号幅度后的模拟信号可以作为回声参考信号传回至主芯片。

如图3所示，分压电路VDC通过两个串联的电阻来实现分压，分压电路的输入端连接至最后一级RC滤波电路的输出端，分压电路的输出端连接在两个串联的分压电阻之间。

通过分压电路进行分压，能够将RC滤波电路滤波后的信号幅度降低至适合主芯片处理的信号幅度，同时采集到最接近扬声器播放的声音信号。

本公开实施例还提供了一种音频信号处理方法。请参考图4，其示出了根据本公开的音频信号处理方法的一个实施例的流程示意图。该音频信号处理方法可以应用于图1所示系统架构中的终端101、102，具体可以由设置于终端101、102中的音频信号采集装置的主芯片执行。

如图4所示，本实施例的音频信号处理方法的流程400，可以包括：

步骤401，接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块。

上述执行主体可以首先接收麦克风采集的音频信号。其中，麦克风采集的音频信号可以包含扬声器播放的声音的回声信号。麦克风采集的音频信号是模拟信号，上述执行主体可以通过ADC模块将模拟信号转换为数字信号。上述执行主体还可以接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块。在这里，待通过扬声器播放的数字音频信号可以是响应于用户的请求而生成的语音响应信号，可以由蓝牙芯片或通过网络传输至上述执行主体。上述执行主体可以将待通过扬声器播放的数字音频信号传输至功放模块进行放大。麦克风采集的音频信号中的回声信号即经过功放模块放大后的待通过扬声器播放的数字音频信号产生的回声信号。

功放模块可以对接收到的待通过扬声器播放的数字音频信号进行功率放大。功放模块可以包括电流放大电路和LC滤波电路。数字音频信号经电流放大电路进行信号的幅度放大后，通过功放模块的数字信号输出端输出至回声参考信号采集电路。经过电流放大电路进行信号幅度放大后的信号可以通过LC滤波电路进行平滑，形成模拟信号后通过功放模块的模拟信号输出端。

功放模块的模拟信号输出端可以连接至扬声器。这样，麦克风采集的信号经过功放模块后输出至扬声器播放。

步骤402，接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号。

其中，回声参考信号采集电路基于功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号。

在本实施例中，回声参考信号采集电路可以从功放模块的数字信号输出端接收数字音频信号，经过平滑处理后作为回声参考信号回传至主芯片，主芯片可以接收回声参考信号采集的回声参考信号。

在这里，回声参考信号是扬声器播放的声音被麦克风捕获后形成的回声信号的参考信号。由于回声参考信号采集电路连接在靠近扬声器的功放模块输出端和主芯片之间，其可以采集到比较接近扬声器的声音信号，并且回声参考信号电路采集的信号未经过功放模块的滤波处理，可以避免引入额外的噪音。

步骤403，基于回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

麦克风可以捕获包含用户语音和扬声器回声的音频信号。上述执行主体可以根据采集到的回声参考信号进行回声消除处理，具体可以从麦克风捕获的音频信号中去除回声参考信号，得到消除回声后的音频信号。例如可以确定麦克风捕获的音频信号与回声参考信号的差分信号作为消除回声后的音频信号。

本实施例的音频信号处理方法，通过接收回声参考信号采集电路从功放模块的数字信号输出端回传的回声参考信号，并基于回声参考信号对麦克风捕获的音频信号进行回声消除处理，能够有效去除回声信号。并且，由于采集的回声参考信号未经过功放模块的转换为模拟信号，能够避免在采集的回声参考信号中引入功放模块的滤波模块的噪声，进而可以准确地消除回声。

在一些可选的实现方式中，可以按照如下方式进行回声消除处理：首先基于回声参考信号建立回声的语音模型，并基于回声的语音模型对麦克风捕获的音频信号进行线性自适应滤波，将回声从麦克风捕获的音频信号中滤除。

然后，可以对残留回声进行处理，具体可以确定对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与回声的语音模型之间的相关性，相关性越强则表明经过线性自适应滤波后的音频信号中残留的回声越多。可以计算对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与回声的语音模型之间的相关矩阵，基于该矩阵得到衰减因子，该衰减因子表示回声的消除程度，然后基于该衰减因子与回声的语音模型的乘积对经过线性自适应滤波后的音频信号进行残留回声的衰减处理。

之后，可以对消除残留回声后的音频信号进行非线性剪切处理，具体可以根据经过线性自适应滤波后的音频信号的残留回声衰减过程中衰减量达到预设的衰减阈值的信号进行剪除。由于在残留回声衰减过程中衰减量较大的一般是回声信号，对这部分信号进行剪除可以进一步消除回声。

在一些可选的实现方式中，上述音频信号处理方法还可以包括：对消除回声后的音频信号进行信号增强处理，以及将信号增强处理后的音频信号发送至语音识别端进行识别。

在消除回声后，音频信号中只保留了用户的语音信号。可以对用户的语音信号进行信号增强处理，具体可以进行波束成形、降噪、声源定位、信号放大等处理。之后，可以将信号增强处理后的音频信号作为待识别的语音信号发送至语音识别端进行识别。

在这里，语音识别端可以是语音识别服务器(例如图1所示的服务器)或具有语音识别功能的终端设备。语音识别端可以对待识别的语音信号进行识别。由于发送至语音识别端的信号是基于采集到的较准确的回声参考信号进行回声消除处理后的信号，能够帮助提升语音识别的准确率。

进一步参考图5，作为对上述图4所示方法的实现，本申请提供了一种音频信号处理装置的一个实施例，该装置实施例与图4所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

如图5所示，本实施例的音频信号处理装置500包括：第一接收单元501、第一接收单元502以及发送单元503。其中，第一接收单元501被配置为接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；第二接收单元502被配置为接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，回声参考信号采集电路基于功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；回声消除单元503被配置为基于回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

在一些实施例中，上述回声消除单元503可以进一步被配置为按照如下方式进行回声消除处理：基于回声参考信号建立回声的语音模型，对回声进行线性自适应滤波；基于对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与回声的语音模型之间的相关性，消除残留回声；对消除残留回声后的音频信号进行非线性剪切处理。

在一些实施例中，上述装置500还可以包括：信号增强单元，被配置为对消除回声后的音频信号进行信号增强处理；以及发送单元，被配置为将信号增强处理后的音频信号发送至语音识别端进行识别。

应当理解，装置500中记载的诸单元与参考图4描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于装置500及其中包含的单元，在此不再赘述。

本申请上述实施例的音频信号处理装置500，通过接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，回声参考信号采集电路基于功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；基于回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号，实现了麦克风捕获的音频信号中由扬声器播放的声音产生的回声信号的准确采集和消除。

本公开的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以是语音交互场景中的语音交互设备，例如图1所示的语音交互设备。该电子设备可以包括上述实施例的音频信号采集装置，具体可以包括主芯片、功放模块和回声参考信号采集电路，主芯片接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，主芯片接收待通过扬声器播放的数字音频信号并输出；功放模块的输入端与主芯片连接，功放模块接收主芯片输出的待通过扬声器播放的数字音频信号，功放模块的模拟信号输出端与扬声器连接；回声参考信号采集电路的输入端与功放模块的数字信号输出端连接，回声参考信号采集电路的输出端与主芯片连接，回声参考信号采集电路采集功放模块输出的数字音频信号，生成回声参考信号并回传至主芯片。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本公开的实施例的电子设备600的结构示意图。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开的实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备600可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储装置608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有电子设备600操作所需的各种程序和数据。处理装置601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

通常，以下装置可以连接至I/O接口605：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置606；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置607；包括例如硬盘等的存储装置608；以及通信装置609。通信装置609可以允许电子设备600与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的电子设备600，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图6中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置609从网络上被下载和安装，或者从存储装置608被安装，或者从ROM 602被安装。在该计算机程序被处理装置601执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，回声参考信号采集电路基于功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；基于回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括第一接收单元、第二接收单元和回声消除单元。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一接收单元还可以被描述为“接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块的单元”。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种音频信号采集装置，包括：

主芯片，所述主芯片接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，所述主芯片接收待通过扬声器播放的数字音频信号并输出；

功放模块，所述功放模块的输入端与主芯片连接，所述功放模块接收所述主芯片输出的待通过扬声器播放的数字音频信号，所述功放模块的模拟信号输出端与扬声器连接；

回声参考信号采集电路，所述回声参考信号采集电路的输入端与所述功放模块的数字信号输出端连接，所述回声参考信号采集电路的输出端与所述主芯片连接，所述回声参考信号采集电路采集功放模块输出的数字音频信号并将所述数字音频信号转换为模拟信号，生成回声参考信号并回传至所述主芯片；其中，所述回声参考信号采集电路包括：至少两级级联的RC滤波电路；所述RC滤波电路的电阻和电容大小基于所述回声参考信号采集电路的脉冲宽度调制信号的频率确定；所述回声参考信号采集电路还包括分压电路，所述分压电路用于缩小所述RC滤波电路滤波后的信号的幅度，得到所述回声参考信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分压电路的输入端连接至所述至少两级级联的RC滤波电路中最后一级RC滤波电路的输出端，所述分压电路的输出端与所述主芯片连接，所述分压电路向所述主芯片回传所述回声参考信号。

3.一种音频信号处理方法，包括：

接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，所述功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；

接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，所述回声参考信号采集电路基于所述功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；其中，所述回声参考信号采集电路的输入端与所述功放模块的数字信号输出端连接，所述回声参考信号采集电路包括：至少两级级联的RC滤波电路；所述RC滤波电路的电阻和电容大小基于所述回声参考信号采集电路的脉冲宽度调制信号的频率确定；所述回声参考信号采集电路还包括分压电路，所述分压电路用于缩小所述RC滤波电路滤波后的信号的幅度，得到所述回声参考信号；

基于所述回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述回声参考信号进行回声消除处理，包括：

基于所述回声参考信号建立回声的语音模型，对回声进行线性自适应滤波；

基于对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与所述回声的语音模型之间的相关性，消除残留回声；

对消除残留回声后的音频信号进行非线性剪切处理。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：

对消除回声后的音频信号进行信号增强处理；

将信号增强处理后的音频信号发送至语音识别端进行识别。

6.一种音频信号处理装置，包括：

第一接收单元，被配置为接收麦克风采集的音频信号并转换为数字音频信号，接收待通过扬声器播放的数字音频信号并传输至功放模块，其中，所述功放模块的模拟信号输出端连接至扬声器；

第二接收单元，被配置为接收回声参考信号采集电路回传的回声参考信号，其中，所述回声参考信号采集电路的输入端与所述功放模块的数字信号输出端连接，所述回声参考信号采集电路基于所述功放模块的数字信号输出端输出的音频信号生成回声参考信号；其中，所述回声参考信号采集电路包括：至少两级级联的RC滤波电路；所述RC滤波电路的电阻和电容大小基于所述回声参考信号采集电路的脉冲宽度调制信号的频率确定；所述回声参考信号采集电路还包括分压电路，所述分压电路用于缩小所述RC滤波电路滤波后的信号的幅度，得到所述回声参考信号；

回声消除单元，被配置为基于所述回声参考信号进行回声消除处理，得到消除回声后的音频信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述回声消除单元进一步被配置为按照如下方式进行回声消除处理：

基于所述回声参考信号建立回声的语音模型，对回声进行线性自适应滤波；

基于对回声进行线性自适应滤波后的音频信号与所述回声的语音模型之间的相关性，消除残留回声；

对消除残留回声后的音频信号进行非线性剪切处理。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置还包括：

信号增强单元，被配置为对消除回声后的音频信号进行信号增强处理；以及

发送单元，被配置为将信号增强处理后的音频信号发送至语音识别端进行识别。

9.一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

如权利要求1所述的音频信号采集装置；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求3-5中任一所述的方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求3-5中任一所述的方法。

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