CN113055772B - 一种提升麦克风信号的信噪比的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升麦克风信号的信噪比的方法及装置,所述方法包括:选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。本发明通过采用两个信噪比相差较大的麦克风相加合成语音信号,能够有效提升麦克风采集到的语音信号的信噪比,以得到更良好的音质效果;并且进一步能够采用分频段相加的方法,在保持麦克风原有性能特性的同时也能改善语音信号的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域,尤其是涉及一种提升麦克风信号的信噪比的方法及装置。
背景技术
麦克风(MIC)主要用来采集自然界的声音信号,麦克风在输出有用的声音信号的同时也会产生相应的噪声信号。麦克风输出的声音信号与麦克风输出的噪声信号(麦克风的底噪)的比值称之为信噪比(SNR)。麦克风的信噪比通常由麦克风本身的方案、工艺、内部结构所决定,一款麦克风成型以后信噪比就是固定的。因此信噪比是麦克风选型时所需要慎重考虑的参数。通常在一款麦克风选型确定以后,麦克风本身的信噪比就确定了,如果需要更高的信噪比就只能选择信噪比更高的麦克风。
但是,在实际应用中用户选定的麦克风方案的信噪比往往已经是处于业内最高水平,或者是某些特定应用场景只能使用某一类型的麦克风,但是该类型的麦克风信噪比却比较低。因此,如何提高现有麦克风的信噪比,使其信噪比达到系统的要求,并使得产品的音质性能得到质的提升成为亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种提升麦克风信号的信噪比的方法及装置,能够提高信噪比较差的麦克风的信噪比。
为解决上述问题,本申请实施例的第一方面提供了一种提升麦克风信号的信噪比的方法,至少包括如下步骤:
选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;
在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述提升麦克风信号的信噪比的方法,还包括:
在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;
通过加法器将所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述提升麦克风信号的信噪比的方法,还包括:
选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述提升麦克风信号的信噪比的方法,还包括:
选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号;
通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述频率选择滤波器包括数字滤波器和模拟滤波器。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述加法器包括数字加法器和模拟运放加法器。
本申请实施例的第二方面提供了一种提升麦克风信号的信噪比的装置,包括:
麦克风选取模块,用于选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;
全频段提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中,所述提升麦克风信号的信噪比的装置,还包括:
分频段提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中,所述提升麦克风信号的信噪比的装置,还包括:
所述麦克风选取模块,还用于选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
全频段二次提升信噪比模块,用于通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中,所述提升麦克风信号的信噪比的装置,还包括:
所述麦克风选取模块,还用于选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
分频段二次提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
本发明实施例提供的一种提升麦克风信号的信噪比的方法及装置,所述方法至少包括如下步骤:选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
与现有技术相比,本发明实施例通过采用两个信噪比相差较大的麦克风相加合成语音信号,能够有效提升麦克风采集到的语音信号的信噪比,以得到更良好的音质效果;并且进一步能够采用分频段相加的方法,将信噪比影响较大的频段与信噪比较低的麦克风相加,从而在保持麦克风原有性能特性的同时也能改善语音信号的信噪比。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种提升麦克风信号的信噪比的方法的流程示意图;
图2为本发明第一实施例提供的另一种提升麦克风信号的信噪比的方法的流程示意图;
图3为本发明第一实施例提供的分频段相加的流程示意图;
图4为本发明第二实施例提供的一种提升麦克风信号的信噪比的装置的结构示意图;
图5为本发明第二实施例提供的另一种提升麦克风信号的信噪比的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
SNR:Signal Noise Ratio,信噪比(SNR),表示麦克风输出有用信号与麦克风输出的噪声水平的比值
MIC:Microphone,麦克风,是将声音转换为电信号的传感器,广泛应用于音频采集电路,例如电话、语音识别和音乐录制等。
首先介绍本发明可以提供的应用场景,如提供一种提升麦克风信号的信噪比的方法,能够有效改善麦克风信号的信噪比,提高音质效果。
本发明第一实施例:
请参阅图1-3。
如图1所示,本实施例提供了一种提升麦克风信号的信噪比的方法,至少包括如下步骤:
S1、选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风。
具体的,对于步骤S1,选取待改善的MIC A,其输出信号Sa,输出噪声Na,选取的MICA一般具有一定的不可替代性。选取一个MIC B与MIC A相加,从而改善MIC A的SNR。需要说明的是,MIC B的SNR相比于MIC A的SNR要远大于MIC A,一般该阈值为约20dB以上;同时MICB一般比较通用和便宜等。
S2、在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
具体的,对于步骤S2,选取MIC B的输出信号为Sb,输出噪声为Nb。由于两个MIC的SNR相差较大,因此相同输出信号S条件下,Nb远远小于Na。
MIC A与MIC B相加以后的信号Sab=Sa+Sb,相加以后的噪声Nab=Na+Nb;
又Sa=Sb=S,则Sab=Sa+Sb=2S;
又Nb远远小于Na,则Nab=Na,Nb可以忽略不计;
在优选的实施例中,如图2所示,所述提升麦克风信号的信噪比的方法,还包括:
S31、在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;
S32、通过加法器将所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
具体的,如图3所示,当MIC A具有特殊功能具有一定的不可替代性,通常MIC A与MIC B相加以后MIC A的相关性能会得到减弱。有时不希望全频段相加,因此可以根据MIC具体功能,选择功能性影响较小同时SNR也比较低的频段与MIC B采用分频段相加。分别采用频率选择滤波器选取第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将第一麦克风的目标频段语音信号和第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号。其中,滤波器的选择是根据待改善的目标频段来选择的。选择不同的滤波器,其对应的第一麦克风SNR改善的频段也是不同的,选择依据就是需要改善的频段与第二麦克风相加,不需要改善的频段保持第二麦克风的信号即可。
本实施例通过采用分频段相加的方法,将SNR影响较大频段与SNR较低的麦克风相加,相加以后可以得到较好的SNR改善和麦克风原有性能特性。
例如MIC A对语音的低频段SNR要求较高需要改善,同时MIC B低频段的特殊功能要求又不需要那么高。这时就可以只改善MIC A低频段(假设0-500HZ)的SNR,将MIC A与SNR较低的MIC B的0-500HZ频段相加,相加以后可以MIC A将得到较好的SNR改善和MIC A性能特性。即MIC A的低频段SNR将提升6dB,同时MIC A的特殊功能特性也得到了很好的保持。
假设只改善MIC A的低频段(假设0-500HZ)的SNR,因此MIC A的滤波器不需要做任何限制,MIC B的滤波器需要增加500HZ的低通滤波器,选取出MIC B的500HZ以前信号与MICA相加即可。
在优选的实施例中,所述频率选择滤波器包括数字滤波器和模拟滤波器。频率选择滤波器在分频相加过程中主要用来选取MIC不同频段的有用信号。
在优选的实施例中,所述加法器包括数字加法器和模拟运放加法器。
在优选的实施例中,所述提升麦克风信号的信噪比的方法,还包括:
选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
具体的,在对第一麦克风和第二麦克风进行全频段信号相加或分频段信号相加后,若此时的SNRab还不满足要求,仍可以继续与MIC C进行全频段信号的相加,前提是SNRC远远大于SNRab,就可以再得到6dB的改善。选取SNRC远远大于SNRab的第三麦克风,通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。需要说明的是,本实施例不仅限于通过第三麦克风进行二次提升信噪比,还适用于多个MIC相加,但是第三麦克风的SNR一定要优于提升信噪比后的第一麦克风,这样采用才能够有明显改善。并且,用户还能够按照需求重复该步骤进行优化,提升麦克风的信噪比和音质效果。
在优选的实施例中,所述提升麦克风信号的信噪比的方法,还包括:
选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号;
通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
具体的,在对第一麦克风和第二麦克风进行全频段信号相加或分频段信号相加后,若此时的SNRab还不满足要求,仍可以继续与MIC C进行分频段信号的相加,前提是SNRC远远大于SNRab,就可以再得到6dB的改善。选取SNRC远远大于SNRab的第三麦克风,分别采用频率选择滤波器选取全频段信号相加或分频段信号相加后提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号,以及第三麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。需要说明的是,本实施例不仅限于通过第三麦克风进行二次提升信噪比,用户能够按照需求重复该步骤进行优化,提升麦克风的信噪比和音质效果。
本实施例提供的一种提升麦克风信号的信噪比的方法,至少包括如下步骤:选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
与现有技术相比,本实施例通过采用两个信噪比相差较大的麦克风相加合成语音信号,能够有效提升麦克风采集到的语音信号的信噪比,以得到更良好的音质效果;并且进一步能够采用分频段相加的方法,将信噪比影响较大的频段与信噪比较低的麦克风相加,从而在保持麦克风原有性能特性的同时也能改善语音信号的信噪比;另外,本实施例还通过提供通过另外的麦克风进行二次提升信噪比,用户能够按照需求将优化后的第一麦克风与另外的麦克风再次进行迭化相加从而实现优化和二次提升,再次提升麦克风的信噪比和音质效果。
本发明第二实施例:
请参阅图4-5。
如图4所示,本实施例提供了一种提升麦克风信号的信噪比的装置,包括:
麦克风选取模块100,用于选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风。
全频段提升信噪比模块200,用于在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
在优选的实施例中,如图4所示,所述提升麦克风信号的信噪比的装置,还包括:
分频段提升信噪比模块300,用于在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
在优选的实施例中,如图5所示,所述提升麦克风信号的信噪比的装置,还包括:
所述麦克风选取模块100,还用于选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
全频段二次提升信噪比模块400,用于通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
在优选的实施例中,如图5所示,所述提升麦克风信号的信噪比的装置,还包括:
所述麦克风选取模块100,还用于选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
分频段二次提升信噪比模块500,用于在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
本实施例提供的一种提升麦克风信号的信噪比的装置,包括:麦克风选取模块,用于选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;全频段提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号。
本实施例通过采用两个信噪比相差较大的麦克风相加合成语音信号,能够有效提升麦克风采集到的语音信号的信噪比,以得到更良好的音质效果;并且进一步能够采用分频段相加的方法,将信噪比影响较大的频段与信噪比较低的麦克风相加,从而在保持麦克风原有性能特性的同时也能改善语音信号的信噪比;另外,本实施例还通过提供通过另外的麦克风进行二次提升信噪比,用户能够按照需求将优化后的第一麦克风与另外的麦克风再次进行迭化相加从而实现优化和二次提升,再次提升麦克风的信噪比和音质效果。
在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述模块的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
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-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。
Claims (6)
1.一种提升麦克风信号的信噪比的方法,其特征在于,至少包括如下步骤:
选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;所述第一阈值为20dB以上;
在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号;
在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;
通过加法器将所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号;
选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
2.根据权利要求1所述的提升麦克风信号的信噪比的方法,其特征在于,还包括:
选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号;
通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
3.根据权利要求1所述的提升麦克风信号的信噪比的 方法,其特征在于,所述频率选择滤波器包括数字滤波器和模拟滤波器。
4.根据权利要求1所述的提升麦克风信号的信噪比的方法,其特征在于,所述加法器包括数字加法器和模拟运放加法器。
5.一种提升麦克风信号的信噪比的装置,其特征在于,包括:
麦克风选取模块,用于选取待改善的目标麦克风作为第一麦克风,选取信噪比大于所述第一麦克风且超过预设第一阈值的麦克风作为第二麦克风;所述第一阈值为20dB以上;
全频段提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,通过加法器将所述第一麦克风的语音信号和所述第二麦克风的语音信号进行相加,得到全频段提升信噪比后的第一麦克风信号;
分频段提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将所述第一麦克风的目标频段语音信号和所述第二麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段提升信噪比后的第一麦克风信号;
所述麦克风选取模块,还用于选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
全频段二次提升信噪比模块,用于通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的全频段语音信号和所述第三麦克风的全频段语音信号进行相加,得到全频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
6.根据权利要求5所述的提升麦克风信号的信噪比的装置,其特征在于,还包括:
所述麦克风选取模块,还用于选取信噪比大于所述提升信噪比后的第一麦克风且超过预设第二阈值的麦克风作为第三麦克风;
分频段二次提升信噪比模块,用于在输入相同语音信号时,分别采用频率选择滤波器选取所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号;通过加法器将所述提升信噪比后的第一麦克风的目标频段语音信号和所述第三麦克风的目标频段语音信号进行分频段相加,得到分频段二次提升信噪比后的第一麦克风信号。
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