CN113436599A - 信号处理方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

信号处理方法、装置、存储介质及电子设备 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种信号处理方法、装置、存储介质及电子设备，以实现三维空间的主动降噪。所述方法应用于信号处理装置，所述信号处理装置安装于室内，且所述信号处理装置包括误差信号获取装置和次级声源；所述方法包括：获取所述误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号；根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号；根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号；根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区。

Description

信号处理方法、装置、存储介质及电子设备
技术领域
本公开涉及主动降噪领域，具体地，涉及一种信号处理方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
长期暴露于噪声环境中会对人的生理和心理健康造成严重危害，因此，噪声控制对人的生理和心理健康具有积极的意义。目前，常用三种方式进行噪声处理，一是关闭噪声源或者对噪声源进行降噪处理，从根本上解决噪声问题，二是对噪声的传播路径进行隔离，三是由用户佩戴耳机(或耳罩)，以降低噪声对用户的影响。在第一种方式中，噪声源的降噪处理需要针对某个的对象提出适用于该对象的解决方案，通常不具有普适性，且这种方式通常实现难度大，成本较高。在第二种方式中，还需额外考虑室内外通风需求等因素的影响，在居家、教室等场景下阻断噪声传播路径实现困难、成本高。在第三种方式中，长时间佩戴耳机会给用户身体带来压力，影响用户的体感舒适性，甚至可能影响身体健康。
发明内容
本公开的目的是提供一种信号处理方法、装置、存储介质及电子设备，以实现三维空间的主动降噪。
为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供一种信号处理方法，应用于信号处理装置，所述信号处理装置安装于室内，且所述信号处理装置包括误差信号获取装置和次级声源；所述方法包括：
获取所述误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号；
根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号；
根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号；
根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区。
可选地，所述根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号，包括：
获取所述次级声源的历史输出向量，所述历史输出向量至少包括所述次级声源在目标历史时刻的输出信号，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻；
确定所述目标误差信号获取装置和所述次级声源之间的信号传递函数；
根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号。
可选地，所述根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号，包括：
按照如下公式确定所述目标参考信号x：
Figure BDA0003092542920000021
其中，e为所述目标误差信号，
Figure BDA0003092542920000022
为所述信号传递函数，Y为所述历史输出向量。
可选地，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号；
所述获取所述次级声源的历史输出向量，包括：
获取所述第一扬声器的第一输出向量和所述第二扬声器的第二输出向量，所述第一输出向量至少包括所述第一扬声器在所述目标历史时刻的输出信号，所述第二输出向量至少包括所述第二扬声器在所述目标历史时刻的输出信号；
所述确定所述目标误差信号获取装置和所述次级声源之间的信号传递函数，包括：
确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一传递函数、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二传递函数、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三传递函数、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四传递函数；
所述根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号，包括：
根据所述第一误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第一传递函数和所述第二传递函数，确定对应于所述第一扬声器的第一参考信号；
根据所述第二误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第三传递函数和所述第四传递函数，确定对应于所述第二扬声器的第二参考信号。
可选地，所述根据所述第一误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第一传递函数和所述第二传递函数，确定对应于所述第一扬声器的第一参考信号，包括：
按照如下公式确定所述第一参考信号x1：
Figure BDA0003092542920000031
其中，e1为所述第一误差信号，
Figure BDA0003092542920000032
为所述第一传递函数，
Figure BDA0003092542920000033
为所述第二传递函数，Y1为所述第一输出向量，Y2为所述第二输出向量；
所述根据所述第二误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第三传递函数和所述第四传递函数，确定对应于所述第二扬声器的第二参考信号，包括：
按照如下公式确定所述第一参考信号x2：
Figure BDA0003092542920000041
其中，e2为所述第二误差信号，
Figure BDA0003092542920000042
为所述第三传递函数，
Figure BDA0003092542920000043
为所述第四传递函数。
可选地，所述根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号，包括：
确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量；
根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号。
可选地，所述确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量，包括：
按照如下公式确定所述滤波器系数向量W：
W＝W0+μre
其中，W0为滤波器在目标历史时刻对应的系数向量，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻，μ为预设步长，r为滤波信号矢量，e为所述目标误差信号。
可选地，所述根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号，包括：
根据所述目标参考信号，确定目标参考向量，所述目标参考向量至少包括所述目标参考信号；
按照如下公式确定所述次级通路信号y：
y＝WTX
其中，W为所述滤波器系数向量，X为所述目标参考向量。
可选地，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号，所述目标参考信号包括对应于所述第一扬声器的第一参考信号和对应于所述第二扬声器的第二参考信号；
所述确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量，包括：
确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一系数向量、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二系数向量、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三系数向量、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四系数向量；
所述根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号，包括：
根据所述第一参考信号，确定第一参考向量，并根据所述第二参考信号，确定的人参考向量，其中，所述第一参考向量至少包括所述第一参考信号，所述第二参考向量至少包括所述第二参考信号；
根据所述第一系数向量、所述第二系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第一扬声器的待输出的第一信号；
根据所述第三系数向量、所述第四系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第二扬声器的待输出的第二信号。
可选地，所述根据所述第一系数向量、所述第二系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第一扬声器的待输出的第一信号，包括：
按照如下公式确定所述第一信号y1：
Figure BDA0003092542920000051
其中，W11为所述第一系数向量，W12为所述第二系数向量，X1为所述第一参考向量，X2为所述第二参考向量；
所述根据所述第三系数向量、所述第四系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第二扬声器的待输出的第二信号，包括：
按照如下公式确定所述第一信号y2：
Figure BDA0003092542920000061
其中，W21为所述第三系数向量，W22为所述第四系数向量。
可选地，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，所述次级通路信号包括对应于所述第一扬声器的第一信号和对应于所述第二扬声器的第二信号；
所述根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区，包括：
在所述目标时刻，通过所述第一扬声器输出所述第一信号，并通过所述第二扬声器输出所述第二信号。
根据本公开的第二方面，提供一种信号处理装置，所述信号处理装置安装于室内，所述装置包括：
误差信号获取装置和次级声源；
获取模块，用于获取所述误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号；
第一确定模块，用于根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号；
第二确定模块，用于根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号；
输出模块，用于根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区。
可选地，所述第一确定模块，包括：
获取子模块，用于获取所述次级声源的历史输出向量，所述历史输出向量至少包括所述次级声源在目标历史时刻的输出信号，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻；
第一确定子模块，用于确定所述目标误差信号获取装置和所述次级声源之间的信号传递函数；
第二确定子模块，用于根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号。
可选地，所述第二确定子模块用于按照如下公式确定所述目标参考信号x：
Figure BDA0003092542920000071
其中，e为所述目标误差信号，
Figure BDA0003092542920000072
为所述信号传递函数，Y为所述历史输出向量。
可选地，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号；
所述获取子模块用于获取所述第一扬声器的第一输出向量和所述第二扬声器的第二输出向量，所述第一输出向量至少包括所述第一扬声器在所述目标历史时刻的输出信号，所述第二输出向量至少包括所述第二扬声器在所述目标历史时刻的输出信号；
所述第一确定子模块用于确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一传递函数、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二传递函数、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三传递函数、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四传递函数；
所述第二确定子模块，包括：
第三确定子模块，用于根据所述第一误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第一传递函数和所述第二传递函数，确定对应于所述第一扬声器的第一参考信号；
第四确定子模块，用于根据所述第二误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第三传递函数和所述第四传递函数，确定对应于所述第二扬声器的第二参考信号。
可选地，所述第三确定子模块用于按照如下公式确定所述第一参考信号x1：
Figure BDA0003092542920000081
其中，e1为所述第一误差信号，
Figure BDA0003092542920000082
为所述第一传递函数，
Figure BDA0003092542920000083
为所述第二传递函数，Y1为所述第一输出向量，Y2为所述第二输出向量；
所述第四确定子模块用于按照如下公式确定所述第一参考信号x2：
Figure BDA0003092542920000084
其中，e2为所述第二误差信号，
Figure BDA0003092542920000085
为所述第三传递函数，
Figure BDA0003092542920000086
为所述第四传递函数。
可选地，所述第二确定模块，包括：
第五确定子模块，用于确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量；
第六确定子模块，用于根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号。
可选地，所述第五确定子模块用于按照如下公式确定所述滤波器系数向量W：
W＝W0+μre
其中，W0为滤波器在目标历史时刻对应的系数向量，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻，μ为预设步长，r为滤波信号矢量，e为所述目标误差信号。
可选地，所述第六确定子模块，包括：
第七确定子模块，用于根据所述目标参考信号，确定目标参考向量，所述目标参考向量至少包括所述目标参考信号；
所述第六确定子模块用于按照如下公式确定所述次级通路信号y：
y＝WTX
其中，W为所述滤波器系数向量，X为所述目标参考向量。
可选地，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号，所述目标参考信号包括对应于所述第一扬声器的第一参考信号和对应于所述第二扬声器的第二参考信号；
所述第五确定子模块用于确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一系数向量、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二系数向量、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三系数向量、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四系数向量；
所述第六确定子模块，包括：
第七确定子模块，用于根据所述第一参考信号，确定第一参考向量，并根据所述第二参考信号，确定的人参考向量，其中，所述第一参考向量至少包括所述第一参考信号，所述第二参考向量至少包括所述第二参考信号；
第八确定子模块，用于根据所述第一系数向量、所述第二系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第一扬声器的待输出的第一信号；
第九确定子模块，用于根据所述第三系数向量、所述第四系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第二扬声器的待输出的第二信号。
可选地，所述第八确定子模块用于按照如下公式确定所述第一信号y1：
Figure BDA0003092542920000101
其中，W11为所述第一系数向量，W12为所述第二系数向量，X1为所述第一参考向量，X2为所述第二参考向量；
所述第九子模块用于按照如下公式确定所述第一信号y2：
Figure BDA0003092542920000102
其中，W21为所述第三系数向量，W22为所述第四系数向量。
可选地，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，所述次级通路信号包括对应于所述第一扬声器的第一信号和对应于所述第二扬声器的第二信号；
所述输出模块用于在所述目标时刻，通过所述第一扬声器输出所述第一信号，并通过所述第二扬声器输出所述第二信号。
根据本公开的第三方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开第一方面所述方法的步骤。
根据本公开的第四方面，提供一种电子设备，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开第一方面所述方法的步骤。
通过上述技术方案，提供一种安装于室内的信号处理装置，并基于该信号处理装置提供信号处理方法，且信号处理装置中包括误差信号获取装置和次级声源。获取误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号，根据目标误差信号，确定目标时刻的目标参考信号，根据目标参考信号，确定目标时刻待输出的次级通路信号，根据次级通路信号，在目标时刻控制次级声源的信号输出，以形成声音静区。由此，通过主动降噪的方式，基于实际采集到的误差信号控制次级声源的输出信号，形成消除噪声的声音静区，实现室内场景的噪声控制，从而，无需对噪声源以及噪声传播路径进行额外处理，也无需用户佩戴，既能达到降噪的效果，也能提升用户体验。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一种实施方式提供的信号处理方法的流程图；
图2是根据本公开提供的信号处理方法中，信号处理装置内误差传感器和扬声器的布置方式的示例性示意图；
图3是本公开涉及的信号处理装置的一种示例性的结构示意图；
图4是根据本公开提供的信号处理方法中，确定目标时刻待输出的次级通路信号的步骤的一种示例性的流程图；
图5是根据本公开的一种实施方式提供的信号处理装置的框图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据本公开的一种实施方式提供的信号处理方法的流程图，该方法可以包括步骤11～步骤14。本公开提供的信号处理方法可以应用于信号处理装置中，该信号处理装置安装于室内，且无需用户佩戴。该信号处理装置包括误差信号获取装置和次级声源。
误差信号获取装置用于采集误差信号，也就是信号处理装置的输出信号与能够获取到的反馈信号之间的误差。误差信号获取装置可以包括至少一个误差传感器。示例地，误差传感器可以为麦克风传感器(也称为拾音器)。次级声源用于产生次级声场，可以包括至少一个扬声器(例如，次级通路扬声器)。示例地，在同一个信号处理装置中，误差传感器和扬声器的数量一致。
误差传感器和扬声器之间的距离越远，所形成的声音静区的覆盖范围越大，因此，误差传感器可以设置于信号处理装置的边缘，扬声器可以设置于信号处理装置的中心。示例地，若信号处理装置中，误差信号获取装置包括两个误差传感器，且次级声源包括两个扬声器，则信号处理装置内误差传感器和扬声器的布置方式可以如图2所示，其中，分布在两侧的A1、A2为误差传感器，分布在中间的A3、A4为扬声器。
如图3所示，为本公开中信号处理装置的一种示例性的结构示意图，在图3中，除误差信号获取装置和次级声源之外，信号处理装置还可以包括前置放大器、低通滤波器1、I/O(输入/输出)、数字信号处理器、低通滤波器2和功率放大器。本公开提供的方法可以应用于数字信号处理器，此外，前置放大器和低通滤波器用于对误差信号获取装置采集到的信号进行预处理，处理成数字信号处理器易于处理的形式，发送到I/O以供数字信号处理器进行处理，之后，数字信号处理器得到待输出的信号，通过I/O发送出去，经由低通滤波器和功率放大器处理成次级声源易于输出的形式。图3中的箭头方向可以表示信号流通的方向。
回到图1，在步骤11中，获取误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号。
在步骤12中，根据目标误差信号，确定目标时刻的目标参考信号。
在一种可能的实施方式中，步骤12可以包括以下步骤：
获取次级声源的历史输出向量；
确定目标误差信号获取装置和次级声源之间的信号传递函数；
根据目标误差信号、信号传递函数和历史输出向量，确定目标时刻的目标参考信号。
历史输出向量至少包括次级声源在目标历史时刻的输出信号，目标历史时刻为目标时刻的前一信号输出时刻。示例地，历史输出向量可以由次级声源在目标历史时刻以及目标历史时刻之前指定数量的信号输出时刻的输出信号构成。
在一种可能的实施例中，若次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，则上述获取次级声源的历史输出向量，可以包括如下步骤：
获取第一扬声器的第一输出向量和第二扬声器的第二输出向量。
也就是说，若次级声源包括两个扬声器，则历史输出向量包括第一输出向量和第二输出向量。其中，第一输出向量至少包括第一扬声器在目标历史时刻的输出信号，以及，第二输出向量至少包括第二扬声器在目标历史时刻的输出信号；
信号传递函数可以通过实验得到。例如，通过次级声源输出一个信号，之后，获取目标误差信号获取装置采集到的反馈信号，基于这两个信号，就可以确定出目标误差信号获取装置和次级声源之间的信号传递函数。
在一种可能的实施方式中，误差信号获取装置可以包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，次级声源可以包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，目标误差信号可以包括第一误差传感器采集的第一误差信号和第二误差传感器采集的第二误差信号。则，确定目标误差信号获取装置和次级声源之间的信号传递函数，可以包括以下步骤：
确定第一误差传感器和第一扬声器之间的第一传递函数、第一误差传感器和第二扬声器之间的第二传递函数、第二误差传感器和第一扬声器之间的第三传递函数、以及第二误差传感器和第二扬声器之间的第四传递函数。
即，信号传递函数包括第一传递函数、第二传递函数、第三传递函数和第四传递函数。其中，第一传递函数、第二传递函数、第三传递函数、第四传递函数可以通过实验确定，即，通过指定扬声器输出一个信号，之后，获取指定误差传感器采集到的反馈信号，基于这两个信号，就可以确定出该扬声器和该误差传感器之间的传递函数。
在获得历史输出向量，并确定信号传递信号之后，可以根据目标误差信号、信号传递函数和历史输出向量，确定目标时刻的目标参考信号
在一种可能的实施方式中，可以按照如下公式确定目标参考信号x：
Figure BDA0003092542920000141
其中，e为目标误差信号，
Figure BDA0003092542920000142
为信号传递函数，Y为历史输出向量。以及，*表示线性卷积。
需要说明的是，上述确定目标参考信号的方式既适用于误差信号获取装置仅包括一个误差传感器、且次级声源仅包括一个扬声器的情况，也适用于误差信号获取装置包括多个误差传感器、且次级声源包括多个扬声器的情况。其中，在误差信号获取装置包括多个误差传感器、且次级声源包括多个扬声器的情况下，应当将多个误差传感器采集到的信号进行融合，用作上述算式中。
在另一种可能的实施方式中，误差信号获取装置可以包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，次级声源可以包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，目标误差信号可以包括第一误差传感器采集的第一误差信号和第二误差传感器采集的第二误差信号，以及，信号传递函数包括第一传递函数、第二传递函数、第三传递函数和第四传递函数。在这一实施方式中，根据目标误差信号、信号传递函数和历史输出向量，确定目标时刻的目标参考信号，可以包括以下步骤：
根据第一误差信号、第一输出向量、第二输出向量、第一传递函数和第二传递函数，确定对应于第一扬声器的第一参考信号；
根据第二误差信号、第一输出向量、第二输出向量、第三传递函数和第四传递函数，确定对应于第二扬声器的第二参考信号。
示例地，可以按照如下公式确定第一参考信号x1：
Figure BDA0003092542920000151
其中，e1为第一误差信号，
Figure BDA0003092542920000152
为第一传递函数，
Figure BDA0003092542920000153
为第二传递函数，Y1为第一输出向量，Y2为第二输出向量。
示例地，可以按照如下公式确定第一参考信号x2：
Figure BDA0003092542920000154
其中，e2为第二误差信号，
Figure BDA0003092542920000155
为第三传递函数，
Figure BDA0003092542920000156
为第四传递函数，Y1为第一输出向量，Y2为第二输出向量。
在步骤13中，根据目标参考信号，确定目标时刻待输出的次级通路信号。
步骤13可以包括以下步骤41和步骤42，如图4所示。
在步骤41中，确定误差信号获取装置和次级声源之间的滤波器系数向量。
在步骤42中，根据滤波器系数向量和目标参考信号，确定次级通路信号。
在一种可能的实施例中，步骤41可以按照如下公式确定滤波器系数向量W：
W＝W0+μre
其中，W0为滤波器在目标历史时刻对应的系数向量，目标历史时刻为目标时刻的前一信号输出时刻，μ为预设步长，r为滤波信号矢量，e为目标误差信号。
相应地，步骤42可以包括以下步骤：
根据目标参考信号，确定目标参考向量；
按照如下公式确定次级通路信号y：
y＝WTX
其中，W为滤波器系数向量，X为目标参考向量，T为转置符号。目标参考向量至少包括目标参考信号。示例地，目标参考向量可以由目标历史时刻以及目标历史时刻之前指定数量的时刻的目标参考信号构成。
滤波信号矢量r＝[r1，r2，r3，...，rlen]，r中包括指定数量的元素。并且，r可以通过信号传递函数和目标参考信号确定出。示例地，滤波信号向量可以为信号传递函数与目标参考向量的线性卷积。
在另一种可能的实施例中，误差信号获取装置可以包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，次级声源可以包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，目标误差信号包括第一误差传感器采集的第一误差信号和第二误差传感器采集的第二误差信号，目标参考信号包括对应于第一扬声器的第一参考信号和对应于第二扬声器的第二参考信号。在这一实施方式中，确定误差信号获取装置和次级声源之间的滤波器系数向量，可以包括以下步骤：
确定第一误差传感器和第一扬声器之间的第一系数向量、第一误差传感器和第二扬声器之间的第二系数向量、第二误差传感器和第一扬声器之间的第三系数向量、以及第二误差传感器和第二扬声器之间的第四系数向量；
也就是说，滤波器系数向量包括误差传感器和扬声器之间的系数向量，包括第一系数向量、第二系数向量、第三系数向量和第四系数向量。
示例地，可以按照如下公式确定第一系数向量W11：
Figure BDA0003092542920000171
其中，W11_0为第一误差传感器和第一扬声器之间的滤波器在目标历史时刻对应的系数向量。
示例地，可以按照如下公式确定第二系数向量W12：
Figure BDA0003092542920000172
其中，W12_0为第一误差传感器和第二扬声器之间的滤波器在目标历史时刻对应的系数向量。
示例地，可以按照如下公式确定第三系数向量W21：
Figure BDA0003092542920000173
其中，W21_0为第二误差传感器和第一扬声器之间的滤波器在目标历史时刻对应的系数向量。
示例地，可以按照如下公式确定第四系数向量W22：
Figure BDA0003092542920000174
其中，W22_0为第二误差传感器和第二扬声器之间的滤波器在目标历史时刻对应的系数向量。
上述算式中，X1为第一参考向量，至少包括对应于第一扬声器的第一参考信号，X2为第二参考向量，至少包括对应于第二扬声器的第二参考信号，其他参数的含义在前文已给出，此处不再解释。需要说明的是，上述信号传递函数(例如，第一传递函数、第二传递函数、第三传递函数、第四传递函数)与参考向量(例如，第一参考向量、第二参考向量)的线性卷积获得的结果就是滤波信号矢量，并且，不同的传递函数与参考向量能够获得各自对应的滤波信号矢量结果。
相应地，步骤42可以包括以下步骤：
根据第一参考信号，确定第一参考向量，并根据第二参考信号，确定的人参考向量。
根据第一系数向量、第二系数向量、第一参考向量和第二参考向量，确定对应于第一扬声器的待输出的第一信号；
根据第三系数向量、第四系数向量、第一参考向量和第二参考向量，确定对应于第二扬声器的待输出的第二信号。
其中，第一参考向量至少包括第一参考信号，第二参考向量至少包括第二参考信号。
示例地，可以按照如下公式确定第一信号y1：
Figure BDA0003092542920000181
其中，W11为第一系数向量，W12为第二系数向量，X1为第一参考向量，X2为第二参考向量，T为转置符号。
示例地，可以按照如下公式确定第一信号y2：
Figure BDA0003092542920000182
其中，W21为第三系数向量，W22为第四系数向量。
回到图1，在步骤14中，根据次级通路信号，在目标时刻控制次级声源的信号输出，以形成声音静区。
在一种可能的实施方式中，可以确定出一个次级通路信号。在这种实施方式中，可以控制次级声源所包括的每个扬声器输出该次级通路信号。
在另一种可能的实施方式中，次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，次级通路信号包括对应于第一扬声器的第一信号和对应于第二扬声器的第二信号。在这一实施方式中，步骤14可以包括以下步骤：
在目标时刻，通过第一扬声器输出第一信号，并通过第二扬声器输出第二信号。
由此，为每个扬声器求解出适合的输出信号，并交由对应的扬声器输出，能够提升静区形成的效果。
通过上述技术方案，提供一种安装于室内的信号处理装置，并基于该信号处理装置提供信号处理方法，且信号处理装置中包括误差信号获取装置和次级声源。获取误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号，根据目标误差信号，确定目标时刻的目标参考信号，根据目标参考信号，确定目标时刻待输出的次级通路信号，根据次级通路信号，在目标时刻控制次级声源的信号输出，以形成声音静区。由此，通过主动降噪的方式，基于实际采集到的误差信号控制次级声源的输出信号，形成消除噪声的声音静区，实现室内场景的噪声控制，从而，无需对噪声源以及噪声传播路径进行额外处理，也无需用户佩戴，既能达到降噪的效果，也能提升用户体验。
图5是根据本公开的一种实施方式提供的信号处理装置的框图。所述信号处理装置50安装于室内，所述装置50包括：
误差信号获取装置51和次级声源52；
获取模块53，用于获取所述误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号；
第一确定模块54，用于根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号；
第二确定模块55，用于根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号；
输出模块56，用于根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区。
可选地，所述第一确定模块54，包括：
获取子模块，用于获取所述次级声源的历史输出向量，所述历史输出向量至少包括所述次级声源在目标历史时刻的输出信号，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻；
第一确定子模块，用于确定所述目标误差信号获取装置和所述次级声源之间的信号传递函数；
第二确定子模块，用于根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号。
可选地，所述第二确定子模块用于按照如下公式确定所述目标参考信号x：
Figure BDA0003092542920000201
其中，e为所述目标误差信号，
Figure BDA0003092542920000202
为所述信号传递函数，Y为所述历史输出向量。
可选地，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号；
所述获取子模块用于获取所述第一扬声器的第一输出向量和所述第二扬声器的第二输出向量，所述第一输出向量至少包括所述第一扬声器在所述目标历史时刻的输出信号，所述第二输出向量至少包括所述第二扬声器在所述目标历史时刻的输出信号；
所述第一确定子模块用于确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一传递函数、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二传递函数、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三传递函数、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四传递函数；
所述第二确定子模块，包括：
第三确定子模块，用于根据所述第一误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第一传递函数和所述第二传递函数，确定对应于所述第一扬声器的第一参考信号；
第四确定子模块，用于根据所述第二误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第三传递函数和所述第四传递函数，确定对应于所述第二扬声器的第二参考信号。
可选地，所述第三确定子模块用于按照如下公式确定所述第一参考信号x1：
Figure BDA0003092542920000211
其中，e1为所述第一误差信号，
Figure BDA0003092542920000212
为所述第一传递函数，
Figure BDA0003092542920000213
为所述第二传递函数，Y1为所述第一输出向量，Y2为所述第二输出向量；
所述第四确定子模块用于按照如下公式确定所述第一参考信号x2：
Figure BDA0003092542920000214
其中，e2为所述第二误差信号，
Figure BDA0003092542920000215
为所述第三传递函数，
Figure BDA0003092542920000216
为所述第四传递函数。
可选地，所述第二确定模块55，包括：
第五确定子模块，用于确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量；
第六确定子模块，用于根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号。
可选地，所述第五确定子模块用于按照如下公式确定所述滤波器系数向量W：
W＝W0+μre
其中，W0为滤波器在目标历史时刻对应的系数向量，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻，μ为预设步长，r为滤波信号矢量，e为所述目标误差信号。
可选地，所述第六确定子模块，包括：
第七确定子模块，用于根据所述目标参考信号，确定目标参考向量，所述目标参考向量至少包括所述目标参考信号；
所述第六确定子模块用于按照如下公式确定所述次级通路信号y：
y＝WTX
其中，W为所述滤波器系数向量，X为所述目标参考向量。
可选地，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号，所述目标参考信号包括对应于所述第一扬声器的第一参考信号和对应于所述第二扬声器的第二参考信号；
所述第五确定子模块用于确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一系数向量、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二系数向量、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三系数向量、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四系数向量；
所述第六确定子模块，包括：
第七确定子模块，用于根据所述第一参考信号，确定第一参考向量，并根据所述第二参考信号，确定的人参考向量，其中，所述第一参考向量至少包括所述第一参考信号，所述第二参考向量至少包括所述第二参考信号；
第八确定子模块，用于根据所述第一系数向量、所述第二系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第一扬声器的待输出的第一信号；
第九确定子模块，用于根据所述第三系数向量、所述第四系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第二扬声器的待输出的第二信号。
可选地，所述第八确定子模块用于按照如下公式确定所述第一信号y1：
Figure BDA0003092542920000231
其中，W11为所述第一系数向量，W12为所述第二系数向量，X1为所述第一参考向量，X2为所述第二参考向量；
所述第九子模块用于按照如下公式确定所述第一信号y2：
Figure BDA0003092542920000232
其中，W21为所述第三系数向量，W22为所述第四系数向量。
可选地，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，所述次级通路信号包括对应于所述第一扬声器的第一信号和对应于所述第二扬声器的第二信号；
所述输出模块56用于在所述目标时刻，通过所述第一扬声器输出所述第一信号，并通过所述第二扬声器输出所述第二信号。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备700的框图。如图6所示，该电子设备700可以包括：处理器701，存储器702。该电子设备700还可以包括多媒体组件703，输入/输出(I/O)接口704，以及通信组件705中的一者或多者。
其中，处理器701用于控制该电子设备700的整体操作，以完成上述的信号处理方法中的全部或部分步骤。存储器702用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备700的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器702可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件703可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器702或通过通信组件705发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口704为处理器701和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件705用于该电子设备700与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件705可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。
在一示例性实施例中，电子设备700可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的信号处理方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的信号处理方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器702，上述程序指令可由电子设备700的处理器701执行以完成上述的信号处理方法。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (14)

1.一种信号处理方法，其特征在于，应用于信号处理装置，所述信号处理装置安装于室内，且所述信号处理装置包括误差信号获取装置和次级声源；所述方法包括：
获取所述误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号；
根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号；
根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号；
根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号，包括：
获取所述次级声源的历史输出向量，所述历史输出向量至少包括所述次级声源在目标历史时刻的输出信号，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻；
确定所述目标误差信号获取装置和所述次级声源之间的信号传递函数；
根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号，包括：
按照如下公式确定所述目标参考信号x：
Figure FDA0003092542910000011
其中，e为所述目标误差信号，
Figure FDA0003092542910000012
为所述信号传递函数，Y为所述历史输出向量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号；
所述获取所述次级声源的历史输出向量，包括：
获取所述第一扬声器的第一输出向量和所述第二扬声器的第二输出向量，所述第一输出向量至少包括所述第一扬声器在所述目标历史时刻的输出信号，所述第二输出向量至少包括所述第二扬声器在所述目标历史时刻的输出信号；
所述确定所述目标误差信号获取装置和所述次级声源之间的信号传递函数，包括：
确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一传递函数、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二传递函数、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三传递函数、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四传递函数；
所述根据所述目标误差信号、所述信号传递函数和所述历史输出向量，确定所述目标时刻的目标参考信号，包括：
根据所述第一误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第一传递函数和所述第二传递函数，确定对应于所述第一扬声器的第一参考信号；
根据所述第二误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第三传递函数和所述第四传递函数，确定对应于所述第二扬声器的第二参考信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第一传递函数和所述第二传递函数，确定对应于所述第一扬声器的第一参考信号，包括：
按照如下公式确定所述第一参考信号x1：
Figure FDA0003092542910000031
其中，e1为所述第一误差信号，
Figure FDA0003092542910000032
为所述第一传递函数，
Figure FDA0003092542910000033
为所述第二传递函数，Y1为所述第一输出向量，Y2为所述第二输出向量；
所述根据所述第二误差信号、所述第一输出向量、所述第二输出向量、所述第三传递函数和所述第四传递函数，确定对应于所述第二扬声器的第二参考信号，包括：
按照如下公式确定所述第一参考信号x2：
Figure FDA0003092542910000034
其中，e2为所述第二误差信号，
Figure FDA0003092542910000035
为所述第三传递函数，
Figure FDA0003092542910000036
为所述第四传递函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号，包括：
确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量；
根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量，包括：
按照如下公式确定所述滤波器系数向量W：
W＝W0+μre
其中，W0为滤波器在目标历史时刻对应的系数向量，所述目标历史时刻为所述目标时刻的前一信号输出时刻，μ为预设步长，r为滤波信号矢量，e为所述目标误差信号。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号，包括：
根据所述目标参考信号，确定目标参考向量，所述目标参考向量至少包括所述目标参考信号；
按照如下公式确定所述次级通路信号y：
y＝WTX
其中，W为所述滤波器系数向量，X为所述目标参考向量。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差信号获取装置包括两个误差传感器，分别为第一误差传感器和第二误差传感器，并且，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，其中，所述目标误差信号包括所述第一误差传感器采集的第一误差信号和所述第二误差传感器采集的第二误差信号，所述目标参考信号包括对应于所述第一扬声器的第一参考信号和对应于所述第二扬声器的第二参考信号；
所述确定所述误差信号获取装置和所述次级声源之间的滤波器系数向量，包括：
确定所述第一误差传感器和所述第一扬声器之间的第一系数向量、所述第一误差传感器和所述第二扬声器之间的第二系数向量、所述第二误差传感器和所述第一扬声器之间的第三系数向量、以及所述第二误差传感器和所述第二扬声器之间的第四系数向量；
所述根据所述滤波器系数向量和所述目标参考信号，确定所述次级通路信号，包括：
根据所述第一参考信号，确定第一参考向量，并根据所述第二参考信号，确定的人参考向量，其中，所述第一参考向量至少包括所述第一参考信号，所述第二参考向量至少包括所述第二参考信号；
根据所述第一系数向量、所述第二系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第一扬声器的待输出的第一信号；
根据所述第三系数向量、所述第四系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第二扬声器的待输出的第二信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一系数向量、所述第二系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第一扬声器的待输出的第一信号，包括：
按照如下公式确定所述第一信号y1：
Figure FDA0003092542910000051
其中，W11为所述第一系数向量，W12为所述第二系数向量，X1为所述第一参考向量，X2为所述第二参考向量；
所述根据所述第三系数向量、所述第四系数向量、所述第一参考向量和所述第二参考向量，确定对应于所述第二扬声器的待输出的第二信号，包括：
按照如下公式确定所述第一信号y2：
Figure FDA0003092542910000052
其中，W21为所述第三系数向量，W22为所述第四系数向量。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述次级声源包括两个扬声器，分别为第一扬声器和第二扬声器，所述次级通路信号包括对应于所述第一扬声器的第一信号和对应于所述第二扬声器的第二信号；
所述根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区，包括：
在所述目标时刻，通过所述第一扬声器输出所述第一信号，并通过所述第二扬声器输出所述第二信号。
12.一种信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置安装于室内，所述装置包括：
误差信号获取装置和次级声源；
获取模块，用于获取所述误差信号获取装置在目标时刻采集到的目标误差信号；
第一确定模块，用于根据所述目标误差信号，确定所述目标时刻的目标参考信号；
第二确定模块，用于根据所述目标参考信号，确定所述目标时刻待输出的次级通路信号；
输出模块，用于根据所述次级通路信号，在所述目标时刻控制所述次级声源的信号输出，以形成声音静区。
13.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-11中任一项所述方法的步骤。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-11中任一项所述方法的步骤。
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