CN113470669B - 一种数字音频处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字音频处理方法及系统，其中，方法包括：获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号；其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数；通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号；通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号。本发明可以同时处理反馈抑制和混响调节，适用场合大大增加；通过网络能进行远程便捷升级，使得用户，开发者都能高效的使用和开发产品。

Description

一种数字音频处理方法及系统

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，特别是涉及一种数字音频处理方法及系统。

背景技术

现有的音频处理器为固定出厂软件版本；其中功能所包含的功能有输入输出的增益调节、压缩器、限幅器、均衡器和延时器，分频器等。但是，现有的音频处理器无法抑制啸叫情况；在实际操作中无法单独提供更出色的现场效果；无法通过网络对其进行版本更新，无法获取后续新添功能。

发明内容

为解决以上现有技术问题，本发明提供一种数字音频处理方法及系统，通过反馈抑制有效处理啸叫情况；通过混响调节使其能在现场实时调节音频混响信息，加强现场效果；通过网络升级，在音频处理器连接互联网时能接入服务器进行软件升级，使其能稳定，高效地运行。

本发明第一方面提供一种数字音频处理方法，音频处理器用于执行以下步骤：

获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号；其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数；

通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号；

通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号。

进一步地，所述通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，包括：

通过FFT算法计算所述音频第一信号每一帧的频响，以20Hz为间隔依次获取反馈信号频谱中的能量值，将所述能量值大于预设阈值的频率位置记为啸叫位置；

通过所述啸叫位置的原信号频率与反馈信号频率的对比值，计算所述啸叫位置的频段增益值；

通过所述频段增益值对所述啸叫位置进行自动均衡处理，使得反馈信号频率与所述原信号频率相同。

进一步地，所述通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，包括：

通过梳状滤波器历史数据及全通滤波器数据的级联，构成混响空间；

设置调节混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益，并根据所述混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益得到混响增益；

根据所述混响增益调节混响混进主音频音量的占比，完成混响处理。

进一步地，所述通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理之后，还包括：

通过直接型双二阶IIR滤波器对啸叫处理之后的音频第一信号进行均衡调节。

进一步地，所述获取音频输入信号之后，还包括：

获取预设延时时间，将所述音频输入信号的长度按照所述延时时间存储于DSP内；

按照预设顺序读取音频输入信号，形成延时功能。

进一步地，所述音频处理器通过TCP/IP网络协议与服务器连接，并实时上传处理数据至服务器。

本发明第二方面提供一种数字音频处理系统，包括：

预处理模块，用于获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号；其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数；

啸叫处理模块，用于通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号；

混响处理模块，用于通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号。

进一步地，所述啸叫处理模块，还用于：

通过FFT算法计算所述音频第一信号每一帧的频响，以20Hz为间隔依次获取反馈信号频谱中的能量值，将所述能量值大于预设阈值的频率位置记为啸叫位置；

通过所述啸叫位置的原信号频率与反馈信号频率的对比值，计算所述啸叫位置的频段增益值；

通过所述频段增益值对所述啸叫位置进行自动均衡处理，使得反馈信号频率与所述原信号频率相同。

进一步地，所述混响处理模块，还用于：

通过梳状滤波器历史数据及全通滤波器数据的级联，构成混响空间；

设置调节混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益，并根据所述混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益得到混响增益；

根据所述混响增益调节混响混进主音频音量的占比，完成混响处理。

进一步地，所述的一种数字音频处理系统，还包括：

均衡调节模块，用于通过直接型双二阶IIR滤波器对啸叫处理之后的音频第一信号进行均衡调节。

进一步地，所述的一种数字音频处理系统，还包括：延时处理模块，用于：

获取预设延时时间，将所述音频输入信号的长度按照所述延时时间存储于DSP内；

按照预设顺序读取音频输入信号，形成延时功能。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

本发明提供一种数字音频处理方法及系统，其中，方法包括：获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号；其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数；通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号；通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号。本发明可以同时处理反馈抑制和混响调节，适用场合大大增加；通过网络能进行远程便捷升级，使得用户，开发者都能高效的使用和开发产品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的一种数字音频处理方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的一种数字音频处理方法的流程图；

图3是本发明某一实施例提供的一种数字音频处理方法中DSP延时器设计的流程图；

图4是本发明某一实施例提供的一种数字音频处理方法中反馈抑制设计的流程图；

图5是本发明某一实施例提供的一种数字音频处理方法中混响调节设计的流程图；

图6是本发明某一实施例提供的一种数字音频处理方法中版本更新设计的流程图；

图7是本发明某一实施例提供的一种数字音频处理系统的装置图；

图8是本发明另一实施例提供的一种数字音频处理系统的装置图；

图9是本发明又一实施例提供的一种数字音频处理系统的装置图；

图10是本发明某一实施例提供的一种电子设备的结构图。

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。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

第一方面。

请参阅图1-2，本发明一实施例提供一种数字音频处理方法，包括：

S10、获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号。其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数。

在某一具体实施例中，在信号输入模块中对输入的音频信号进行音量增益的调节，相位变换控制，同时在信号输入模块中也可以选择相应的信号发生器音源输出，其中包括正弦波，白噪声以及粉噪声。

在COMP压缩器和限幅器这两个模块中，调节模块中的门限值，攻击时间，持续时间，压缩比以及释放时间等参数，可以对输入信号启动压缩和限幅处理；其中门限值表示的是所需处理与不处理的界限值，攻击时间为达到处理条件的数据准备进行处理的时间，持续时间为数据处理完成后持续保存的时间，释放时间为将超出门限阈值的数据处理完成后，将处理后的数据输出所需的时间。对于压缩器还拥有压缩比调节，调节范围为1-100，压缩比越大，输出的数据越接近门限值大小。

在某一具体实施方式中，所述获取音频输入信号之后，还包括：

获取预设延时时间，将所述音频输入信号的长度按照所述延时时间存储于DSP内；

按照预设顺序读取音频输入信号，形成延时功能。

在某一具体实施例中，请参阅图3，延时器的设计，根据使用者所设置的延时时间参数；输入音频数据进入到DSP后，会将长度大小为使用者设置的延时时间长度的音频数据保存在DSP内一数据组内，当填充数组满后，再依次从该数据组从头到尾开始读取，反反复复，最后就组成延时器模块。

S20、通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号。

在某一具体实施方式中，所述步骤S20包括：

通过FFT算法计算所述音频第一信号每一帧的频响，以20Hz为间隔依次获取反馈信号频谱中的能量值，将所述能量值大于预设阈值的频率位置记为啸叫位置；

通过所述啸叫位置的原信号频率与反馈信号频率的对比值，计算所述啸叫位置的频段增益值；

通过所述频段增益值对所述啸叫位置进行自动均衡处理，使得反馈信号频率与所述原信号频率相同。

在某一具体实施例中，请参阅图4，在反馈抑制(AFC)模块中，音频信号输入到该模块后将会执行DSP中的反馈抑制算法，对啸叫进行处理，过程如下：信号会先经过一个反馈增益控制模块对输入信号进行增益评估，通过自适应处理算法对反馈信号进行调整自适应处理算法是通过FFT算法求出输入音频信号每一帧的频响，然后依据间隔为20Hz去寻找反馈信号频频谱中存在能量偏高的频率位置，其次通过比对原信号与反馈信号的对应频率，通过计算分解出频段增益值，将能量偏高(啸叫部分)进行自动均衡处理，将偏高的频率的增益抹平得与原信号基本一致；其次调整信号后续经过反馈延时单元，调节延时时间参数；最后一路进行输出，另分一路信号给到信号反馈模块，重复上述操作流程，最后完成反馈抑制功能。

在另一具体实施方式中，所述通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理之后，还包括：

通过直接型双二阶IIR滤波器对啸叫处理之后的音频第一信号进行均衡调节。

在某一具体实施例中，均衡器调节拥用参数均衡器，高低架均衡器等。通过改变相应的滤波器系数，采用直接型双二阶IIR滤波器最终实现均衡调功能。

S30、通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号。

在某一具体实施方式中，所述步骤S30包括：

通过梳状滤波器历史数据及全通滤波器数据的级联，构成混响空间；

设置调节混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益，并根据所述混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益得到混响增益；

根据所述混响增益调节混响混进主音频音量的占比，完成混响处理。

在某一具体实施例中，请参阅图5，混响调节模块，输入音源通过DSP混响算法对其进行混响处理，其中DSP混响算法中采用了16个梳状滤波器、8个全通滤波器。先通过调节房间尺寸，干湿度和增益等参数，再通过梳状滤波器数据的累积和全通滤波器数据的级联，构成一个混响空间；其次数据进入通过递归计算得出的最终混响输出。调节混响时间可以得到混响尾音长短的效果，调节高频阻尼系数可以得到混响明亮度高低的效果，调节低频混响增益可以得到混响的低沉效果；在进行完上述三个参数的设计后，最后调节混响增益，调节混响混进主音频音量的占比，最后得到混合输出。

在某一具体实施方式中，上述步骤用于在音频处理器中执行，所述音频处理器通过TCP/IP网络协议与服务器连接，并实时上传处理数据至服务器。

在某一具体实施例中，请参阅图6，通过网口互联网连接，连接到服务器后，通过服务器与终端(音频处理器)网络协议(TCP/IP)，能识别到处理器当前的版本情况。通过与上传在服务器中的版本对比，能够进行版本更新。而开发者也可以通过服务器反馈的错误报告去进行程序的修正，使产品能一直保持最新和最优的使用版本。

在某一具体实施例中，还包括：分频器模块，采用的是LinkwitzRiley，ButterWorth以及Bessel等这三种类型的滤波器进行设计。通过改变滤波器阶数去改变分频器的斜率，其中斜率的覆盖范围为1/6～1/48。

本发明提供的方法可以同时处理反馈抑制和混响调节，适用场合大大增加；通过网络能进行远程便捷升级，使得用户，开发者都能高效的使用和开发产品。

第二方面。

请参阅图7-9，本发明一实施例提供一种数字音频处理系统，包括：

预处理模块10，用于获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号。其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数。

啸叫处理模块20，用于通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号。

在某一具体实施方式中，所述啸叫处理模块20，还用于：

通过FFT算法计算所述音频第一信号每一帧的频响，以20Hz为间隔依次获取反馈信号频谱中的能量值，将所述能量值大于预设阈值的频率位置记为啸叫位置；

通过所述啸叫位置的原信号频率与反馈信号频率的对比值，计算所述啸叫位置的频段增益值；

通过所述频段增益值对所述啸叫位置进行自动均衡处理，使得反馈信号频率与所述原信号频率相同。

混响处理模块30，用于通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号。

在某一具体实施方式中，所述混响处理模块30，还用于：

通过梳状滤波器历史数据及全通滤波器数据的级联，构成混响空间；

设置调节混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益，并根据所述混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益得到混响增益；

根据所述混响增益调节混响混进主音频音量的占比，完成混响处理。

在某一具体实施方式中，所述的一种数字音频处理系统，还包括：

均衡调节模块40，用于通过直接型双二阶IIR滤波器对啸叫处理之后的音频第一信号进行均衡调节。

在另一具体实施方式中，所述的一种数字音频处理系统，还包括：延时处理模块50，用于：

获取预设延时时间，将所述音频输入信号的长度按照所述延时时间存储于DSP内；

按照预设顺序读取音频输入信号，形成延时功能。

本发明提供的系统可以同时处理反馈抑制和混响调节，适用场合大大增加；通过网络能进行远程便捷升级，使得用户，开发者都能高效的使用和开发产品。

第三方面。

本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括：

处理器、存储器和总线；

所述总线，用于连接所述处理器和所述存储器；

所述存储器，用于存储操作指令；

所述处理器，用于通过调用所述操作指令，可执行指令使处理器执行如本申请的第一方面所示的一种数字音频处理方法对应的操作。

在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图10所示，图10所示的电子设备5000包括：处理器5001和存储器5003。其中，处理器5001和存储器5003相连，如通过总线5002相连。可选地，电子设备5000还可以包括收发器5004。需要说明的是，实际应用中收发器5004不限于一个，该电子设备5000的结构并不构成对本申请实施例的限定。

处理器5001可以是CPU，通用处理器，DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器5001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

总线5002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线5002可以是PCI总线或EISA总线等。总线5002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器5003可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。

存储器5003用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器5001来控制执行。处理器5001用于执行存储器5003中存储的应用程序代码，以实现前述任一方法实施例所示的内容。

其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。

第四方面。

本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请第一方面所示的一种数字音频处理方法。

本申请的又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。

Claims (9)

1.一种数字音频处理方法，其特征在于，音频处理器用于执行以下步骤：

获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号；其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数；

通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号；

通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号；

所述通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，包括：

通过FFT算法计算所述音频第一信号每一帧的频响，以20Hz为间隔依次获取反馈信号频谱中的能量值，将所述能量值大于预设阈值的频率位置记为啸叫位置；

通过所述啸叫位置的原信号频率与反馈信号频率的对比值，计算所述啸叫位置的频段增益值；

通过所述频段增益值对所述啸叫位置进行自动均衡处理，使得反馈信号频率与所述原信号频率相同。

2.如权利要求1所述的一种数字音频处理方法，其特征在于，所述通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，包括：

通过梳状滤波器历史数据及全通滤波器数据的级联，构成混响空间；

设置调节混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益，并根据所述混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益得到混响增益；

根据所述混响增益调节混响混进主音频音量的占比，完成混响处理。

3.如权利要求1所述的一种数字音频处理方法，其特征在于，所述通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理之后，还包括：

通过直接型双二阶IIR滤波器对啸叫处理之后的音频第一信号进行均衡调节。

4.如权利要求1所述的一种数字音频处理方法，其特征在于，所述获取音频输入信号之后，还包括：

获取预设延时时间，将所述音频输入信号的长度按照所述延时时间存储于DSP内；

按照预设顺序读取音频输入信号，形成延时功能。

5.如权利要求1所述的一种数字音频处理方法，其特征在于，所述音频处理器通过TCP/IP网络协议与服务器连接，并实时上传处理数据至服务器。

6.一种数字音频处理系统，其特征在于，包括：

预处理模块，用于获取音频输入信号，对所述音频输入信号进行预处理，得到音频第一信号；其中，所述预处理包括：调节音量增益、控制相位变换、设置相关参数；

啸叫处理模块，用于通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，得到音频第二信号；

混响处理模块，用于通过DSP混响算法对所述音频第二信号进行混响处理，得到音频第三信号；

所述通过反馈抑制算法对所述音频第一信号进行啸叫处理，包括：

通过FFT算法计算所述音频第一信号每一帧的频响，以20Hz为间隔依次获取反馈信号频谱中的能量值，将所述能量值大于预设阈值的频率位置记为啸叫位置；

通过所述啸叫位置的原信号频率与反馈信号频率的对比值，计算所述啸叫位置的频段增益值；

通过所述频段增益值对所述啸叫位置进行自动均衡处理，使得反馈信号频率与所述原信号频率相同。

7.如权利要求6所述的一种数字音频处理系统，其特征在于，所述混响处理模块，还用于：

通过梳状滤波器历史数据及全通滤波器数据的级联，构成混响空间；

设置调节混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益，并根据所述混响时间、高频阻尼系数及低频混响增益得到混响增益；

根据所述混响增益调节混响混进主音频音量的占比，完成混响处理。

8.如权利要求6所述的一种数字音频处理系统，其特征在于，还包括：

均衡调节模块，用于通过直接型双二阶IIR滤波器对啸叫处理之后的音频第一信号进行均衡调节。

9.如权利要求6所述的一种数字音频处理系统，其特征在于，还包括：延时处理模块，用于：

获取预设延时时间，将所述音频输入信号的长度按照所述延时时间存储于DSP内；

按照预设顺序读取音频输入信号，形成延时功能。

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