CN113707120A - 声音信号的处理系统、方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例提供了一种声音信号的处理系统、方法及装置，声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路，信号控制支路包括：音频处理设备、分别与音频处理设备通信连接的第一麦克风及扬声器；第一麦克风，用于采集待处理的声音信号并发送至音频处理设备；音频处理设备，用于根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送反相声音信号至扬声器；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；扬声器，用于播放反相声音信号。本说明书实施例，通过扬声器播放的反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消，能够不依赖墙体结构的隔音效果，对开放式或半开放区域进行隔音。

Description

声音信号的处理系统、方法及装置
技术领域
本申请涉及声音信号的处理领域，尤其涉及一种声音信号的处理系统、方法及装置。
背景技术
人员在特定区域中进行活动时，可能会产生大量的活动语音。例如，多个参会人员在开放式会议室开会时，可能会有多个参会人员进行发言而产生的语音，还可能会有音视频播放设备播放的语音等。还有，例如居家场景下，家庭成员在室内讲话时，有可能会产生音量较大的语音。特定区域中产生的活动语音，可能会对该特定区域外的人员造成干扰，影响其正常工作生活。并且，对于具有保密需求的活动语音或者隐私而言，不适宜被该特定区域之外的人员听到。因此，如何对特定区域进行隔音是亟待解决的问题。
发明内容
本说明书实施例的目的是提供一种声音信号的处理系统、方法及装置，以解决如何对开放式或半开放区域进行隔音的问题。
为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：
第一方面，本说明书实施例提供一种声音信号的处理系统，包括至少一个信号控制支路，所述信号控制支路包括：音频处理设备、分别与所述音频处理设备通信连接的第一麦克风及扬声器；
所述第一麦克风，用于采集待处理的声音信号并发送至所述音频处理设备；
所述音频处理设备，用于根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送所述反相声音信号至所述扬声器；其中，所述反相声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；
所述扬声器，用于播放所述反相声音信号。
第二方面，本说明书实施例提供一种声音信号的处理方法，应用于声音信号的处理系统，所述声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路，所述信号控制支路包括音频处理设备、分别与所述音频处理设备通信连接的第一麦克风及扬声器；所述方法包括：
获取所述第一麦克风采集到的待处理的声音信号；
根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；
将所述反相声音信号发送给所述扬声器，以使所述扬声器播放所述反相声音信号；其中，所述反相声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
第三方面，本说明书实施例提供一种声音信号的处理装置，应用于声音信号的处理系统，所述声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路，所述信号控制支路包括第一麦克风及扬声器；所述装置包括：
存储器，用于保存信号处理参数；
处理器，用于获取所述第一麦克风采集到的待处理的声音信号；根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；将所述反相声音信号发送给所述扬声器，以使所述扬声器播放所述反相声音信号；其中，所述反相声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
第四方面，本说明书实施例提供一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序，实现上述第二方面的声音信号的处理方法的步骤。
第五方面，本说明书实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面的声音信号的处理方法的步骤。
在本说明书实施例中，声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路，信号控制支路包括：音频处理设备、分别与音频处理设备通信连接的第一麦克风及扬声器；第一麦克风，用于采集待处理的声音信号并发送至音频处理设备；音频处理设备，用于根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送反相声音信号至扬声器；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；扬声器，用于播放反相声音信号。由此，基于信号处理参数生成反相声音信号，并通过扬声器播放该反相声音信号，使得该反相声音信号在传播的过程中，能够与处于传播状态的待处理的声音信号相互抵消。对于开放式或半开放区域而言，不仅避免了开放式或半开放区域中产生的活动语音，对该区域外的人员造成干扰的问题；而且对于具有保密需求的活动语音而言，实现了隐私的保护。即在不依赖墙体结构进行隔音的基础上，实现了有效隔音。此外，由于信号控制支路的数量可以根据隔音需求自行设定，因此还具有可设计性强、灵活性高等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第一种结构示意图；
图2为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第二种结构示意图；
图3为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第三种结构示意图；
图4为本说明书实施例提供的一种开放式办公空间的示意图；
图5为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第四种结构示意图；
图6为本说明书实施例提供的一种开放式会议室的示意图；
图7为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理方法的流程示意图；
图8为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理装置的模块组成示意图；
图9为本说明书实施例提供的一种电子设备的组成示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
在传统的办公、会议以及家居等场景中，通常采用墙体结构来实现隔音的效果，例如，在封闭式的会议室中，利用隔音效果较好的建筑材料和构建方式来搭建会议室四周的墙体结构，以隔绝会议室中人员所发出的会议声音，避免会议室之外的人员听到会议室中产生的会议声音。
以开放式会议室为例进行说明，开放式会议室具有“无墙办公”的新结构，使员工与员工、员工与领导之间的距离缩小，可以提高会议效率。另外，开放式会议室与传统的封闭式会议室相比，减少了所需的办公室面积，节省了建造成本。然而，开放式会议室在会议室内空间与会议室外空间之间几乎无法隔音，缺少墙体结构的阻隔导致了会议室中所产生的声音传播至会议室外空间，进而泄漏隐私，在泄露会议声音的同时，也造成会议室之外的办公人员受到会议对话等干扰，降低工作效率。
因此，在开放式的办公、会议以及家居等场景中，为了实现使开放式或半开放区域中所产生的声音不被该区域之外的人员感知，以及实现避免该开放式或半开放区域之外的人员受该区域中所产生的声音干扰，本说明书实施例提供了一种声音信号的处理系统。
图1为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第一种结构示意图。
参照图1所示，声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路102(图1中仅示出一个)，信号控制支路102包括：音频处理设备1024、分别与音频处理设备1024通信连接的第一麦克风1022及扬声器1026。
第一麦克风1022，用于采集待处理的声音信号并发送至音频处理设备1024；
音频处理设备1024，用于根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送反相声音信号至扬声器1026；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；
扬声器1026，用于播放反相声音信号。
其中，第一麦克风1022可以是模拟麦克风或数字麦克风。
待处理的声音信号，可以是存在隔音需求的指定声场内所产生的声音信号，例如，在开放式会议室中参会人员所发出的会议声音的语音信号。该会议声音可以是人说话的声音，也可以是搬动物品的声音，还可以是电子设备播放音频软件的声音，本说明书不对待处理的声音信号的种类进行特殊限定。
声场，即传播声波的空间。前述的指定声场可以是存在明显的隔音需求的开放式或半开放区域，例如开放式的会议室。除开放式或半开放区域外，指定声场也可以是本身隔音效果较差的封闭式区域。例如，在家居环境中进行夜间聚会等活动，期间存在唱歌、大声聊天等情况，兴奋之余产生的噪声在一定程度上影响到了邻居的休息，降低了邻里关系。虽然该家居环境中进行夜间聚会的区域可能与邻居家相互隔离开，不属于开放式或半开放区域，但夜间聚会所产生的噪声可能会穿透墙体干扰到邻居正常工作生活，原本的墙体结构可能无法满足隔音需求。本申请实施例中的声场可以包括核心区域和环绕该核心区域的边界区域，可参见后文中的相关描述。
音频处理设备1024可以是DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)模块，也可以是具有数字信号处理功能的处理器，还可以是具有数字信号处理功能的设备(如台式计算机等终端设备或服务器等)。音频处理设备1024中存储有信号处理参数。信号处理参数用于对音频处理设备1024接收到的声音信号进行处理。
音频处理设备1024可以与第一麦克风1022无线通信连接，也可以通过有线通信连接。音频处理设备1024可以与扬声器1026无线通信连接，也可以有线通信连接。
可选地，信号处理参数包括滤波器权值；音频处理设备1024，具体用于：根据待处理的声音信号和滤波器权值，生成中间声音信号；对中间声音信号进行反相处理，生成反相声音信号。
通常的，人说话的声音存在不稳定性，其声音随内容、情绪等波动很大。因此，无论第一麦克风仅采集到一个人说话的声音，还是采集到多个人说话的声音混合后的声音，还是采集到人说话的声音和其他声音混合后的声音，采集到的待处理的声音信号都存在不稳定性，难以通过固定的数学公式来表达该声音信号，进而难以对该待处理的声音信号直接进行反相处理。
本说明书实施例中，音频处理设备1024中存储有信号处理参数，该信号处理参数包括滤波器权值hAF(t)。滤波器权值hAF(t)用于对该待处理的声音信号进行处理，以获得中间声音信号，该中间声音信号可以通过近似的数学表达式来表示，音频处理设备1024对该中间声音信号进行反相处理，以获得反相声音信号，实现了声音信号的数学表达。
假设待处理的声音信号为x(t)，则将x(t)输入音频处理设备1024，该音频处理设备1024通过如下公式计算反相声音信号b(t)。
b(t)＝-hAF(t)*x(t) (1)
在声音信号的处理系统刚开始启动时，音频处理设备1024中存储的滤波器权值hAF(t)可以是一个根据经验预先设定的固定值。在后续步骤中，该滤波器权值hAF(t)可以通过反馈自适应调节。
反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。从理论值考虑，该声音信号的处理系统期望将反相声音信号与待处理的声音信号完全抵消，即残余声音信号的取值为0。但实际操作过程中，完全抵消的概率较低，且当残余声音信号的取值不大于预设的声音信号阈值时，人耳几乎无法感知到该残留声音信号，因此，当残留声音信号不大于预设的声音信号阈值时，该声音信号的处理系统同样可以实现较好的声音抵消效果，进而实现开放式或半开放区域的有效隔音。
可选地，信号控制支路102还包括：与音频处理设备1024通信连接的第二麦克风1028；第二麦克风1028，用于采集残留声音信号，将残留声音信号发送给音频处理设备1024；音频处理设备1024，若确定接收到的残留声音信号大于声音信号阈值，则根据预设方式对信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数；将当前保存的信号处理参数更新为新的信号处理参数。
第二麦克风1028可以是第一麦克风1022之外的模拟麦克风或数字麦克风。第一麦克风1022与第二麦克风1028的种类可以相同，也可以不同。
可选地，针对任一信号控制支路102，待处理的声音信号的发声源与第一麦克风1022之间的第一距离小于发声源与扬声器1026之间的第二距离，第二距离小于发声源与第二麦克风1028之间的第三距离。
此处可以结合图2和图3具体说明包括第二麦克风1028的声音信号的处理系统的工作过程。
图2为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第二种结构示意图。
参照图2所示，在信号控制支路102中，声音信号的发声源与第一麦克风1022之间的第一距离小于声音信号的发声源与扬声器1026之间的第二距离，该第二距离小于声音信号的发声源与第二麦克风1028之间的第三距离。具体的，位于核心区域中的发声源所产生的声音信号通过传播路径1传播至第一麦克风1022。第一麦克风1022将采集到的该声音信号发送至音频处理设备1024。音频处理设备1024生成并发送反相声音信号至扬声器1026。扬声器1026播放的反相声音信号在向第二麦克风1028传播的过程中，与通过传播路径2在空气中传播的声音信号相互抵消。第二麦克风1028采集到扬声器1026播放的反相声音信号与通过传播路径2在空气中传播的声音信号抵消以后的残留声音信号，将该残留声音信号作为误差反馈发送至音频处理设备1024。
由于第一麦克风1022与第二麦克风1028所处的位置不同，由同一发声源发出的待处理的声音信号，例如，声音信号通过传播路径1传到第一麦克风1022的距离较短，该声音信号在空气中通过传播路径2传播到第二麦克风1028的距离较长，此时，该声音信号传播到第二麦克风608时通常已经衰减了一部分。而本说明书实施例想要达到的目的是使第二麦克风1028所采集到的残留声音信号尽可能小，因此，扬声器1026所播放的反相声音信号，在理想情况下与第二麦克风1028所采集到的衰减后的声音信号的幅度相同，相位相反，从而实现良好的声音抵消效果。
需要指出的是，属于同一信号控制支路102的第一麦克风1022、扬声器1026以及第二麦克风1028可以按照直线布设，也可以根据该指定声场的环境按照便于安装设备的位置布设。
图3为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第三种结构示意图。
参照图3所示，声音信号传播至第一麦克风1022。第一麦克风1022将声音信号发送至音频处理设备1024。音频处理设备1024中存储有信号处理参数。音频处理设备1024根据声音信号和存储的信号处理参数生成反相声音信号，将该反相声音信号发送至扬声器1026。扬声器1026播放反相声音信号。反相声音信号与声音信号混合后相互抵消，第二麦克风1028采集二者抵消后的残留声音信号，将该残留声音信号发送至音频处理设备1024，以调节音频处理设备1024中存储的信号处理参数。
当音频处理设备1024确定接收到的残留声音信号大于预设的声音信号阈值时，可以理解为，反相声音信号与声音信号的抵消效果较差，此时说明信号处理参数需要调节。音频处理设备1024根据第二麦克风1028反馈的残留声音信号实时更新存储的信号处理参数。
需要注意的是，尽管从算法上看，音频处理设备1024根据接收到的第二麦克风1028反馈的残留声音信号来调节信号处理参数存在滞后性，但更新一次信号处理参数的过程所消耗的时间非常短，例如，音频处理设备1024仅通过几十毫秒就可以更新一次信号处理参数。而通过人耳的感知能力难以捕捉到几十毫秒的延迟。几十毫秒内采集到的声音通常可以视为一段波形较为平滑的声音信号，因此，即便信号处理参数是音频处理设备1024根据几十毫秒前的声音信号的反馈计算得到的，依然能够利用该信号处理参数生成能够取得较好的声音抵消效果的反相声音信号。
可选地，音频处理设备1024，具体用于：根据残留声音信号、第一麦克风1022在指定时间范围采集到的声音信号以及反相声音信号，逐次调节信号处理参数，直至残留声音信号不大于预设信号阈值。
音频处理设备1024根据预设方式对信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数，包括：音频处理设备1024根据残留声音信号、第一麦克风1022在指定时间范围采集到的声音信号以及反相声音信号，逐次调节信号处理参数，直至残留声音信号不大于预设信号阈值。
音频处理设备1024中存储有信号处理参数，该信号处理参数包括滤波器权值hAF(t)，下文以更新滤波器权值hAF(t)为例说明如何调节信号处理参数：
更新滤波器权值hAF(t)可以采用如下程序语言，该程序语言中包含待循环处理的计算公式：
for(k＝-N，k≤L，k++){hAF(t)＝b(t)-μe(t)x(t-k)}
其中，k是程序语言的循环语句中的循环变量，N和L是预设的时间参数，根据N和L可以确定指定时间范围，从而确定第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号。b(t)是音频处理设备1024生成的反相声音信号，μ是预设系数，可以预先设置或根据需要调整。t是与待处理的声音信号、反相声音信号以及滤波器权值相关的时间自变量。
根据残留声音信号、第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号以及反相声音信号，逐次调节信号处理参数，直至残留声音信号不大于声音信号阈值，由N与L所确定的指定时间范围越长，代表接收到的待处理的声音信号的数据越多，可处理的信息就越丰富，可以拓展处理的频带范围，提升算法对高频信息的处理能力。
本说明书实施例所提供的声音信号的处理系统，可以包括一个信号控制支路102，也可以包括多个信号控制支路102。声音信号的处理系统所包括的信号控制支路102的数量越多，各个信号控制支路102的布设位置越密集，其隔音效果越好，但数量过多可能会造成资源浪费且提高了该声音信号的处理系统的布设成本。因此，可以根据指定声场和各个信号控制支路102所对应的信号控制范围确定声音信号的处理系统所包括的信号控制支路102的数量和布设位置。
下文可以结合图4和图5来说明根据指定声场和各个信号控制支路102所对应的信号控制范围确定声音信号的处理系统所包括的信号控制支路102的数量和布设位置。
图4为本说明书实施例提供的一种开放式办公空间的示意图。
参照图4所示，指定声场可以是会议区，会议区右侧为墙壁，上下两侧为过道，左侧为办公区。则根据该指定声场会议区，可以确定在会议区的上下左三侧布设信号控制支路，以实现隔音效果。会议区右侧的墙壁本身具有一定的隔音功能，故无需在会议区右侧布设信号控制支路。
图5为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理系统的第四种结构示意图。
参照图5所示，指定声场为开放式或半开放区域，指定声场的核心区域四周均需要布设信号控制支路102。针对该核心区域布设6个信号控制支路102，分别布设于如下六个位置：核心区域右侧、核心区域右下方、核心区域左下方、核心区域左侧、核心区域左上方、核心区域右上方。
其中，图中所标示的信号控制支路102包括第一麦克风1022，扬声器1026以及第二麦克风1028。其他信号控制支路与该信号控制支路102所包括的设备类似，此处不再赘述。
当指定声场的一侧不具有墙体结构时，该侧对于指定声场的外部而言是开放的，该指定声场中所产生的声音很容易向该侧传播，故为了避免声音泄漏，可以在该侧布设一个或多个信号控制支路102。
在指定声场的不具有墙体结构的一侧，根据各个信号控制支路102所对应的信号控制范围确定声音信号的处理系统所包括的信号控制支路102的数量和布设位置，例如，一个信号控制支路102所对应的信号控制范围为两米，则在指定声场的一侧，每隔两米布设一个信号控制支路102。
可选地，信号控制支路102包括：第一麦克风阵列和扬声器阵列；扬声器阵列包括至少一个第一扬声器和至少一个第二扬声器；音频处理设备1024，具体用于：根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送反相声音信号至第一扬声器，并且，对待处理的声音信号进行放大处理，生成放大声音信号，发送放大声音信号至第二扬声器；其中，反相声音信号、放大声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；第一扬声器，用于播放反相声音信号；第二扬声器，用于播放放大声音信号。
麦克风阵列指的是由一定数目的麦克风组成，用来对声场的空间特性进行处理的系统。扬声器阵列指的是由一定数目的扬声器组成，用来播放声音信号的系统。信号控制支路还可以包括第二麦克风阵列。
本说明书的各个实施例中的第一麦克风1022可以用第一麦克风阵列来替换，扬声器1026可以用扬声器阵列来替换，第二麦克风1028可以用第二麦克风阵列来替换。具体实施时，采用麦克风阵列和扬声器阵列能够达到更好的声音信号的处理效果。第一扬声器与第二扬声器在本系统中所起的作用不同，从设备的角度看可以是同种类型的扬声器，也可以是不同种类型的扬声器；第一麦克风1022与第二麦克风1028在本系统中所起的作用不同，从设备的角度看可以是同种类型的麦克风，也可以是不同种类型的麦克风；第一麦克风阵列与第二麦克风阵列同理，此处不再赘述。
采用扬声器阵列，既可以通过第一扬声器播放反相声音信号，又可以通过第二扬声器放大声音信号。在会议场景中，可以通过放大声音信号来使得会议室中的参会人员能够更好地听清楚正在发言的人在说什么。该场景中，反相声音信号、放大声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值，即放大声音信号与待处理的声音信号混合后，与反相声音信号的幅度相等相位相反。
可选地，第一麦克风1022和第二麦克风1028包括网络摄像机IPC设备的不同的麦克风；扬声器包括IPC设备的扬声器。
IPC(IP Camera，网络摄像机)是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机。作为一种新兴的监控摄像机，其完全摆脱了模拟监控的束缚，具有扩展性好、集中管理能力强、施工成本低等优点。通过多个IPC设备的分布式布局，可以形成一定的“安静”区域，该区域具有保护隐私、低噪声的特性，可以满足办公、家庭等需求。IPC设备可以包括麦克风、扬声器、音频处理设备。
第一麦克风可以是IPC设备的麦克风，第一麦克风阵列，也可以由至少一套IPC设备所包括的多个麦克风构成。第二麦克风与第一麦克风相似，此处不再赘述。扬声器可以是IPC设备的扬声器，扬声器阵列，可以由多套IPC设备所包括的扬声器构成。
第一麦克风和第二麦克风包括网络摄像机IPC设备的不同的麦克风，例如，IPC设备包括麦克风1和麦克风2，第一麦克风可以包括麦克风1，第二麦克风可以包括麦克风2。
本说明书实施例中，也可以结合独立的麦克风、独立的扬声器、独立的音频处理设备与IPC设备的麦克风、IPC设备的扬声器等共同构成声音信号的处理系统。
可选地，待处理的声音信号的发声源位于指定声场的核心区域；第一麦克风1022设置于核心区域；扬声器1026设置于指定声场的边界区域；边界区域环绕核心区域；第二麦克风1028设置于边界区域。
图6为本说明书实施例提供的一种开放式会议室的示意图。参照图6所示，指定声场的核心区域602被该指定声场的边界区域604环绕。
第一麦克风1022可以设置于指定声场的核心区域，扬声器1026可以设置于指定声场的边界区域，第二麦克风1028可以设置于指定声场的边界区域。此处，数字信号处理器604，即音频处理设备，可以设置于第一麦克风1022与扬声器1026之间。
具体实施时，例如，指定声场包括会议室；第一麦克风1022设置于会议室的核心区域的会议桌上；扬声器1026面向第二麦克风1028悬挂于会议室的边界区域的天花板上；第二麦克风1028面向扬声器1026悬挂于天花板上。
在指定声场为会议室时，第一麦克风1022，可以设置于会议室的核心区域，尺寸小不占空间，可以安装在会议桌上，用于接收声音信号；扬声器1026，可以设置于会议室的边界区域，可以通过悬挂在天花板的方式进行固定，用于播放反相声音信号；第二麦克风1028可以设置于边界区域，悬挂在天花板，用于接收核心区域传播而来的声音信号和扬声器1026播放的反相声音信号相互抵消后的残留声音信号，进而将残留声音信号反馈至音频处理设备1024。
本说明书实施例中，声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路102，信号控制支路102包括：音频处理设备1024、分别与音频处理设备1024通信连接的第一麦克风1022及扬声器1026；第一麦克风1022，用于采集待处理的声音信号并发送至音频处理设备1024；音频处理设备1024，用于根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送反相声音信号至扬声器1026；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；扬声器1026，用于播放反相声音信号。由此，基于信号处理参数生成反相声音信号，并通过扬声器播放该反相声音信号，使得该反相声音信号在传播的过程中，能够与处于传播状态的待处理的声音信号相互抵消。对于开放式或半开放区域而言，不仅避免了开放式或半开放区域中产生的活动语音，对该区域外的人员造成干扰的问题；而且对于具有保密需求的活动语音而言，实现了隐私的保护。即在不依赖墙体结构进行隔音的基础上，实现了有效隔音。此外，由于信号控制支路的数量可以根据隔音需求自行设定，因此还具有可设计性强、灵活性高等特点。
基于相同的技术构思，本说明书实施例还提供一种声音信号的处理方法，该方法可以应用于前述实施例所提供的声音信号的处理系统。
图7为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理方法的流程示意图，如图7所示，该方法可以包括：
S702，获取第一麦克风采集到的待处理的声音信号。
待处理的声音信号可以是存在隔音需求的指定声场内所产生的声音信号，例如，在开放式会议室中参会人员所发出的会议声音。该会议声音可以是人说话的声音，也可以是搬动物品的声音，还可以是电子设备播放音频软件的声音，本说明书不对待处理的声音信号的种类进行特殊限定。
S704，根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号。
音频处理设备中存储有信号处理参数，该信号处理参数用于对该待处理的声音信号进行处理，以获得可以通过近似的数学表达式来表示的中间声音信号，对该中间声音信号进行反相处理，以获得反相声音信号。
可选地，信号处理参数包括滤波器权值；相应的，S704中根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号，包括：根据待处理的声音信号和滤波器权值，生成中间声音信号；对中间声音信号进行反相处理，生成反相声音信号。
通常的，人说话的声音存在不稳定性，其声音随内容、情绪等波动很大。因此，无论第一麦克风仅采集到一个人说话的声音，还是采集到多个人说话的声音混合后的声音，还是采集到人说话的声音和其他声音混合后的声音，采集到的待处理的声音信号都存在不稳定性，难以通过固定的数学公式来表达该声音信号，进而难以对该待处理的声音信号直接进行反相处理。
本说明书实施例中，音频处理设备中存储有信号处理参数，该信号处理参数包括滤波器权值hAF(t)。滤波器权值hAF(t)用于对该待处理的声音信号进行处理，以获得中间声音信号，该中间声音信号可以通过近似的数学表达式来表示，音频处理设备对该中间声音信号进行反相处理，以获得反相声音信号，实现了声音信号的数学表达。
可选地，根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号，包括：根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号；以及，对待处理的声音信号进行放大处理，生成放大声音信号；将反相声音信号发送给扬声器，包括：将反相声音信号发送至第一扬声器，并将放大声音信号发送至第二扬声器；其中，反相声音信号、放大声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
对待处理的声音信号进行放大处理，可以是按照预设放大比例进行放大，得到放大声音信号。采用扬声器阵列，既可以通过第一扬声器播放反相声音信号，又可以通过第二扬声器放大声音信号。
在会议场景中，可以通过放大声音信号来使得会议室中的参会人员能够更好地听清楚正在发言的人在说什么。该场景中，残留反相声音信号、放大声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值，即放大声音信号与待处理的声音信号混合后，与反相声音信号的幅度相等相位相反。
S706，将反相声音信号发送给扬声器，以使扬声器播放反相声音信号；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
具体实施时，可以是音频处理设备将生成的反相声音信号发送至扬声器，以使扬声器播放该反相声音信号。
反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。从理论值考虑，该声音信号的处理系统期望将反相声音信号与待处理的声音信号完全抵消，即残余声音信号的取值为0。但实际操作过程中，完全抵消的概率很低，且当残余声音信号的取值不大于预设的声音信号阈值时，人耳几乎无法感知到该残留声音信号，此时可以达到一种较好的声音抵消效果，从而实现开放式或半开放区域的隔音。
可选地，信号控制支路还包括第二麦克风，声音信号的处理方法还包括：获取第二麦克风采集到的残留声音信号；若确定残留声音信号大于声音信号阈值，则根据预设方式对信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数；将当前保存的信号处理参数更新为新的信号处理参数。
若确定接收到的残留声音信号大于声音信号阈值，可以理解为，反相声音信号与声音信号的抵消效果较差，此时说明信号处理参数需要调整。数字信号处理模块704中存储的信号处理参数会根据第二麦克风反馈的残留声音信号实时更新。
需要注意的是，尽管从算法上看，音频处理设备根据接收到的第二麦克风反馈的残留声音信号来调节滤波器权值存在滞后性，但该算法的计算速度非常快，例如，仅通过几十毫秒就可以计算得到更新后的滤波器权值，根据更新后的滤波器权值来处理采集到的新的待处理的声音信号。而通过人耳的感知能力难以捕捉到几十毫秒的延迟。几十毫秒内采集到的声音通常可以视为差异较小的一段较为平滑的声音信号，因此，即便滤波器权值是根据几十毫秒前的声音信号的反馈计算得到的，依然能够利用该滤波器权值生成抵消声音效果较好的反相声音信号。
可选地，根据预设方式对信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数，包括：根据残留声音信号、第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号以及反相声音信号，逐次调节信号处理参数，直至残留声音信号不大于预设信号阈值。
根据残留声音信号、第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号以及反相声音信号，逐次调节信号处理参数，直至残留声音信号不大于声音信号阈值，指定时间范围越长，可处理的信息就越丰富，可以拓展处理的频带范围，提升算法对高频信息的处理能力。
本说明书实施例提供的声音信号的处理方法，获取第一麦克风采集到的待处理的声音信号；根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；将反相声音信号发送给扬声器，以使扬声器播放反相声音信号；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。由此，基于信号处理参数生成反相声音信号，并通过扬声器播放该反相声音信号，使得该反相声音信号在传播的过程中，能够与处于传播状态的待处理的声音信号相互抵消。对于开放式或半开放区域而言，不仅避免了开放式或半开放区域中产生的活动语音，对该区域外的人员造成干扰的问题；而且对于具有保密需求的活动语音而言，实现了隐私的保护。即在不依赖墙体结构进行隔音的基础上，实现了有效隔音。此外，由于信号控制支路的数量可以根据隔音需求自行设定，因此还具有可设计性强、灵活性高等特点。
对于上述方法实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
基于相同的技术构思，本说明书实施例还提供一种声音信号的处理装置，图8为本说明书实施例提供的一种声音信号的处理装置的模块组成示意图，如图8所示，该装置包括：
存储器802，用于保存信号处理参数；
处理器804，用于获取第一麦克风采集到的待处理的声音信号；根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；将反相声音信号发送给扬声器，以使扬声器播放反相声音信号；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
可选地，处理器804，还用于：
获取第二麦克风采集到的残留声音信号；
若确定残留声音信号大于声音信号阈值，则根据预设方式对信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数；将当前保存的信号处理参数更新为新的信号处理参数。
可选地，处理器804，具体用于：
根据残留声音信号、第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号以及反相声音信号，逐次调节信号处理参数，直至残留声音信号不大于预设信号阈值。
可选地，信号处理参数包括滤波器权值；处理器804，具体用于：
根据待处理的声音信号和滤波器权值，生成中间声音信号；
对中间声音信号进行反相处理，生成反相声音信号。
本说明书实施例提供的声音信号的处理装置，获取第一麦克风采集到的待处理的声音信号；根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；将反相声音信号发送给扬声器，以使扬声器播放反相声音信号；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。由此，通过扬声器播放的反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消，能够不依赖墙体结构的隔音效果，对开放式或半开放区域进行隔音。
另外，对于上述声音信号的处理装置的实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。而且，应当注意的是，本发明的声音信号的处理装置的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合。
图9为本说明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图，参见图9，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成声音信号的处理装置。当然，除了软件实现方式之外，本申请并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。
网络接口、处理器和存储器可以通过总线系统相互连接。总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器可能包含高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器。
处理器，用于执行存储器存放的程序，并具体执行：
获取第一麦克风采集到的待处理的声音信号；
根据待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；
将反相声音信号发送给扬声器，以使扬声器播放反相声音信号；其中，反相声音信号与待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
上述如本申请图8所示实施例揭示的声音信号的处理装置执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本说明书实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本说明书实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
基于相同的技术构思，本说明书实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得电子设备执行前述的方法实施例提供的声音信号的处理方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种声音信号的处理系统，其特征在于，包括至少一个信号控制支路，所述信号控制支路包括：音频处理设备、分别与所述音频处理设备通信连接的第一麦克风及扬声器；
所述第一麦克风，用于采集待处理的声音信号并发送至所述音频处理设备；
所述音频处理设备，用于根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送所述反相声音信号至所述扬声器；其中，所述反相声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；
所述扬声器，用于播放所述反相声音信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号控制支路还包括：与所述音频处理设备通信连接的第二麦克风；
所述第二麦克风，用于采集所述残留声音信号，将所述残留声音信号发送给所述音频处理设备；
所述音频处理设备，若确定接收到的所述残留声音信号大于所述声音信号阈值，则根据预设方式对所述信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数；将当前保存的信号处理参数更新为所述新的信号处理参数。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述音频处理设备，具体用于：
根据所述残留声音信号、所述第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号以及所述反相声音信号，逐次调节所述信号处理参数，直至所述残留声音信号不大于所述声音信号阈值。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理参数包括滤波器权值；所述音频处理设备，具体用于：
根据所述待处理的声音信号和所述滤波器权值，生成中间声音信号；
对所述中间声音信号进行反相处理，生成所述反相声音信号。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述待处理的声音信号的发声源位于指定声场的核心区域；
所述第一麦克风设置于所述核心区域；
所述扬声器设置于所述指定声场的边界区域；所述边界区域环绕所述核心区域；
所述第二麦克风设置于所述边界区域。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
针对任一所述信号控制支路，所述待处理的声音信号的发声源与所述第一麦克风之间的第一距离小于所述发声源与所述扬声器之间的第二距离，所述第二距离小于所述发声源与所述第二麦克风之间的第三距离。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号控制支路包括：第一麦克风阵列和扬声器阵列；所述扬声器阵列包括至少一个第一扬声器和至少一个第二扬声器；
所述音频处理设备，具体用于：
根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号，发送所述反相声音信号至所述第一扬声器，并且，对所述待处理的声音信号进行放大处理，生成放大声音信号，发送所述放大声音信号至所述第二扬声器；其中，所述反相声音信号、所述放大声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值；
所述第一扬声器，用于播放所述反相声音信号；
所述第二扬声器，用于播放所述放大声音信号。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一麦克风和所述第二麦克风包括网络摄像机IPC设备的不同的麦克风；所述扬声器包括所述IPC设备的扬声器。
9.一种声音信号的处理方法，其特征在于，应用于声音信号的处理系统，所述声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路，所述信号控制支路包括音频处理设备、分别与所述音频处理设备通信连接的第一麦克风及扬声器；所述方法包括：
获取所述第一麦克风采集到的待处理的声音信号；
根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；
将所述反相声音信号发送给所述扬声器，以使所述扬声器播放所述反相声音信号；其中，所述反相声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述信号控制支路还包括第二麦克风，所述方法还包括：
获取所述第二麦克风采集到的所述残留声音信号；
若确定所述残留声音信号大于所述声音信号阈值，则根据预设方式对所述信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数；将当前保存的信号处理参数更新为所述新的信号处理参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据预设方式对所述信号处理参数进行调节处理得到新的信号处理参数，包括：
根据所述残留声音信号、所述第一麦克风在指定时间范围采集到的声音信号以及所述反相声音信号，逐次调节所述信号处理参数，直至所述残留声音信号不大于预设信号阈值。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述信号处理参数包括滤波器权值；根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号，包括：
根据所述待处理的声音信号和所述滤波器权值，生成中间声音信号；
对所述中间声音信号进行反相处理，生成所述反相声音信号。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号，包括：
根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数生成反相声音信号；以及，对所述待处理的声音信号进行放大处理，生成放大声音信号；
所述将所述反相声音信号发送给所述扬声器，包括：
将所述反相声音信号发送至所述第一扬声器，并将所述放大声音信号发送至所述第二扬声器；其中，所述反相声音信号、所述放大声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
14.一种声音信号的处理装置，其特征在于，应用于声音信号的处理系统，所述声音信号的处理系统包括至少一个信号控制支路，所述信号控制支路包括第一麦克风及扬声器；所述装置包括：
存储器，用于保存信号处理参数；
处理器，用于获取所述第一麦克风采集到的待处理的声音信号；根据所述待处理的声音信号和当前保存的信号处理参数，生成反相声音信号；将所述反相声音信号发送给所述扬声器，以使所述扬声器播放所述反相声音信号；其中，所述反相声音信号与所述待处理的声音信号相互抵消后的残留声音信号不大于预设的声音信号阈值。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序，实现上述权利要求9至13中任一项所述的声音信号的处理方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求9至13中任一项所述的声音信号的处理方法的步骤。
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