CN116916223A - 音频啸叫抑制方法、装置、存储介质及音频处理芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种音频啸叫抑制方法、装置、存储介质及音频处理芯片，涉及芯片领域。本申请的方法包括：根据原始数字音频信号生成正交数字音频信号；根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号；将原始数字音频信号和正交数字音频信号构建的第一复信号与正弦移频信号和余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号；提取第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号，通过实时处理的方式对音频信号进行啸叫抑制，不需要提前在芯片中配置查找表，可以节省芯片内部的存储空间和降低硬件成本。
Description
技术领域
本申请涉及芯片领域，尤其涉及一种音频啸叫抑制方法、装置、存储介质及音频处理芯片。
背景技术
目标的音频处理芯片一般都具有啸叫抑制功能以消除啸叫现象，主流的方案有移频法，其原理是将原音频信号的中心频率值偏移5-8Hz，在啸叫抑制的过程中芯片内部设置查找表，通过查找表实现移频信号的生成，然而查找表在在芯片内部占用较大的存储空间，例如：当音频信号的采样率为48K时，以移频信号的频率值5Hz和量化宽度为16比特来计算，查找表占用的空间为19.2K字节，这样会导致芯片内部的存储资源非常紧张。
发明内容
本申请实施例提供了音频啸叫抑制方法、装置、存储介质及音频处理芯片，可以解决现有技术中音频啸叫抑制方法会占用芯片内部较多存储空间的问题。所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种音频啸叫抑制方法，所述方法包括：
获取原始数字音频信号；
根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号；
根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号；
将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号；
提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种音频啸叫抑制装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取原始数字音频信号；
正交单元，用于根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号；
生成单元，用于根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号；
乘法单元，用于将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号；
提取单元，用于提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种音频处理芯片，可包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
音频处理芯片在对音频信号进行啸叫抑制时，通过根据原始数字音频信号生成正交数字音频信号，根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号，提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。本申请通过实时处理的方式对音频信号进行啸叫抑制，不需要提前在芯片中配置查找表，可以节省芯片内部的存储空间和降低硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请实施例提供的系统架构示意图；
图2是本申请实施例提供的音频啸叫抑制方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的状态机的运行示意图；
图4是本申请实施例提供的音频啸叫抑制装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的芯片的的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，本申请提供的音频啸叫抑制方法一般由芯片执行，相应的，芯片的测试装置一般设置于芯片中。
图1示出了可以应用于本申请的音频啸叫抑制方法的示例性系统架构。
如图1所示，系统架构可以包括：上位机101和电路板102。
其中，电路板102包括芯片和外围电路，上位机101通过有线方式或无线方式与电路板102的音频处理芯片连接进行通信，例如：无线方式包括：包括蓝牙通信链路、无线保真(WIreless-FIdelity，Wi-Fi)通信链路或微波通信链路等，有线方式包括串口线、USB线缆、光纤、双绞线或同轴电缆等。
其中，上位机可以为个人电脑，设置有显示设备，便于用户查看显示的文字、图片、视频等信息。
应理解，图1中的上位机、网络和芯片的数目仅是示意性的。根据实现需要，可以是任意数量的上位机、网络和芯片。
下面将结合附图2，对本申请实施例提供的音频啸叫抑制方法进行详细介绍。
请参见图2，为本申请实施例提供了一种音频啸叫抑制方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：
S201、获取原始数字音频信号。
其中，音频处理芯片可以在存储器中获取原始音频信号。麦克风将外界的声音转换为模拟音频信号，然后通过通信接口传输给音频处理芯片，音频处理芯片中的放大器对接收的模拟音频信号进行放大处理，以便的数字电路进行处理。音频处理芯片中的下采样滤波器用于将数字音频信号进行下采样以降低数字音频信号的码元速率。下采样滤波器可以包括CIC(Cascaded Integrator-Comb，级联积分梳状)下采样滤波器和CIC下采样补偿滤波器，对下采样后的数字音频信号进行频率补偿，节省电路面积和功耗，然后存储器将下采样后的数字音频信号进行存储，音频处理芯片在存储器中读取原始数字音频信号。
S202、根据原始数字音频信号生成正交数字音频信号。
其中，正交数字音频信号和原始数字音频信号之间为正交关系，两路信号的相位差为90度，原始数字音频信号作为I路信号，正交数字音频信号为Q路信号。
可选的，本申请可利用希尔伯特算法根据原始数字音频信号生成正交数字音频信号。
S203、根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号。
其中，角度步进寄存器中的数值作为cordic算法的输入参数值，角度步进寄存器中的数值根据计算出的角度步进值进行周期性的更新，实现cordic算法输出指定频率的移频信号。
在本申请的一些实施例中，根据如下公式计算角度步进值：
inc_data＝2reg_dw*fsample/fdis，其中，reg_dw表示角度步进寄存器的位宽，fsample表示移频信号的采样率，表示fdis移频信号的频率值，移频信号为正弦移频信号和余弦移频信号。
例如：利用一个32位的角度步进寄存器来量化2pi的角度值，移频信号的采样率为48KHz，移频信号的频率为1Hz，那么根据上述的公式计算得到角度步进值等于89478，即角度步进寄存器中的数值从0开始，以89478的步进值进行递增，cordic算法在角度步进寄存器中读取各个数值输出1Hz的正弦移频信号和余弦移频信号。
S204、将原始数字音频信号和正交数字音频信号构建的第一复信号与正弦移频信号和余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号。
其中，第一复信号中原始数字音频信号为I路信号，正交数字音频信号为Q路信号；第二复信号中正弦移频信号为I路信号，余弦移频信号为Q路信号。
举例来说，原始数字音频信号表示为I，正交数字音频信号表示为Q，正弦移频信号表示为sinθ，余弦移频信号表示为cosθ，第一复信号表示为I+jQ，第二复信号表示为cosθ+jsinθ，那么第三复信号表示为：(I+jQ)×(cosθ+jsinθ)＝(Icosθ-Qsinθ)+j(Isinθ+Qcosθ)。
S205、提取第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。
例如：根据S204的例子，第三复信号中的实部信号为(Icosθ-Qsinθ)，将该信号作为移频后的数字音频信号，音频后的数字音频信号即为啸叫抑制后的信号。
其中，音频处理芯片在生成移频后的数字音频信号后，内置的上采样滤波器将移频后的数字音频信号进行上采样处理，数模转换器将上采样处理后的数字音频信号进行模数转换得到模拟音频信号，音频处理芯片将模拟音频信号发送给片外的功放电路，功放电路该模拟音频信号进行功率放大，以及利用放大后的模拟音频信号驱动扬声器发出声音。
在本申请实施例中，参见图3所示，cordic算法基于串行方法实现移频信号的生成，一共需要36个时钟周期，cordic算法的状态机如图3所示，共计7个状态。
IDLE为空闲状态。
QUAN_SEL2为第一映射状态，用于确定输入的参数值对应的角度是否在[pi，0]之间，如果不在[2pi,pi]之间需要进行映射，映射到[pi，0]之间。
QUAN_SEL4为第二映射状态，用于确定输入的参数值是否在[pi/2，0]之间，如果不在[pi/2,0]之间需要进行映射，映射到[pi/2，0]之间。
X_Y_UPD为第一更新状态，用于更新X和Y的值，一共需要计算16次。
Z_UPD为第二更新状态，用于更行Z的值，一共需要计算16次。
OUT为输出状态，用于完成X和Y更新以及Z更新16次之后，输出最后的结果。
DONE为完成状态，用于完成整个cordic算法的计算过程。
本申请的实施例，通过根据原始数字音频信号生成正交数字音频信号，根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号，提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。本申请通过实时处理的方式对音频信号进行啸叫抑制，不需要提前在芯片中配置查找表，可以节省芯片内部的存储空间和降低硬件成本。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
请参见图4，其示出了本申请一个示例性实施例提供的音频啸叫抑制装置的结构示意图，以下简称装置4。该装置4可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为芯片的全部或一部分。装置4包括：获取单元401、正交单元402、生成单元403、乘法单元404和提取单元405。
获取单元401，用于获取原始数字音频信号；
正交单元402，用于根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号；
生成单元403，用于根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号；
乘法单元404，用于将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号；
提取单元405，用于提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。
在一个或多个可能的实施例中，所述获取原始数字音频信号包括：
从音频处理芯片的存储器中读取原始数字音频信号。
在一个或多个可能的实施例中，还包括：
前端处理单元，用于接收麦克风采集的模拟音频信号；
将所述模拟音频信号进行放大处理；
将放大后的模拟音频信号进行模数转换得到数字音频信号；
将所述数字音频信号进行下采样处理；
将下采样后的数字音频信号写入到存储器中。
在一个或多个可能的实施例中，所述根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，包括：
根据如下公式计算角度步进值：
inc_data＝2reg _ dw*fsample/fdis，其中，reg_dw表示角度步进寄存器的位宽，fsample表示移频信号的采样率，表示fdis移频信号的频率值。
在一个或多个可能的实施例中，还包括：
后端处理单元，用于对移频后的数字音频信号进行上采样处理；
将上采样后的数字音频信号进行数模转换得到模拟音频信号；
将模拟音频信号发送给功放电路，以使功放电路利用放大后的模拟音频信号驱动扬声器发出声音。
在一个或多个可能的实施例中，所述根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号，包括：
利用希尔伯特滤波器生成所述原始数字音频信号对应的正交数字音频信号。
在一个或多个可能的实施例中，所述角度步进寄存器的位宽为32位，移频信号的采样率为48KHz，移频信号的频率在为1Hz。
需要说明的是，上述实施例提供的装置4在执行音频啸叫抑制方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成上述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的音频啸叫抑制装置与音频啸叫抑制方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图2所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图2所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的音频啸叫抑制方法。
请参见图5，为本申请实施例提供了一种音频处理芯片的结构示意图。如图5所示，所述音频处理芯片500可以包括：至少一个处理器501，至少一个网络接口503，存储器504，至少一个通信总线502。
其中，通信总线502用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，网络接口503可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器501可以包括一个或者多个处理核心，处理核心中设置有功能选择寄存器和端口选择寄存器。处理器501利用各种接口和线路连接整个音频处理芯片500内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器504内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器504内的数据，执行音频处理芯片500的各种功能和处理数据。可选的，处理器501可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器501可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器501中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器504可以包括随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器504包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器504可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器504可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器504可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。
在图5所示的音频处理芯片500中，处理器501可以用于调用存储器504中存储的应用程序，并具体执行如图2所示的方法，具体过程可参照图2所示，此处不再赘述。
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、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种音频啸叫抑制方法，其特征在于，包括：
获取原始数字音频信号；
根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号；
根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号；
将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号；
提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取原始数字音频信号包括：
从音频处理芯片的存储器中读取原始数字音频信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取原始数字音频信号之前，还包括：
接收麦克风采集的模拟音频信号；
将所述模拟音频信号进行放大处理；
将放大后的模拟音频信号进行模数转换得到数字音频信号；
将所述数字音频信号进行下采样处理；
将下采样后的数字音频信号写入到存储器中。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，包括：
根据如下公式计算角度步进值：
inc_data＝2reg _ dw*fsample/fdis，其中，reg_dw表示角度步进寄存器的位宽，fsample表示移频信号的采样率，表示fdis移频信号的频率值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号之后，还包括：
对移频后的数字音频信号进行上采样处理；
将上采样后的数字音频信号进行数模转换得到模拟音频信号；
将模拟音频信号发送给功放电路，以使功放电路利用放大后的模拟音频信号驱动扬声器发出声音。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号，包括：
利用希尔伯特滤波器生成所述原始数字音频信号对应的正交数字音频信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述角度步进寄存器的位宽为32位，移频信号的采样率为48KHz，移频信号的频率在为1Hz。
8.一种音频啸叫抑制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取原始数字音频信号；
正交单元，用于根据所述原始数字音频信号生成正交数字音频信号；
生成单元，用于根据移频信号的采样率、移频信号的频率和角度步进寄存器的位宽计算角度步进值，以及根据所述角度步进值生成正弦音频信号和余弦移频信号；
乘法单元，用于将所述原始数字音频信号和所述正交数字音频信号构建的第一复信号与所述正弦移频信号和所述余弦移频信号构建的第二复信号进行相乘得到第三复信号；
提取单元，用于提取所述第三复信号中的实部信号得到移频后的数字音频信号。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项的方法步骤。
10.一种音频处理芯片，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项的方法步骤。
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