CN116935873A - 一种音频系统及回音消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种音频系统及回音消除方法，包括：远端音频输入通路、音频播放单元、音频处理单元、拾音单元、声道数据分离单元以及消回音模块，其中，音频处理单元包括第一和第二声道输入端；远端音频输入通路转换远端音频为第一模拟音频信号，输出至音频播放单元和音频处理单元的第一声道输入端；拾音单元生成第二模拟音频信号并传输至音频处理单元的第二声道输入端；音频处理单元根据第一和第二模拟音频信号生成数字音频并输出至声道数据分离单元；声道数据分离单元解析数字音频，得到对应的参考信号和输入信号；消回音模块根据参考信号对输入信号滤波输出目标音频数据。实施本发明能优化参考信号的获取过程，大幅改善消回音的稳定性和性能。

Description

一种音频系统及回音消除方法
技术领域
本发明涉及回音消除技术领域，更具体地说，涉及一种音频系统及回音消除方法。
背景技术
在一个房间或车内等封闭空间内进行语音通信时，由于声波会在空间内反射传播，会导致一部分已经发出的声音再回到发出者耳朵时，以至于形成一个比较明显的延迟效应，即回音。例如，在车载蓝牙通话过程中，车载扬声器的发出的声音会通过反射传播反馈到车载麦克风。重新输入到车载麦克风的那部分声音跟近端的声音一起被处理后传输到通话的远端，使得在远端听筒上可以听到自己说话的声音。这部分声音会影响到通话效果，需要将这部分声音给消除掉。
当前消回音的过程主要是获取参考信号基于参考信号进行回音消除，因此参考信号的获取过程影响整个回音消除的效果。而如何获取可靠的参考信号，成了各个消音技术的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种音频系统及回音消除方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种音频系统，包括：远端音频输入通路、音频播放单元、音频处理单元、拾音单元、声道数据分离单元以及消回音模块，其中，所述音频处理单元包括第一声道输入端和第二声道输入端；
所述远端音频输入通路用于接收远端音频，将所述远端音频转换为第一模拟音频信号，并将所述第一模拟音频信号分别输出至所述音频播放单元和所述音频处理单元的第一声道输入端；
所述拾音单元用于根据接收到的声音信号生成第二模拟音频信号，并将所述第二模拟音频信号传输至所述音频处理单元的第二声道输入端；
所述音频处理单元用于根据所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号生成数字音频，并将所述数字音频输出至所述声道数据分离单元；
所述声道数据分离单元用于解析所述数字音频，得到与所述第一模拟音频信号对应的参考信号以及与所述第二模拟音频信号对应的输入信号；
所述消回音模块用于根据所述参考信号对所述输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据。
优选地，在本发明所述的音频系统中，所述音频处理单元包括声卡输入模块；
所述第一声道输入端为所述声卡输入模块的左声道输入，所述第二声道输入端为所述声卡输入模块的右声道输入。
优选地，在本发明所述的音频系统中，所述远端音频输入通路包括声卡输出模块；
所述声卡输出模块包括数模转换电路，所述数模转换电路用于将所述远端音频转换为所述第一模拟音频信号。
优选地，在本发明所述的音频系统中，所述消回音模块包括AEC软件模块；
所述AEC软件模块用于对所述参考信号延时预设时长，根据所述预设时长消除所述输入信号中与所述参考信号对应的噪音数据以得到所述目标音频数据。
优选地，在本发明所述的音频系统中，
所述预设时长为零；或
根据所述音频处理单元接收到所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号的时间间隔获取所述预设时长。
优选地，在本发明所述的音频系统中，包括蓝牙模块，所述远端音频输入通路连接所述蓝牙模块的数据输出端，所述消回音模块的输出端连接所述蓝牙模块的数据接收端。
本发明还构造一种回音消除方法，应用于如上面任意一项所述的音频系统，包括以下步骤：
接收远端音频，并将所述远端音频转换为第一模拟音频信号，并将所述第一模拟音频信号分别输出至音频播放单元和音频处理单元的第一声道输入端；
根据接收的声音信号生成第二模拟音频信号，并将所述第二模拟音频信号传输至所述音频处理单元的第二声道输入端；
根据所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号生成数字音频；
解析所述数字音频，得到与所述第一模拟音频信号对应的参考信号以及与所述第二模拟音频信号对应的输入信号；
根据所述参考信号对所述输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据。
优选地，在本发明所述的回音消除方法中，所述音频处理单元包括声卡输入模块；
所述将所述第一模拟音频信号分别输出至所述音频播放单元和所述音频处理单元的第一声道输入端，包括：
将所述第一模拟音频信号分别输出至所述音频播放单元和所述声卡输入模块的左声道输入；
所述将所述第二模拟音频信号传输至所述音频处理单元的第二声道输入端；包括：
将所述第二模拟音频信号传输至所述声卡输入模块的右声道输入。
优选地，在本发明所述的回音消除方法中，所述根据所述参考信号对所述输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据，包括：
对所述参考信号延时预设时长，根据所述预设时长消除所述输入信号中与所述参考信号对应的噪音数据以得到所述目标音频数据。
优选地，在本发明所述的回音消除方法中，所述预设时长为零；或
根据所述音频处理单元接收到所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号的时间间隔获取所述预设时长。
实施本发明的一种音频系统及回音消除方法，具有以下有益效果：优化参考信号的获取过程，大幅改善消回音的稳定性和性能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种音频系统一实施例的结构示意图；
图2是本发明一种音频系统另一实施例的结构示意图；
图3是本发明一种回音消除方法第一实施例的程序流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征.目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，在本发明的一种音频系统第一实施例中，包括远端音频输入通路110、音频播放单元120、音频处理单元140、拾音单元130、声道数据分离单元150以及消回音模块160，其中，音频处理单元140包括第一声道输入端和第二声道输入端；远端音频输入通路110用于接收远端音频，将远端音频转换为第一模拟音频信号，并将第一模拟音频信号分别输出至音频播放单元120和音频处理单元140的第一声道输入端；拾音单元130用于根据接收到的声音信号生成第二模拟音频信号，并将第二模拟音频信号传输至音频处理单元140的第二声道输入端；音频处理单元140用于根据第一模拟音频信号和第二模拟音频信号生成数字音频，并将数字音频输出至声道数据分离单元150；声道数据分离单元150用于解析数字音频，得到与第一模拟音频信号对应的参考信号以及与第二模拟音频信号对应的输入信号；消回音模块160用于根据参考信号对输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据。具体的，在该音频系统中，通过远端音频输入通路110接收远端音频，该远端音频可以为其他的音频设备生成的音频数据并通过通信连接关系输入至音频输入通路中。音频输入通路对接收的远端音频进行处理以得到第一模拟音频信号，该第一模拟音频信号可以通过音频播放单元120播放。其中，音频播放单元120可以为耳机或扬声器等。同时，远端音频输入通路110中输出的第一模拟音频信号还被输入音频处理单元140的第一声道输入端(图1中A)接收。音频处理单元140的第二声道输入端(图2中B)用来接收拾音单元130输出的第二模拟音频信号。其中，拾音单元130用于将接收到的声音信号转换为第二模拟音频信号。其可以理解，拾音单元130接收到的音频信号可能会包含由音频播放单元120生成的声音和由近端目标声音源生成的目标声音。在一实施例中，拾音单元130可以为麦克风等。音频处理单元140对第一模拟音频信号和第二模拟音频信号同时进行处理得到数字音频。可以理解，数字音频中包含第一模拟音频信号对应的声音信息和第二模拟音频信号对应的声音信号。声道数据分离单元150用来对数字音频进行解析，分别得到与声道对应的音频信号。由于第一模拟音频信号与第二模拟音频信号分别通过不同的声道输入，因此最终得到与第一模拟音频信号对应的信号即为参考信号和与第二模拟音频信号对应的信号即为输入信号。消回音模块160就根据得到参考信号对输入信号进行滤波得到消回音后的目标音频数据，最终得到消回音的声音信号进行远端播放。
可选的，音频处理单元140包括声卡输入模块；第一声道输入端为声卡输入模块的左声道输入，第二声道输入端为声卡输入模块的右声道输入。具体的，音频处理单元140可以由声卡输入模块组成。并可以通过设置声卡输入模块的左右声道输入分别为该音频处理单元140的第一声道输入端和第二声道输入端。例如，设置声卡输入模块的左声道输入为第一声道输入端，声卡输入模块的右声道输入为第二声道输入端。即最终理解为，参考信号通过声卡输入模块的左声道输入获取，输入信号通过声卡输入模块的右声道输入获取。此外可以理解，声卡输入模块中包含模数转换电路，用来对接收到第一模拟音频信号和第二模拟音频信号进行模数转换以得到数字音频。在一实施例中，声卡的左右声道数据是按照16位左声道数据，16位右声道数据顺序存放的。因此可以通过声道数据分离单元150基于左右声道间隔存储的数据，分别分离成左声道数据，右声道数据。
可选的，远端音频输入通路110包括声卡输出模块；声卡输出模块包括数模转换电路，数模转换电路用于将远端音频转换为第一模拟音频信号。具体的，远端音频输入通路110中，通过声卡输出模块进行远端音频的处理。其中，声卡输出模块中包含数模转换单元，用于将远端音频进行数模转换以得到第一模拟音频信号。声卡输出模块的输出连接至声音播放单元用于进行第一模拟音频信号的播放，同时，声卡输出模块的输出还连接至声卡输入模块的输入端，用来根据接收第一模拟音频信号。
可选的，消回音模块160包括AEC软件模块；AEC软件模块用于对参考信号延时预设时长，根据预设时长消除输入信号中与参考信号对应的噪音数据以得到目标音频数据。具体的，消回音模块160采用AEC软件模块，其在消回音过程中，对参考信号进行预设时长的延时，根据延时后的参考信号消除输入信号中与参考信号对应的噪音数据，这样就得到干净的目标音频数据。可以理解，参考信号的延时时长的长短会影响消回音过程中自适应滤波的复杂度，也会影响消回音的质量。通常，在实际应用中。不同的系统环境，不同的缓存大小，都会影响回音延迟时间，所以这个回音延迟时间不是一个固定的值。在同一软件环境下，这个延迟时间是相对固定的。但在多任务系统环境下，这个时间可能会随着通话时间发生变化。这将会使回音消除变得更加困难，也会影响消回音的质量。
在一实施例中，可以设置预设时长为零。在本实施例中，由于参考信号与麦克风的信号是基于左右声道同时录制的，其延时时长非常小，可以近似为零。同时由于参考信号与输入的语音信号是同步1:1分别在左右声道采集的，这样保证了参考信号与麦克风的信号的同步。这个方案可以大幅改善消回音的稳定性和性能。
在一实施例中，可以根据音频处理单元140接收到第一模拟音频信号和第二模拟音频信号的时间间隔获取预设时长。具体的，预设时长还可以根据音频处理单元接收到第一模拟音频信号的接收到第二模拟音频信号的时间间隔获取。因为通过第一声道输入端和第二声道输入端分别获取第一模拟音频信号和第二模拟音频信号，因此可以基于第一声道输入端和第二声道输入端对应的时间差得到该预设时长。在一实施例中，该预设时长可以根据多次试验测试后进行固定值的设置。
可选的，如图2所示，在本发明的音频系统中，还包括蓝牙模块170，远端音频输入通路110连接蓝牙模块170的数据输出端，消回音模块160的输出端连接蓝牙模块170的数据接收端。具体的，该音频系统可以为蓝牙通话系统。其中蓝牙模块170可以为蓝牙手机，远端音频输入通路110连接蓝牙手机的数据输出端，接收蓝牙手机中声音输出方传输的音频数据即远端音频数据，消回音模块160的输出端将消除回音的后的目标音频数据传输至蓝牙手机的数据接收端，并将该目标音频数据传输至声音接收方。这里的声音输出方和声音接收方可以是同一对象执行的不同动作。
另，如图3所示，本发明的一种回音消除方法，其特征在于，应用于如上面任意一项的音频系统，包括以下步骤：
S1、接收远端音频，并将远端音频转换为第一模拟音频信号，并将第一模拟音频信号分别输出至音频播放单元120和音频处理单元140的第一声道输入端。具体的，在该音频系统中，通过远端音频输入通路110接收远端音频，该远端音频可以为其他的音频设备生成的音频数据并通过通信连接关系输入至音频输入通路中。远端音频输入通路110对接收的远端音频进行处理以得到第一模拟音频信号，该第一模拟音频信号可以通过音频播放单元120播放。其中，音频播放单元120可以为耳机或扬声器等。同时，音频输入通路中输出的第一模拟音频信号还被输入音频处理单元140的第一声道输入端接收。
S2、根据接收的声音信号生成第二模拟音频信号，并将第二模拟音频信号传输至音频处理单元140的第二声道输入端。具体的，音频处理单元140的第二声道输入端用来接收拾音单元130输出的第二模拟音频信号。其中，拾音单元130用于将接收到的声音信号转换为第二模拟音频信号。其可以理解，拾音单元130接收到的音频信号可能会包含由音频播放单元120生成的声音和由近端目标声音源生成的目标声音。在一实施例中，拾音单元130可以为麦克风等。
S3、根据第一模拟音频信号和第二模拟音频信号生成数字音频；具体的，音频处理单元140对第一模拟音频信号和第二模拟音频信号同时进行处理得到数字音频。可以理解，数字音频中包含第一模拟音频信号对应的声音信息和第二模拟音频信号对应的声音信号。
S4、解析数字音频，得到与第一模拟音频信号对应的参考信号以及与第二模拟音频信号对应的输入信号。具体的，可以通过声道数据分离单元150用来对数字音频进行解析，分别得到与声道对应的音频信号。由于第一模拟音频信号与第二模拟音频信号分别通过不同的声道输入，因此最终得到与第一模拟音频信号对应的信号即为参考信号和与第二模拟音频信号对应的信号即为输入信号。
S5、根据参考信号对输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据。具体的，可以通过消回音模块160就根据得到参考信号对输入信号进行滤波得到消回音后的目标音频数据，最终得到消回音的声音信号进行远端播放。
可选的，音频处理单元140包括声卡输入模块；将第一模拟音频信号分别输出至音频播放单元120和音频处理单元140的第一声道输入端，包括：将第一模拟音频信号分别输出至音频播放单元120和声卡输入模块的左声道输入；将第二模拟音频信号传输至音频处理单元140的第二声道输入端；包括：将第二模拟音频信号传输至声卡输入模块的右声道输入。具体的，远端音频输入通路110中，通过声卡输出模块进行远端音频的处理。其中，声卡输出模块中包含数模转换单元，用于将远端音频进行数模转换以得到第一模拟音频信号。声卡输出模块的输出连接至声音播放单元用于进行第一模拟音频信号的播放，同时，声卡输出模块的输出还连接至声卡输入模块的输入端，用来根据接收第一模拟音频信号。
可选的，根据参考信号对输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据，包括：对参考信号延时预设时长，根据预设时长消除输入信号中与参考信号对应的噪音数据以得到目标音频数据。具体的，其在消回音过程中，对参考信号进行预设时长的延时，根据延时后的参考信号消除输入信号中与参考信号对应的噪音数据，这样就得到干净的目标音频数据。可以理解，参考信号的延时时长的长短会影响消回音过程中自适应滤波的复杂度，也会影响消回音的质量。通常，在实际应用中。不同的系统环境，不同的缓存大小，都会影响回音延迟时间，所以这个回音延迟时间不是一个固定的值。在同一软件环境下，这个延迟时间是相对固定的。但在多任务系统环境下，这个时间可能会随着通话时间发生变化。这将会使回音消除变得更加困难，也会影响消回音的质量。
在一实施例中，可以设置预设时长为零。在本实施例中，由于参考信号与麦克风的信号是基于左右声道同时录制的，其延时时长非常小，可以近似为零。同时由于参考信号与输入的语音信号是同步1:1分别在左右声道采集的，这样保证了参考信号与麦克风的信号的同步。这个方案可以大幅改善消回音的稳定性和性能。
在一实施例中，可以根据音频处理单元140接收到第一模拟音频信号和第二模拟音频信号的时间间隔获取预设时长。具体的，预设时长还可以根据音频处理单元接收到第一模拟音频信号的接收到第二模拟音频信号的时间间隔获取。因为通过第一声道输入端和第二声道输入端分别获取第一模拟音频信号和第二模拟音频信号，因此可以基于第一声道输入端和第二声道输入端对应的时间差得到该预设时长。在一实施例中，该预设时长可以根据多次试验测试后进行固定值的设置。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种音频系统，其特征在于，包括：远端音频输入通路、音频播放单元、音频处理单元、拾音单元、声道数据分离单元以及消回音模块，其中，所述音频处理单元包括第一声道输入端和第二声道输入端；
所述远端音频输入通路用于接收远端音频，将所述远端音频转换为第一模拟音频信号，并将所述第一模拟音频信号分别输出至所述音频播放单元和所述音频处理单元的第一声道输入端；
所述拾音单元用于根据接收到的声音信号生成第二模拟音频信号，并将所述第二模拟音频信号传输至所述音频处理单元的第二声道输入端；
所述音频处理单元用于根据所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号生成数字音频，并将所述数字音频输出至所述声道数据分离单元；
所述声道数据分离单元用于解析所述数字音频，得到与所述第一模拟音频信号对应的参考信号以及与所述第二模拟音频信号对应的输入信号；
所述消回音模块用于根据所述参考信号对所述输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据。
2.根据权利要求1所述的音频系统，其特征在于，所述音频处理单元包括声卡输入模块；
所述第一声道输入端为所述声卡输入模块的左声道输入，所述第二声道输入端为所述声卡输入模块的右声道输入。
3.根据权利要求1所述的音频系统，其特征在于，所述远端音频输入通路包括声卡输出模块；
所述声卡输出模块包括数模转换电路，所述数模转换电路用于将所述远端音频转换为所述第一模拟音频信号。
4.根据权利要求1所述的音频系统，其特征在于，所述消回音模块包括AEC软件模块；
所述AEC软件模块用于对所述参考信号延时预设时长，根据所述预设时长消除所述输入信号中与所述参考信号对应的噪音数据以得到所述目标音频数据。
5.根据权利要求4所述的音频系统，其特征在于，
所述预设时长为零；或
根据所述音频处理单元接收到所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号的时间间隔获取所述预设时长。
6.根据权利要求1所述的音频系统，其特征在于，包括蓝牙模块，所述远端音频输入通路连接所述蓝牙模块的数据输出端，所述消回音模块的输出端连接所述蓝牙模块的数据接收端。
7.一种回音消除方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任意一项所述的音频系统，包括以下步骤：
接收远端音频，并将所述远端音频转换为第一模拟音频信号，并将所述第一模拟音频信号分别输出至音频播放单元和音频处理单元的第一声道输入端；
根据接收的声音信号生成第二模拟音频信号，并将所述第二模拟音频信号传输至所述音频处理单元的第二声道输入端；
根据所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号生成数字音频；
解析所述数字音频，得到与所述第一模拟音频信号对应的参考信号以及与所述第二模拟音频信号对应的输入信号；
根据所述参考信号对所述输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据。
8.根据权利要求7所述的回音消除方法，其特征在于，所述音频处理单元包括声卡输入模块；
所述将所述第一模拟音频信号分别输出至所述音频播放单元和所述音频处理单元的第一声道输入端，包括：
将所述第一模拟音频信号分别输出至所述音频播放单元和所述声卡输入模块的左声道输入；
所述将所述第二模拟音频信号传输至所述音频处理单元的第二声道输入端；包括：
将所述第二模拟音频信号传输至所述声卡输入模块的右声道输入。
9.根据权利要求7所述的回音消除方法，其特征在于，所述根据所述参考信号对所述输入信号滤波并输出消回音后的目标音频数据，包括：
对所述参考信号延时预设时长，根据所述预设时长消除所述输入信号中与所述参考信号对应的噪音数据以得到所述目标音频数据。
10.根据权利要求9所述的回音消除方法，其特征在于，
所述预设时长为零；或
根据所述音频处理单元接收到所述第一模拟音频信号和所述第二模拟音频信号的时间间隔获取所述预设时长。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118471240A (zh) * 2024-07-10 2024-08-09 玖益(深圳)医疗科技有限公司 一种音频播放装置、音频接收装置以及音频系统

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