噪声下的语音清晰度算法及其列车音频播放方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种噪声下的语音清晰度算法及其列车音频播放方法、系统，其方法包括：S101、获取预布设在列车各节车厢的拾音器所采集的噪声音频；接收车载PIS系统发出的音频流，且做音频流预处理；S102、基于如权利要求1所述的噪声下的语音清晰度算法对噪声音频分析；S103、基于S102的分析结果调整语音信号在音频流的不同频带的能量分布，得到重新能量均衡后的音频流；S104、各个车厢分别采集噪声音频，且对应执行S102

【技术实现步骤摘要】
噪声下的语音清晰度算法及其列车音频播放方法、系统


[0001]本申请涉及列车音频播放
，尤其是涉及一种噪声下的语音清晰度算法及其列车音频播放方法、系统。

技术介绍

[0002]地铁在运行过程中伴随着非稳态噪声，且车厢内的声压级一般均呈现出较大范围的动态变化。该噪声将对车厢内的语音播报产生两方面的干扰：一方面，为了保证高噪声环境下的语音清晰度，语音播报系统可能设置有相对较高的音量，这在低噪声环境下不仅冗余，并且可能对部分乘客产生困扰；另一方面，在某些区间段车厢内的噪声过强，即使系统采用最大音量，也不能有效提升播报语音的清晰度。
[0003]针对上述，本申请提出一种新的技术方案。

技术实现思路

[0004]为了提升车厢内的语音播报效果，改善乘客的体验，本申请提供一种噪声下的语音清晰度算法及其列车音频播放方法、系统。
[0005]第一方面，本申请提供一种噪声下的语音清晰度算法，采用如下的技术方案：一种噪声下的语音清晰度算法，包括：建立环境噪声对语音清晰度影响的关系公式：；其中，下标表示第个频带，为不同频带的权重系数，表示语音失真度，K表示环境噪声对语音的掩蔽效应；令，；其中，为频带内的语音信号能量，为正常语音能量的标准值；令，；其中，则为考虑环境噪声对语音的掩蔽效应后的等效噪声功率；此时，D满足公式：
；而其中的又为：；上述的下标表示第个频带,且定义：、均作为变量指示计算中应使用第几个频带的对应数值，差异在于，下标对应的为外层循环时的变量，下标对应的为内层循环时的变量；上述表示第个频带的噪声功率，表示第个频带的噪声功率，表示第个频带的中心频率，表示第个频带的上截止频率，表示第个频带的下截止频率。
[0006]第二方面，本申请提供一种列车音频播放方法，采用如下的技术方案：一种列车音频播放方法，包括：S101、获取预布设在列车各节车厢的拾音器所采集的噪声音频；接收车载PIS系统发出的音频流，且做音频流预处理；S102、基于如上述的噪声下的语音清晰度算法对噪声音频分析；S103、基于S102的分析结果调整语音信号在音频流的不同频带的能量分布，得到重新能量均衡后的音频流；S104、各个车厢分别采集噪声音频，且对应执行S102
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103；S105、各个重新能量均衡后的音频流分别建立与各个车厢的一一对应关系。
[0007]可选的，所述音频流预处理包括：以IIR带通滤波器对音频率做频率段划分。
[0008]可选的，所述频率段划分包括：躲避噪声音频中的能量高点，并在其他频段以倍频方式输出，确定中心频点。
[0009]可选的，还包括：对噪声音频识别，基于预建立的噪声特征
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车厢场景数据库确定噪声音频获取时的场景；其中，所述对噪声音频识别包括噪声类型识别和噪声参数识别。
[0010]可选的，还包括：记录各个车厢历次播放的音频流的处理过程，产生调整档案，并存入数据库；获取对当前车厢的噪声音频的识别结果，并根据识别结果查找数据库，得到匹配的调整档案；调用匹配的调整档案中重新能量均衡后的音频流，发送车载PIS系统使用。
[0011]第三方面，本申请提供一种列车音频播放系统，采用如下的技术方案：一种列车音频播放系统，包括：拾音器，其布设于车厢，用于车厢内的噪声采集；集成分析模块，其连接于拾音器，且用于加载和执行实现如上述任一所述的列车音频播放方法的计算机程序；车载PIS系统，其连接于集成分析模块，用于记录原始的音频流和接收重新能量均衡后的音频流，并控制车厢的扬声器播放对应的音频流。
[0012]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：首先，可以通过调节语音信号
不同频带处的能量分布，在不增加语音总体能量的前提下，提升播报语音清晰度，使乘客能够更清楚的听到播报内容；其次，当环境噪声降低时，可以在不降低语音清晰度的前提下，自适应降低总体播报语音能量，避免给乘客带来高声压级困扰；同时，列车在运行过程中每个车厢的噪声环境其实还是有部分差异的，本申请还可以用于解决各个车厢差异需求，对各个车厢播放的音频流进行实时调整变化。
附图说明
[0013]图1是本申请的方法的主流程示意图；图2是本申请的语音增强概念流程示意图。
具体实施方式
[0014]以下结合附图1
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2对本申请作进一步详细说明。
[0015]本申请实施例公开一种噪声下的语音清晰度算法，其包括：建立环境噪声对语音清晰度影响的关系公式：；其中，下标表示第个频带，为不同频带的权重系数，表示语音失真度，K表示环境噪声对语音的掩蔽效应。
[0016]令，；其中，为频带内的语音信号能量，为正常语音能量的标准值。
[0017]令，；其中，则为考虑环境噪声对语音的掩蔽效应后的等效噪声功率。
[0018]此时，D满足公式：；而其中的又为：；上述，下标表示第个频带,且定义：、均作为变量指示计算中应使用第几个频带的对应数值，差异在于，下标对应的为外层循环时的变量，下标对应的为内层循环时的变量，下述以计算第5个频带的具体示例解释；
上述表示第个频带的噪声功率，表示第个频带的噪声功率，表示第个频带的中心频率，表示第个频带的上截止频率，表示第个频带的下截止频率。
[0019]关于、之间的差异分析，以计算第5个频带的为具体示例：；展开为：。
[0020]从上述即可看出，、分别为外层循环、内层循环的差异；公式中同时需要计算、、、的值；；；；。
[0021]根据上述可知，语音清晰度是当前语音信号以及当前噪声信号的函数；基于上述，只需对车厢内的噪声进行采集并根据上述分析噪声，对音频流调整，即可改善语音清晰度，以提升车厢内的语音播报效果，改善乘客的体验。
[0022]本申请实施例公开一种列车音频播放方法。
[0023]参照图1和图2，列车音频播放方法包括：S101、获取预布设在列车各节车厢的拾音器所采集的噪声音频；以及，接收车载PIS系统发出的音频流，且做音频流预处理。
[0024]可以理解的是，上述噪声音频包括乘客的交谈声、列车产生的机械/风噪、乘客个人终端发出的声音等，并非单指列车运行产生的机械/风噪。
[0025]在本实施例中上述音频流预处理，其可使用IIR带通滤波器实现；IIR带通滤波器可称为无限冲激响应滤波器，具有计算量小的特点；带通滤波器的参数设置通过matlab实现。上述音频流预处理包括频率段划分，具体地：躲避噪声音频中的能量高点，并在其他频段以倍频方式输出，确定中心频点。
[0026]在一个实施例以10个为例，中心频点分别为32、64、128、256、512、1k、2k、4k、8k、16k；划分过程的滤波器的截止频率相重合。上述是为了进行10段均衡处理，在每个频率段分别调整后，再次混音为一个音频流。
[0027]S102、基于上述的噪声下的语音清晰度算法对噪声音频分析。
[0028]S103、基于S102的分析结果调整语音信号在音频流的不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种噪声下的语音清晰度算法，其特征在于，包括：建立环境噪声对语音清晰度影响的关系公式：；其中，下标表示第个频带，为不同频带的权重系数，表示语音失真度，K表示环境噪声对语音的掩蔽效应；令，；其中，为频带内的语音信号能量，为正常语音能量的标准值；令，；其中，则为考虑环境噪声对语音的掩蔽效应后的等效噪声功率；此时，D满足公式：；而其中的又为：；上述的下标表示第个频带,且定义：、均作为变量指示计算中应使用第几个频带的对应数值，差异在于，下标对应的为外层循环时的变量，下标对应的为内层循环时的变量；上述表示第个频带的噪声功率，表示第个频带的噪声功率，表示第个频带的中心频率，表示第个频带的上截止频率，表示第个频带的下截止频率。2.一种列车音频播放方法，其特征在于，包括：S101、获取预布设在列车各节车厢的拾音器所采集的噪声音频；接收车载PIS系统发出的音频流，且做音频流预处理；S102、基于如权利要求1所述的噪声下的语音清晰度算法对噪声音频分析；S103、基于S102的分析结果调整语音信号在音频流的不同频带的能量分布，得到重新能量均衡后的音频流；S104、各个车厢分别采集噪声音频，且对应执行S102
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103；S105、各个重新能量均衡后的音频流分别建立与各个车厢的一一对应关系。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张有利，李跃群，
申请(专利权)人：天津市北海通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：