一种基于多麦克风的风噪抑制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多麦克风的风噪抑制方法及装置，所述方法包括如下步骤：步骤S1，根据各麦克风的低频能量大小选择输出麦克风信号；步骤S2，根据所述输出麦克风信号与其他麦克风信号每个频点的能量大小关系对所述输出麦克风信号的风噪频点进行抑制；步骤S3，将主麦克风与其他麦克风信号进行差分，取低频信号进行风噪检测与风噪大小估计，结合风噪连续性特点进行风噪抑制。性特点进行风噪抑制。性特点进行风噪抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多麦克风的风噪抑制方法与装置


[0001]本专利技术涉及音频信号处理
，特别是涉及一种基于多麦克风的风噪抑制方法与装置。

技术介绍

[0002]通信设备或者录音设备在户外使用时，不可避免的会受到风噪的影响，降低声音拾取的清晰度。风噪抑制一般分为主动和被动两种方法：被动风噪抑制是在麦克风外覆盖防风罩以减小进入到麦克风的风速，从而降低麦克风采集到的风噪能量；主动风噪抑制是在麦克风采集到的数字信号上对风噪声进行检测、估计和抑制。通常而言，主动风噪抑制相较于被动风噪抑制更容易引起目标音频信号的损失，被动风噪抑制则容易受限于设备大小和几何形状。本专利技术讨论的则是主动风噪抑制。
[0003]主动风噪抑制算法按麦克风数量可划分为单麦克的风噪抑制和多麦克的风噪抑制，其中，单麦克的风噪抑制是利用风噪的特征(频谱平坦度、高低频能量比、质心位置等)进行检测，估计和抑制，因为风噪通常相较目标信号而言能量较大，同时又是极不平稳的，所以仅凭一个麦克风信号很难兼顾风噪的抑制量和目标信号的保留量；多麦克的风噪抑制在单麦克的基础上，能够利用麦克风信号之间的相关信息，为风噪的抑制效果提供了保障。
[0004]多麦克风之间的风噪信号和其余音频信号具有很大的区别：因为风噪产生于气体流动对麦克风膜的直接推动，对于不同的麦克风，一般不会在同一时刻产生风噪，即便同一时刻出现风噪，多个风噪声的振幅和相位等信息也很难一致，对此，多麦克风之间的风噪抑制有两种方法：一可利用麦克风之间的相关性进行风噪的检测和抑制，但是相关性会用到较多的乘法操作和除法操作，计算量相对较大，且相关性会用到平滑操作，导致对于风噪的估计不够及时而影响检测和抑制效果；二、也可将多个麦克风置于不同的方向，如此风噪同时出现在所有麦克风的概率较小，可选择风噪较小的麦克风作为算法输出，该方法既可以减小风噪的影响，又可以几乎不损失目标信号，缺点是随着麦克风数量减少，风噪抑制效果会变差，且对于麦克风方向的要求限制了该方法的使用，且频繁的切换输出麦克信号必然影响听感。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种基于多麦克风的风噪抑制方法与装置，以在保证多麦克风的风噪抑制效果的前提下，使得其计算量也相对较小。
[0006]为达上述及其它目的，本专利技术提出一种基于多麦克风的风噪抑制方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S1，根据各麦克风的低频能量大小选择输出麦克风信号；
[0008]步骤S2，根据所述输出麦克风信号与其他麦克风信号每个频点的能量大小关系对所述输出麦克风信号的风噪频点进行抑制。
[0009]优选地，步骤S1进一步包括：
[0010]步骤S100，对各麦克风信号进行分帧与时频变换，得到频域信号，取频域信号低频区间内的值计算低频幅值和或低频平均幅值；
[0011]步骤S101，比较各麦克风信号的低频幅值和或低频平均幅值，选择能量小的频域信号切换为输出麦克风信号。
[0012]优选地，在切换之后的规定时间内，不再做二次切换。
[0013]优选地，步骤S101中，进行麦克风切换时，在切换的前若干帧内先进行权重的平滑然后再进行完全的切换。
[0014]优选地，步骤S2进一步包括：
[0015]步骤S200，计算所述输出麦克风信号与其他麦克风信号的频域幅值向量；
[0016]步骤S201，比较所述输出麦克风信号与其他麦克风信号频域幅值向量的每一个频点大小，根据比较结果计算所述输出麦克风信号各频点的增益因子；
[0017]步骤S202，对每个频点选择最小的增益因子，利用增益因子对所述输出麦克风信号的频域信号进行抑制处理。
[0018]优选地，步骤S2包括：
[0019]步骤S2a，所述输出麦克风信号的麦克风作为主麦克风，选择一副麦克风，计算所述主麦克风信号与该副麦克风信号的频域幅值向量；
[0020]步骤S2b，比较所述主麦克风与该副麦克风信号频域幅值向量的每一个频点大小，根据比较结果计算所述主麦克风信号各频点的增益因子；
[0021]步骤S2c，利用增益因子对所述主麦克风信号的频域信号进行抑制处理；
[0022]步骤S2d，返回步骤S2a选择另一副麦克风，直至选择完所有副麦克风。
[0023]优选地，比较两个麦克风频域幅值的每一个频点大小，若满足
[0024]ampD1(k)>ampD2(k)*thr2
[0025]其中，k表示当前帧频点索引，thr2表示第k频点主麦克风与副麦克风幅值比阈值，则该频点的增益因子gain1(k)为：
[0026]gain1(k)＝ampD2(k)/ampD1(k)
[0027]否则，该频点的增益因子为1。
[0028]优选地，所述方法还包括：
[0029]步骤S3，对主麦克风与其他麦克风的频域信号进行差分，对风噪帧进行检测以及对风噪大小进行估计并抑制。
[0030]优选地，步骤S3进一步包括：
[0031]步骤S300，对主麦克风与其他麦克风的频域信号进行差分，得到差分信号diffD，并计算差分信号diffD的低频能量均值diffDM，并根据低频能量均值diffDM值的大小判定是否为风噪帧；
[0032]步骤S301，若当前帧判定为风噪帧，则不更新音频平均频域幅值smoothD，根据低频能量均值diffDM值的大小和smoothD大小估计风噪大小，否则更新音频平均频域幅值smoothD；
[0033]步骤S303，根据估计的风噪幅值计算风噪抑制因子，将风噪抑制因子作用于需输出的频谱上。
[0034]为达到上述目的，本专利技术还提供一种基于多麦克风的风噪抑制装置，包括：
[0035]输出麦克风信号选择单元，用于根据各麦克风的低频能量大小选择输出麦克风信号；
[0036]第一风噪抑制单元，用于根据所述输出麦克风信号与其他麦克风信号每个频点的能量大小关系对所述输出麦克风信号的风噪频点进行抑制。
[0037]与现有技术相比，本专利技术一种基于多麦克风的风噪抑制方法及装置，通过交换输出麦克风，取最小能量频点作为输出，并根据输出麦克风信号与其他麦克风信号每个频点的能量大小关系对输出麦克风信号的风噪频点进行抑制，而且利用麦克风信号差分结果进行风噪估计，不仅能够抑制绝大部分场景下的风噪声，也能降低算法的计算复杂度，具有较高的实用性。
附图说明
[0038]图1为本专利技术一种基于多麦克风的风噪抑制方法的步骤流程图；
[0039]图2为本专利技术一种基于多麦克风的风噪抑制装置的系统结构图；
[0040]图3为本专利技术第一实施例中第一风噪抑制单元的结构图；
[0041]图4为本专利技术第二实施例中第一风噪抑制单元的结构图；
[0042]图5为本专利技术实施例中基于多麦克风的风噪抑制方法的流程图；
[0043]图6为本专利技术实施例中步骤一的细部流程图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多麦克风的风噪抑制方法，包括如下步骤：步骤S1，根据各麦克风的低频能量大小选择输出麦克风信号；步骤S2，根据所述输出麦克风信号与其他麦克风信号每个频点的能量大小关系对所述输出麦克风信号的风噪频点进行抑制。2.如权利要求1所述的一种基于多麦克风的风噪抑制方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：步骤S100，对各麦克风信号进行分帧与时频变换，得到频域信号，取频域信号低频区间内的值计算低频幅值和或低频平均幅值；步骤S101，比较各麦克风信号的低频幅值和或低频平均幅值，选择能量小的频域信号切换为输出麦克风信号。3.如权利要求2所述的一种基于多麦克风的风噪抑制方法，其特征在于：在切换之后的规定时间内，不再做二次切换。4.如权利要求2所述的一种基于多麦克风的风噪抑制方法，其特征在于：步骤S101中，进行麦克风切换时，在切换的前若干帧内先进行权重的平滑然后再进行完全的切换。5.如权利要求2所述的一种基于多麦克风的风噪抑制方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：步骤S200，计算所述输出麦克风信号与其他麦克风信号的频域幅值向量；步骤S201，比较所述输出麦克风信号与其他麦克风信号频域幅值向量的每一个频点大小，根据比较结果计算所述输出麦克风信号各频点的增益因子；步骤S202，对每个频点选择最小的增益因子，利用增益因子对所述输出麦克风信号的频域信号进行抑制处理。6.如权利要求2所述的一种基于多麦克风的风噪抑制方法，其特征在于，步骤S2包括：步骤S2a，所述输出麦克风信号的麦克风作为主麦克风，选择一副麦克风，计算所述主麦克风信号与该副麦克风信号的频域幅值向量；步骤S2b，比较所述主麦克风与该副麦克风信号频域幅值向量的每一个频点大小，根据比较结果计算所述主麦克风信号各频点的增益因子；步骤S2c，利用增益因子对所述主麦克风信号的频域信号进行抑制处理；步骤S2d，返回步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗本彪，邹灵琦，尹东，董鹏宇，
申请(专利权)人：上海富瀚微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：