采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及音频信号处理领域，目的是提供采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的系统和方法，其中方法包括对所述声音信号划分若干个子带信号，预滤波：先通过白化滤波器进行平滑半波整流处理；变步长自适应信号处理：对每一个子带中对白化滤波器处理后的信号分别进行变步长自适应滤波处理，得到；非线性处理：通过非线性处理滤波器，对变步长自适应信号处理后的信号进行非线性滤波处理，得到处理；对非线性处理后的各子带信号进行综合滤波处理得到反馈消除后的时域信号，实时有效地实现了基于预滤波法、变步长自适应信号处理和非线性处理的声反馈消除。号处理和非线性处理的声反馈消除。号处理和非线性处理的声反馈消除。

【技术实现步骤摘要】
采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的系统和方法


[0001]本专利技术涉及音频信号处理领域的声反馈抑制算法，具体涉及采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的系统和方法。

技术介绍

[0002]在采用吊装麦克风同时进行本地扩声和远程互动过程中，本地扩声会产生啸叫，远程互动会产生回声，啸叫和回声是音频处理最棘手的两大难题，因此反馈抑制（Acoustic Feedback Cancellation：AFC）和回声消除（Acoustic Echo Cancellation：AEC）也音频研究的热点，采用吊装麦克风属于远距离拾音，麦克风灵敏度很高，从而本地扩声产生啸叫远程互动产生回声更严重，所以到目前为止，还没有任何音频系统设备能真正同时实现本地扩声和远程互动。
[0003]啸叫和回声产生的根源是音箱发出来的声音被麦克风拾取到，采用吊装麦克风属于远距离拾音，麦克风灵敏度很高，啸叫和回声更严重，要实现吊装麦克风同时进行本地扩声和远程互动，最有效的方法就是通过算法去除音箱反馈到麦克风的声音，只保留近端音频，我们把去除音箱反馈到麦克风的声音的技术成为声反馈技术，但去除音箱反馈到麦克风的声音会面临如下技术难题：（1）反馈抑制算法中的相关性在本地扩声过程中，因为音箱出来的声音和本地人说话是同一个人的声音，这两个声音具有极强的相关性，这种相关性会导致自适应滤波器收敛失配。
[0004]（2）实际应用中麦克风、音箱和声音传输通道的非线性影响在本地扩声和远程互动过程中，由于声场中存在非线性，使自适应滤波器很难真正匹配实际的声场环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的系统和方法，实时有效地实现了基于预滤波法、变步长自适应信号处理和非线性处理的声反馈消除。
[0006]通过以下技术方案来实现的：一方面，采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的方法，麦克风采集的声音信号混合着近端音频和音箱反馈到麦克风的音频，其特征在于，方法包括：对所述声音信号进行分析滤波处理，把信号划分为若干个子带信号；预滤波：先通过白化滤波器进行平滑半波整流处理；变步长自适应信号处理：对每一个子带中对白化滤波器处理后的信号分别进行变步长自适应滤波处理，得到；非线性处理：通过非线性处理滤波器，对变步长自适应信号处理后的信号进行非线性滤波处理，得到各子带信号；
对各子带信号实际输出进行综合滤波处理得到反馈消除后的近端音频。
[0007]进一步的，所述白化滤波器为式中，为白化滤波器处理的子带信号，smooth()为平滑整流函数。
[0008]进一步的，子带信号处理具体包括下列步骤，S31：麦克风采集的声音信号进行处理子带分析滤波处理，得到子带的麦克风的输入为、子带的音箱反馈声信号为和子带的近端音频，，式中，为子带信号；S32：和经过白化滤波器处理后，得到，；S33：对和作为自适应滤波器的输入发送至后台滤波器；S34：后台滤波器赋值给前台滤波器得到，发送至非线性滤波器得到；S35：通过的能量判断近端音频是否为静音，若是，执行S36，若否，执行S31；S36：对子带进行综合滤波得到反馈消除后的近端音频。
[0009]进一步的，所述S31中，对依次进行预加重处理、分帧处理、低通滤波处理和分析滤波处理。
[0010]进一步的，所述S31中包含256个子带。
[0011]另一方面，在一些实施例中，还包括采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的系统，麦克风采集的声音信号中包含有若干个子带信号，其中每个子带信号中混合有近端音频和音箱反馈到麦克风的信号，子带信号的实际输出为，系统包括第一白化滤波器、第二白化滤波器、前台滤波器、后台滤波器、非线性处理滤波器和反馈声模拟滤波器；所述第一白化滤波器的输入为每个子带信号，输出为；所述第二白化滤波器的输入为实际输出，输出为；所述后台滤波器的输入为所述第二白化滤波器的输出；所述前台滤波器的输入为；所述前台滤波器的输出与子带信号合并作为所述非线性处理滤波器的输入，所述非线性处理滤波器输出为每个子带的实际输出，通过所述反馈声模拟滤波器模拟音箱反馈到麦克风的信号，
计算子带的实际输出进行综合滤波得到反馈消除后的近端时域信号。
[0012]进一步的，所述前台滤波器系数通过后台滤波器的更新来获得。
[0013]进一步的，所述第二白化滤波器用于弱化实际输出中的音箱反馈声信号。
[0014]进一步的，所述第一白化滤波器和所述第二白化滤波器均采用平滑半波整流。
[0015]进一步的，所述前台滤波器的输出为音箱反馈到麦克风的信号的估计。
[0016]本专利技术的有益效果是：（1）为了有效去除音箱反馈到麦克风的音频，我们首先对吊装麦克风采集到的信号进行子带(subband)分析滤波处理，把全频带音频信号分成若干个等带宽的子带，在每一个子带采用图1进行声反馈消除；（2）该方法采用前后台的运行模式，即前台的滤波器系数通过后台的自适应滤波器的更新来获得，送入后台自适应滤波器的信号通过第一白化滤波器来弱化信号相关性，从而有效弱化了近端音频与音箱反馈到麦克风的信号的强相关性，增加自适应滤波器的鲁棒性，前台运行的信号并没有做相应的白化处理，且不会影响系统的输出音质。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的其中一个实施例中子带声反馈消除原理图；图2为本专利技术的其中一个实施例中子带声反馈消除处理流程图；图3为本专利技术的其中一个实施例中吊装麦克风工作原理图。
[0018]附图标记说明：100、回声信号；101、啸叫信号；102、近端音频。
具体实施方式
[0019]下面结合本专利技术的附图1、附图2和附图3，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。
[0020]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]实施例1：采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的方法，吊装麦克风采集的信号d(n)
（麦克风采集的声音信号）包含的近端音频v(n)（近端音频）和音箱反馈到麦克风的信号y(n)（音箱反馈到麦克风的音频），即：d(n)= v(n)+ y(n)，本专利技术主要目的是去除d(n)中音箱反馈到麦克风的信号y(n)，只保留近端音频v(n)，从而实现本地扩声没有啸叫和远程互动没有回声的目的。为了有效去除y(n)，我们首先对吊装麦克风采集到的信号d(n)进行子带(subband)分析滤波处理，把全频带音频信号分成若干个子带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的方法，麦克风采集的声音信号混合着近端音频和音箱反馈到麦克风的音频，其特征在于，方法包括：对所述声音信号进行分析滤波处理，把信号划分为若干个子带信号；预滤波：先通过白化滤波器进行平滑半波整流处理；变步长自适应信号处理：对每一个子带中对白化滤波器处理后的信号分别进行变步长自适应滤波处理，得到；非线性处理：通过非线性处理滤波器，对变步长自适应信号处理后的信号进行非线性滤波处理，得到各子带信号实际输出；对各子带信号实际输出进行综合滤波处理得到反馈消除后的近端音频。2.根据权利要求1所述的采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的方法，其特征在于，所述白化滤波器为式中，为白化滤波器中输入的变量，smooth()为平滑整流函数。3.根据权利要求2所述的采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的方法，其特征在于，子带信号处理具体包括下列步骤，S31：麦克风采集的声音信号进行处理子带分析滤波处理，得到子带的麦克风的输入为、音箱反馈到麦克风的信号和子带的近端音频，，式中，为子带信号；S32：和经过白化滤波器处理后，得到，；S33：对和作为自适应滤波器的输入发送至后台滤波器；S34：后台滤波器赋值给前台滤波器得到，发送至非线性滤波器得到；S35：通过的能量判断近端音频是否为静音，若是，执行S36，若否，执行S31；S36：对子带进行综合滤波得到反馈消除后的近端音频。4.根据权利要求3所述的采用吊装麦克风进行本地扩声和远程互动的方法，其特征在于，所述S31中，对依次进行预加重处理、分帧处理、低通滤波处理和分析滤波处理。5.根据权利要求4所述的采用吊...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘开文，
申请(专利权)人：成都海普迪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：