具有啸叫抑制功能的音频编解码装置、方法和系统与流程

本技术涉及音频编解码器领域，特别是涉及一种具有啸叫抑制功能的音频编解码装置、方法和系统。

背景技术：

1、音频编解码器广泛应用于各种音频处理场景中。这些硬件设备的主要功能是将模拟音频信号转换为数字格式，以及将数字音频信号转换回模拟格式。音频编解码器的这种能力使其成为音乐制作、广播电台、电话通信和电影后期制作等多个行业的关键组成部分。然后现有的音频编解码器的尚无法解决扩音系统的技术挑战，如啸叫抑制。啸叫抑制是一种重要的音频处理技术，用于减少或消除音频系统中因反馈循环而产生的不期望的尖锐、高音量噪音。这种现象通常在麦克风捕捉到扬声器输出的声音并再次放大时发生，形成一个自增强的反馈循环。啸叫不仅令人不快，还可能损害音频设备，影响语音通信的清晰度。有效的啸叫抑制技术不仅提高了音频质量，保护了音频设备，还改善了听众的体验。

2、目前，常见的啸叫抑制方法包括使用定向麦克风、调整音频设备的布局、手动调节音量和频率等。技术方面的方法则包括数字信号处理中的频率搬移、动态范围压缩、以及自适应反馈消除(afc)。这些方法旨在识别并减少或消除可能导致啸叫的频率组件。然而现有技术无法适应不断变化的声学环境，尤其是在复杂或非标准的音频设置中。手动调节需要专业知识，而且不适用于动态场景。现有的数字处理技术所采用的单一的频率搬移或动态范围压缩，往往不能全面解决问题，可能导致音质下降或无法适应环境变化。其主要体现在延迟时间高、啸叫抑制效果不佳以及对原音频的音质噪声损失的问题。

3、首先，传统的啸叫抑制方法通常在较低的采样率下进行处理，导致相对较高的时延。这在实时音频应用中尤为突出，如在实时通信或现场表演中，高时延会显著影响音频质量和用户体验。其次，许多现有方法只采用了单一技术，如简单的频率搬移或动态范围压缩，这些方法往往无法全面应对复杂的音频环境和多变的反馈情况，限制了抑制效果的最大化。最后，在尝试减少啸叫时，一些方法可能会过度压缩动态范围或过滤掉关键频率成分，导致音质下降，特别是在音乐表演或高质量音频传输中。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供具有啸叫抑制功能的音频编解码装置、方法和系统，用于解决现有的啸声抑制技术中存在的延迟时间高、啸叫抑制效果不佳以及对原音频的音质造成损失的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第一方面提供一种具有啸叫抑制功能的音频编解码装置，包括：模数转换单元，与频谱搬移单元电性连接；所述模数转换单元用于收近端音频模拟信号并执行模数转换操作、数据匹配操作以及数据缓存操作，以生成对应的近端音频数字信号，并将所述近端音频数字信号输出至所述频谱搬移单元；频谱搬移单元，与自动频率控制单元电性连接；所述频谱搬移单元包括一个输入端和一个输出端，输入端用于输入近端音频数字信号，输出端用于将频谱搬移单元得到的频移信号输出至自动频率控制单元；所述频谱搬移单元用于对所述近端音频数字信号执行频谱搬移操作以生成所述频移信号；自动频率控制单元，与控制接口和音频接口电性连接；所述自动频率控制单元包括两个输入端和一个输出端，两个输入端分别输入频谱搬移单元发送的频移信号和控制接口发送的控制信息，输出端用于将自动频率控制单元得到的反馈抑制信号输出至音频接口；所述自动频率控制单元用于对所述频移信号执行自动频率控制操作以生成所述反馈抑制信号；动态压缩及限幅单元：与所述音频接口电性相连；所述动态压缩及限幅单元包括一个输入端和一个输出端，输入端用于从所述音频接口输入远端音频数字信号，输出端用于将经压缩限幅操作得到的啸叫抑制信号输出至数模转换单元；所述动态压缩及限幅单元对所述远端音频数字信号执行压缩限幅操作以生成啸叫抑制信号。

3、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述频谱搬移单元执行频谱搬移操作的过程包括：接收由所述模数转换单元发送的包含有一个或多个通道的近端音频数字信号；基于预设的频谱搬移函数，对所述近端音频数字信号中的每个通道依次执行频谱搬移操作，以生成频移信号。

4、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述自动频率控制单元包括自适应滤波器，所述自动频率控制单元通过所述自适应滤波器执行自动频率控制操作的过程包括：接收由所述频谱搬移单元发送的所述频移信号；接收由所述控制接口发送的包含有步长参数的所述控制信息；基于所述自适应滤波器的滤波器参数，对所述频移信号执行滤波操作以生成反馈抑制信号；基于预设的无反馈信号，计算所述反馈抑制信号的误差信号；基于所述误差信号、所述频移信号和所述步长参数，对所述滤波器参数进行更新。

5、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述动态压缩及限幅单元包括：频域分解模块：用于将接收到的远端音频数字信号按预设频段执行频域分解操作，以生成多个频段的频段信号，并将多个频段的频段信号发送至动态压缩模块；动态压缩模块：用于接收动态压缩模块发送的包含有多个频段的频段信号，对所述频段信号执行动态压缩操作，以生成压缩频段信号并将其发送至限幅处理模块；限幅处理模块：用于接收动态压缩模块发送的所述压缩频段信号，对所述压缩频段信号执行限幅操作，以生成限幅频段信号并将其发送至重组和逆变换模块；重组和逆变换模块：用于接收限幅处理模块发送的限幅频段信号，对所述限幅频段信号执行重组操作和逆变换操作，以生成啸叫抑制信号并将其发送至所述数模转换单元。

6、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述频域分解模块执行频域分解操作的过程包括：接收自动频率控制单元发送的远端音频数字信号；通过快速傅里叶变换将所述远端音频数字信号从时域转换至频域；对频域的远端音频数字信号在多个预设频段进行频谱分解，以生成包含有多个频段的频段信号。

7、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述动态压缩模块执行动态压缩操作的过程包括：接收动态压缩模块发送的包含有多个频段的频段信号：从包含有多个频段的频段信号中提取出各个频段信号的动态能量范围并进行判断；若所述动态能量范围小于等于动态压缩阈值，则不执行动态压缩操作并将所述频段信号作为所述限幅频段信号直接发送至所述限幅处理模块；否则，根据所述动态压缩阈值和预设的压缩比例对包含有多个频段的频段信号分别执行正向压缩操作和反向压缩操作，以生成所述限幅频段信号并发送至所述限幅处理模块。

8、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述重组和逆变换模块执行重组操作和逆变换操作的过程包括：接收动态压缩模块发送的包含有多个频段并对其进行信号重组操作，并对信号重组后的信号通过逆傅里叶变换从频域转换至时域，以生成经过啸叫抑制处理的啸叫抑制信号。

9、于本技术的第一方面的一些实施例中，数模转换单元用于接收数据接口发送的远端音频数字信号，对远端音频数字信号执行数据缓存操作、数据匹配操作、混音操作以及数模转换操作。

10、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第二方面提供一种具有啸叫抑制功能的音频编解码方法，应用于音频编解码器，所述音频编解码器包括音频接口和控制接口，所述音频编解码器执行啸叫抑制的过程包括：接收近端音频模拟信号并执行模数转换操作、数据匹配操作以及数据缓存操作，以生成对应的近端音频数字信号；对所述近端音频数字信号执行频谱搬移操作以生成所述频移信号；接收控制接口发送的控制信息，并基于所述控制信息对所述频移信号执行自动频率控制操作以生成所述反馈抑制信号并发送至音频接口；接收远端音频数字信号，并对所述远端音频数字信号执行压缩限幅操作以生成啸叫抑制信号。

11、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第三方面提供一种具有啸叫抑制功能的音频编解码系统，包括：主处理器以及上述具有啸叫抑制功能的音频编解码装置。

12、如上所述，本技术的音频编解码器领域的一种具有啸叫抑制功能的音频编解码装置、方法和系统，具有以下有益效果：将啸叫抑制方法内置于音频编解码器内部提升了运行自动频率算法的采样率，并且通过对频域信号进行处理增加了算法的精度，同时还显著降低了啸叫抑制的延迟，从而提更加流畅的音频体验。在增加了自适应反馈消除、频率搬移、动态范围压缩及限幅操作后，能够在保持音质的同时还有效地解决啸叫问题。且各个模块中的智能算法能够根据音频环境对参数进行自适应的调整，使得无论在静态场景或动态场景中都能够稳定的对啸叫现象进行抑制。