一种基于时域的硬件噪音抑制方法与流程

本技术涉及音频采集噪音抑制，尤其涉及基于时域的硬件噪音抑制方法。

背景技术：

1、音频采集之后，得到纯净的信息才能投入使用，需要进行处理才能进行各项应用，在设备算力充足的应用场景当中，通常会使用音频分离的技术，将语音、乐音、环境音以及各个发声单元发出的声音抽离出来，以供使用。然而，现有的音频分离模型基于较大的运算量，无法应用于单片机、嵌入式等算力不足的应用环境当中。因此依然需要采用噪音抑制的方式，对音频进行处理。

2、本技术针对的降噪方式是在一段完整的声音当中，选定需要抑制的片段声音，并对选定的片段声音进行声音能量的抑制，原始的降噪方式，是基于固定指标固定指标，对固定声音能量大小区间的片段声音进行声音抑制，并且抑制过程中基于固定的参数对片段声音的声音能量进行调整，但是这种方式无法适应不同环境下的声音场景，在不同的使用场景当中，人声对噪声的感知程度是存在差别的，在相对安静的环境当中，被人耳忽略掉的噪声能量阈值偏低，而在一个相对嘈杂的环境当中，人耳忽略掉的噪声能量阈值相对较高，而不加区分的对声音进行抑制，并且抑制的指标也采取固定值就很容易造成信息的丢失，或者无法满足降噪要求的结果。

3、公开号为cn 112233688 b，专利名称为音频降噪方法、装置、设备及介质的文件公开了一种方案，基于具体环境下低频声音能量和高频声音能量的比例，确定音频帧存在噪音的概率，以此提取噪声谱，并进行后续降噪处理，其中确定音频帧中噪音存在概率，是根据接收到的声音的低频部分和高频部分的声音能量比值来确定的。以此将环境因素考虑到降噪过程当中。实现对针对场景进行噪音抑制。

4、但是，音频采集的一大噪音来源，是麦克风等功率较大的音频采集设备音频采集设备配套的电路，尤其是在采集音频的过程当中，需要对采集的音频信号放大处理，在放大的过程中音频信号中的噪音被一并放大，考虑到宠物喂食器和宠物以及工作环境当中说话人之间存在的距离，显著影响了声音的辨识；此外音频采集环境当中存在的一些机械设备，尤其是电动机，首先，其本身存在较大的功率，能够成为噪音的重要来源；其次，这些设备提供的噪音频谱比较宽，并且持续，无法单纯通过频率划分与需要采集的声音区分开来；第三，即便是同型号的设备，产生的噪音相互之间也存在差异，无法定义一个通用的调整值或通用的高频与低频之间的比例，并以调整值为准对声音进行处理实现降噪。

5、针对宠物喂食器上设置视频通话功能，一个主要的应用场景是宠物的呼唤，因此，视频通话运行时段和宠物喂食器上的电动机和空气泵运行时间高度重合，而不同的宠物喂食器因为部件本身，以及装配存在区别，视频通话过程中拾取语音所应对的噪音也是不同的。显然无法通过设置固定指标对声音进行相应的降噪处理。

6、因此，现有技术存在无法针对特定音频采集设备采集的声音进行准确降噪的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提出一种能够对特定音频采集设备再任意场景下实施准确降噪的方法。

2、为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种基于时域的硬件噪音抑制方法，采用了如下所述的技术方案：

3、一种基于时域的硬件噪音抑制方法，该方法包括：

4、预设窗口宽度；

5、在安静环境下，通过所述窗口宽度提取采集宠物喂食器产生的至少一组声音信号的最小抑制声音；

6、在工作环境中的非工作状态下，通过所述窗口宽度提取采集待使用的宠宠物喂食器产生的至少一组声音信号的噪音样本声音；

7、在工作环境中的工作状态下，对所述待使用的宠物喂食器采集工作音频，并且对工作音频执行噪音抑制，所述噪音抑制的方式包括：

8、根据所述窗口宽度对实时采集的工作音频进行分割，获得若干个音频窗口对应的片段声音；

9、分别确定每个片段声音与最小抑制声音、噪音样本声音的比较关系，根据比较结果确定该片段声音的抑制操作；

10、根据对应的抑制操作分别对所有片段声音进行处理，并且拼接为降噪后的工作音频。

11、进一步的，所述确定每个片段声音与最小抑制声音、噪音样本声音的比较关系，根据比较结果确定该片段声音的抑制操作，具体包括：

12、确定最小抑制声音对应的最小抑制声音能量；确定噪音样本对应的噪音样本声音能量；确定每个片段声音对应的音频能量；

13、当音频能量大于或等于最小抑制声音能量，并且小于或等于噪音样本声音能量时，确定该音频能量的抑制操作为降低片段声音的声音能量。

14、进一步的，所述音频能量的抑制操作为降低片段声音的声音能量，具体包括：

15、根据所述噪音样本声音能量和最小抑制声音能量的差，确定能量降低幅度；

16、在所述片段声音中提取记载了声音能量的声音帧，提取的声音帧的数量与窗口宽度对应；

17、通过所述能量降低幅度降低片段声音中包含的声音帧的声音能量；

18、在降低所述声音帧的声音能量的过程中，当所述声音帧的声音能量在降低后小于最小抑制声音能量时，以最小抑制声音能量对声音帧的声音能量赋值。

19、进一步的，所述方法还包括：当音频能量大于噪音样本声音能量时，确定该音频能量的抑制操作为保留对应的片段声音。

20、进一步的，所述方法还包括；当音频能量小于最小抑制声音能量时，确定该音频能量的抑制操作为保留对应的片段声音。

21、进一步的，所述确定噪音样本对应的噪音样本声音能量，具体包括：

22、在所述噪音样本当中提取记载了声音能量的噪音帧，提取的噪音帧的数量与窗口宽度对应；

23、计算所述噪音样本中所有噪音帧的能量总和，并基于所述所有噪音帧的能量总和和噪音帧的数量求平均，以确定所述所有噪音帧的能量平均值；

24、以所述能量平均值对噪音样本声音能量赋值。

25、进一步的，噪音样本声音获取多组，以所述能量平均值对噪音样本声音能量赋值之后，确定噪音样本对应的噪音样本声音能量还包括：

26、在多组噪声样本对应的噪音样本声音能量中，取数值最高的一组噪音样本声音能量留用。

27、进一步的，确定最小抑制声音对应的最小抑制声音能量，具体包括

28、在所述最小抑制声音当中提取记载了声音能量的静音帧，提取的静音帧的数量与窗口宽度对应；

29、计算所述最小抑制声音中所有静音帧的能量总和，并基于所述所有静音帧的能量总和和静音帧的数量求平均，以确定所述所有静音帧的能量平均值；

30、以所述静音帧的能量的平均值对最小抑制声音能量赋值。

31、为解决上述技术问题，本技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的一种基于时域的硬件噪音抑制方法的步骤。

32、一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种基于时域的硬件噪音抑制方法的步骤。

33、与现有技术相比，本技术实施例主要有以下有益效果：

34、基于特定型号的宠物喂食器，获取最小抑制声音，能够获取该型号宠物喂食器，在工作过程中，环境当中所能够持续存在的最低声音。这一音量是人耳在使用该型号宠物喂食器当中，对声音敏感性的阈值，弱于最小抑制声音的声音难以被收听者感知。

35、基于特定信号下的特定宠物喂食器，获取噪音样本声音，是针对这一台特定的宠物喂食器本身，设定声音阈值，首先噪音样本声音是有针对性的，不仅是针对具体的宠物喂食器个体，还针对其本身在特定工况下所能够产生的噪音，强于噪音样本声音的声音，容易被收听者感知。

36、而声音大小介于最小抑制声音和噪音样本声音之间的声音，则属于最容易受到宠物喂食器持续产生的噪音干扰的声音。

37、根据设备的型号和设备个体本身的情况，提供划分声音类别的阈值，并且最小抑制声音是针对宠物喂食器上实现视频通话的应用环境下人耳对声音敏感程度的阈值，对声音的区分更合理，能够对特定声音基于与之匹配的降噪方式，之后进行拼接，输出的工作音频声音损失更小。