一种基于扫频信号噪音控制方法与装置与流程

本发明涉及声音处理的，尤其涉及一种基于扫频信号噪音控制方法与装置。

背景技术：

1、随着信息技术的飞速发展，执法记录仪也已经成为当今社会不可或缺的组成部分。执法记录仪是一种现代化设备，它可以提供准确可靠的记录、实时监控和管理，极大地提高了执法机关的执法效率。它的出现，使得执法机关的执法更加有力，更加安全、有效。

2、但执法记录仪在实际使用过程中，会由于执法环境的不同，严重影响执法记录仪所收集的信息的质量，而其中声音是执法记录仪收集信息的重要信息来源，但现有的执法记录仪在噪音复杂的环境下又难以准确识别人音，导致记录的结果也将存在一定误差，目前执法记录仪受噪音影响而难以正常工作的缺陷尤为明显。

3、因此，针对现有技术存在的缺点，亟需一种能够基于扫频信号噪音控制方法与装置，能够在环境噪声不大情况下，实现执法记录仪的全频播放；而当记录仪在环境噪声比较大情况下时，优先保证人声能播放清晰。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题和缺陷，本发明的目的在于提供一种基于扫频信号噪音控制方法与装置，能够让执法记录仪设备适应情况复杂多变的工作环境，在环境噪声不大情况下，执法记录仪实现正常的全频播放；当有低频噪音时，可降低播放中低频声音，以增加人声清晰度；当有中频噪音时，可单独提高人声区增益，进一步增加人声响度；当有高频噪音时，通过提高整体增益，以抵御高频噪音影响。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种基于扫频信号噪音控制装置，包括扫频信号产生模块、扬声器模块、麦克风模块、扫频信号检测模块、噪声分析模块、频响调节模块、远端声音模块；

3、所述扬声器模块的输出端与麦克风模块相连接，所述麦克风模块能够采集外部噪音与外部声音以及扬声器模块的播放声音，并进行模拟信号到数字信号的转化pcm数据流；

4、所述麦克风模块的输出端与扫频信号检测模块相连接；所述麦克风模块能够把pcm数据流发送给声音扫频信号检测模块；

5、所述所述扫频信号检测模块的输出端分别与扫频信号产生模块以及噪声分析模块相连接，所述扫频信号检测模块能够一次触发扫频信号产生模块生成不同频点信号；且所述扫频信号检测模块能够将麦克风模块发送的pcm数据流按照采样点数量进行分片处理和噪音控制；并将处理后的分片传输至噪声分析模块；

6、所述噪声分析模块的输出端与频响调节模块相连接，所述噪声分析模块用于将扫频信号检测模块传输的频率分片进行区域划分并获得调节系数，并将调节系数发送频响调节模块；

7、所述远端声音模块的输出端与频响调节模块相连接，所述远端声音模块用于获得指挥中心的音频数据压缩流，并解码转为pcm数据传输给频响调节模块；所述频响调节模块能够对pcm数据进行分片处理，并配合调节系数最终获得远端声音的pcm分片数据；

8、所述频响调节模块的输出端以及扫频信号产生模块的输出端均与扬声器模块相连接，所述扬声器模块能够播放来自扫频信号产生模块的pcm数据与频响调节模块的远端声音的pcm数据。

9、优选的，所述扫频信号产生模块生成的频点取250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz。

10、优选的，所述扬声器模块播放的pcm数据与麦克风模块转化的pcm数据采用16000频率。

11、本发明还公开了一种基于扫频信号噪音控制方法，基于上述基于扫频信号噪音控制装置的技术方案，包括如下步骤：

12、s1、麦克风模块采集真实世界的声音，包含外部噪音与外部声音以及扬声器模块的播放声音；随后麦克风模块将模拟信号转化到数字信号，得到对应的pcm数据流，麦克风模块把pcm数据流发送给声音扫频信号检测模块；所述麦克风模块的pcm数据采用16000频率；

13、s2、扫频信号检测模块一次触发扫频信号产生模块产生不同频点，延时固定时间，以消除扬声器模块的da转化与麦克风模块的ad转化产生的延时影响；扫频信号检测模块接收麦克风模块传输的pcm数据流并按照采样点数量进行分片处理；并将处理后的分片传输至噪声分析模块；

14、s3、噪声分析模块接收扫频信号检测模块传输的频率分片并根据人声范围划分为低频区、人声区、高频区；并获得三区对应的调节系数；随后将三区调节系数发送频响调节模块；

15、s4、远端声音模块通过网络获得指挥中心的音频数据压缩流，并解码转为pcm数据，远端声音模块把得到的pcm数据发送给频响调节模块；

16、s5、频响调节模块接收噪声分析模块的三区的调节系数以及接收远端声音模块的pcm数据，所述频响调节模块对pcm数据进行按照采样点数量进行分片处理；通过处理后的分片得到远端的pcm数据，并发送给扬声器模块；

17、s6、扬声器模块播放来自扫频信号产生模块的pcm分片数据与频响调节模块的远端声音的pcm分片数据；并将声音传输至麦克风模块。

18、优选的，所述步骤s2中分片处理的方法为

19、s2.1、以256采样点一个分片，扫频信号检测模块对分片进行快速傅立叶编码，得到音频数据的128维频域分片；所述128维频域分片中的任一点k(k＝0～n-1)代表的频率为k*16000/256；

20、s2.2、扫频信号产生模块依次对频点进行检测处理，并计算相应频点的频域分片的能量值，随后将频点的频域分片的能量值与预设能量值相减，并取绝对值，按绝对值结果从小到大进行排序，所述扫频信号检测模块取绝对值最小的频点，如果该频点的绝对值大于等于预设偏差值，则说明该次扫频受外部噪音的干扰大，扫频失败；反之，则扫频成功；

21、s2.3、若步骤s2.2中频点扫频失败，则扫频信号产生模块对该频点以及其所在频域分片位置的左右各4个频点进行排除，剩余的其他频点的能量值分别除以该频点的能力值，得到频域分片的归一化分片a，此时归一化分片a缺失9个频点；随后扫频信号检测模块取绝对值排名第二的频点，并判断该频点的绝对值是否大于等于预设偏差值，如果扫频失败则继续找绝对值排名第三的频点，以此类推，直至找到符合条件的频点；

22、s2.4、扫频信号检测模块找到符合条件的频点后，将该频点以及其所在频域分片位置的左右各4个频点进行排除，剩余的其他频点的能量值分别除以该频点的能力值，得到频域分片的归一化分片b，归一化分片a的缺失频点分从归一化分片b取，一直到归一化分片a完整；

23、s2.5、扫频信号检测模块把归一化频率分片a传输至噪声分析模块。

24、优选的，所述步骤s3中低频区、人声区、高频区的划分标准为：由于人声主要范围为300hz～3000hz，因此划分归一化频率分片中的点0到4(0hz到250hz)为低频区，点5到48(312.5～3000hz)为人声区，大于等于点49为高频区。

25、优选的，所述步骤s3中三区对应的调节系数的获取方法为：在低频区的取最大的归一化值，作为低频区的噪声系数，同理取得人声区的噪声系数，高频区的噪音系数；

26、当低频区的噪声系数大与预设阀值时，说明低频有噪音，扬声器低频减少输出，提高输出声音清晰度，低频区调节系数为低频下调系数除以噪声系数；

27、当人声区的噪声系数大与预设阀值时大与预设阀值时，说明人声频有噪音，提高人声区的音量，人声区调节系数为人声上调系数乘以噪声系数；

28、当高频区的噪声系数大与预设阀值时大与预设阀值时，同时提高三区的音量，调节系数为高频上调系数乘以噪声系数。

29、优选的，所述步骤s5中分片处理以及得到远端的pcm数据的方法具体为：以256采样点一个分片，频响调节模块对分片进行快速傅立叶编码，得到音频数据的128维频域分片，根据三区的调节系数以调节划分频域分片，其中，0到4为低频区，5到48为人声区，大于等于49为高频区，频响调节模块把调整后频域分片进行快速傅立叶逆编码，得到远端的pcm数据。

30、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

31、本发明提供了一种基于扫频信号噪音控制方法与装置，能够大幅度削弱噪音带来的影响，让执法记录仪设备适应情况复杂多变的工作环境，在环境噪声不大情况下，执法记录仪实现正常的全频播放；当有低频噪音时，可降低播放中低频声音，以增加人声清晰度；当有中频噪音时，可单独提高人声区增益，进一步增加人声响度；当有高频噪音时，通过提高整体增益，以抵御高频噪音影响。