一种抑制本地音频扩音啸叫的方法与流程

本发明属于麦克风本地扩音，具体涉及一种抑制本地音频扩音啸叫的方法。

背景技术：

1、如图1所示，为本地扩音啸叫产生的原因图，从图1可以看到，说话者的声音被麦克风采集到，经过音频处理器处理信号，然后通过功放，说话者的声音最终被音箱播放出来，但是音箱播放出来的声音会通过空气震动和扩音现场墙面等的反射传回给麦克风，可以看出，当某个或者某几个频段的回声路径增益大于1的时候，就会产生啸叫。图1中粗黑色虚线是本地扩音系统回声路径。

2、啸叫声尖锐刺耳，现有技术中，主要采用以下方法解决啸叫问题：(1)使用指向性麦克风，让麦克风尽量不要接收到来自音箱播放的声音。然而，此种方式，必须规定说话者的嘴正对麦克风的位置，如果说话者的嘴对麦克风的位置超出了麦克风的指向，扩音效果会急剧下降。(2)音箱在布局时候远离麦克风，尽量避免音箱正对麦克风。然而，当在使用场景较小的空间时，无法实现音箱在布局时候远离麦克风，从而无法解决啸叫问题。因此，目前急需有效解决啸叫问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种抑制本地音频扩音啸叫的方法，可有效解决上述问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种抑制本地音频扩音啸叫的方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，搭建本地音频扩音系统；所述本地音频扩音系统包括串联连接的麦克风、音频处理器、功率放大器和音箱；其中，所述音频处理器包括第一模数转换模块adc、第二模数转换模块adc、自动反馈控制模块、陷波器、音量控制模块、数模转换模块dac和正弦波发生器；所述第一模数转换模块adc的输入端与所述麦克风连接；所述第一模数转换模块adc的输出端与所述自动反馈控制模块的第一输入端连接；所述自动反馈控制模块的输出端与所述陷波器的输入端连接；所述陷波器的输出端与所述音量控制模块的输入端连接；所述音量控制模块的输出端与所述数模转换模块dac的输入端连接；所述数模转换模块dac的第一输出端通过所述第二模数转换模块adc后，连接到所述自动反馈控制模块的第二输入端；所述数模转换模块dac的第二输出端与所述功率放大器连接；

5、步骤s2，采用正弦波发生器对所述本地音频扩音系统和现场环境进行测试，得到产生啸叫影响最大的m个频点以及每个频点对应的最佳能量衰减值；

6、步骤s3，前一时刻t0时近端说话者的语音信号v(t0)经所述音频处理器处理后，输出模拟电信号r(t0)；模拟电信号r(t0)分为两个支路，一个支路通过第二模数转换模块adc处理后，转换为第一离散数字信号r(n)，并输入到所述自动反馈控制模块，作为所述自动反馈控制模块的参考通道信号；另一个支路传输到所述功率放大器，经功率放大器放大后，再通过音箱播放出声音信号y(t0)；该声音信号y(t0)经过环境作用产生回声信号e(t0)；

7、回声信号e(t0)和当前时刻t时近端说话者的语音信号v(t)混合在一起组成混合信号d(t)；麦克风采集混合信号d(t)，经过模数转换模块adc处理后，转换为第二离散数字信号d(n)，并传输给所述自动反馈控制模块；

8、步骤s4，所述自动反馈控制模块对接收到的第二离散数字信号d(n)进行啸叫抑制处理，得到处理后的远端离散数字信号y(n)；

9、具体为：

10、所述自动反馈控制模块对所述第一离散数字信号r(n)进行分析，估算出音箱和麦克风之间的回声路径的传递函数，进而估算出第一离散数字信号r(n)对应的回声信号，得到回声估计信号；

11、所述自动反馈控制模块从第二离散数字信号d(n)中消除回声估计信号，得到远端离散数字信号y(n)；

12、步骤s5，所述自动反馈控制模块并将所述远端离散数字信号y(n)传输给所述陷波器；

13、步骤s6，所述陷波器对所述远端离散数字信号y(n)进行陷波处理，得到处理后的信号；

14、具体为：所述陷波器获得步骤s2得到的产生啸叫影响最大的m个频点以及每个频点对应的最佳能量衰减值，然后，从所述远端离散数字信号y(n)中读取到对应的m个频点，并对每个读取到的频点的能量进行衰减处理，衰减值为对应的最佳能量衰减值，从而得到陷波处理后的信号；

15、步骤s7，经所述陷波器处理后的信号，传输到所述音量控制模块，进行音量调节后，经数模转换模块dac处理，输出模拟电信号r(t)，该模拟电信号r(t)分为两个支路，一个支路通过第二模数转换模块adc处理后，输入到所述自动反馈控制模块，作为所述自动反馈控制模块对下一时刻麦克风采集到的混合信号进行啸叫抑制处理时的参考通道信号；另一个支路传输到所述功率放大器，经功率放大器放大后，再通过音箱播放出声音信号y(t)；该声音信号y(t)经过环境作用产生回声信号e(t)，与下一时刻近端说话者的语音信号混合并被麦克风采集；

16、如此不断循环，实现本地音频扩音啸叫的抑制。

17、优选的，步骤s2具体为：

18、步骤s2.1，预设置正弦波信号频率测试范围[fmin,fmax]；其中，fmin和fmax分别为正弦波信号频率测试最小值和最大值；

19、步骤s2.2，正弦波发生器分时发出从最小值频率fmin增加到最大值频率fmax的等幅度正弦波信号，发出的处于不同频率的正弦波信号幅度相等，因此，初始信号能量均相等；

20、步骤s2.3，所述正弦波信号经音量控制模块调节音量后，传输到数模转换模块dac，将所述正弦波信号转换为模拟电信号，再经过功率放大器和音箱后，传播到环境中；

21、传播到环境中的模拟电信号经环境作用后，被所述麦克风采集到；所述麦克风将采集到的模拟电信号传输给第一模数转换模块adc，所述第一模数转换模块adc将模拟电信号转换为离散数字信号，并传输给短时傅里叶变换系统；

22、步骤s2.4，所述短时傅里叶变换系统将接收到的离散数字信号从时域转换为频域，得到频域信号s(m’,k’)；其中，s(m’,k’)代表当前第m’帧信号在第k’个频点的频域信号，k’＝0,1,…,n’-1；n’代表频点的总数量；因此，共得到n’个频域信号s(m’,k’)；

23、步骤s2.5，计算得到每个频域信号s(m’,k’)的能量p(m’,k’)；

24、步骤s2.6，对计算得到的n’个频域信号s(m’,k’)的能量p(m’,k’)进行排序，选取能量值最高的m个频域信号s(m’,k’)，其中，m小于等于n’，其对应的频点，即为筛选得到的产生啸叫影响最大的m个频点；

25、对于其他n’-m个频域信号，计算其能量平均值p0；筛选出的每个频点的能量，与能量平均值p0作差，差值为该频点的最佳能量衰减值；

26、步骤s2.7，将筛选得到的m个频点以及每个频点对应的最佳能量衰减值存储到存储器中；所述存储器与所述陷波器连接。

27、优选的，步骤s4具体为：

28、步骤s4.1，所述自动反馈控制模块包括第一傅里叶变换模块、第二傅里叶变换模块、fir滤波器、加法器和傅里叶逆变换模块；

29、步骤s4.2，所述第一傅里叶变换模块对所述第一离散数字信号r(n)进行傅里叶变换，得到第一频域信号r(m,k)；其中，r(m,k)代表第一离散数字信号r(n)的第m帧信号的第k个频点的频域信号；k＝0，1,…,n-1；n代表频点的数量；

30、步骤s4.3，第一频域信号r(m,k)输入到fir滤波器，fir滤波器自适应估算出音箱和麦克风之间的回声路径的传递函数，进而估算出第一离散数字信号r(n)对应的回声信号y’(m,k)，y’(m,k)代表回声信号中第m帧信号的第k个频点的频域信号；

31、步骤s4.4，所述第二傅里叶变换模块对第二离散数字信号d(n)进行傅里叶变换，得到第二频域信号d(m,k)；d(m,k)代表第二离散数字信号d(n)的第m帧信号的第k个频点的频域信号；k＝0，1,…,n-1；n代表频点的数量；

32、步骤s4.5，第二频域信号d(m,k)和回声信号y’(m,k)传输给加法器，所述加法器从第二频域信号d(m,k)中消除回声信号y’(m,k)，得到回声信号消除后的第三频域信号y(m,k)；y(m,k)代表消除回声信号后第m帧信号的第k个频点的频域信号；

33、步骤s4.6，将n个不同频点的第三频域信号y(m,k)传输到傅里叶逆变换模块，所述傅里叶逆变换模块对n个不同频点的第三频域信号y(m,k)进行傅里叶逆变换，得到远端离散数字信号y(n)。

34、优选的，步骤s4.3具体为：

35、对于当前第m帧信号，fir滤波器采用的滤波器系数为h(m,k)；

36、采用公式y’(m,k)＝r(m,k)*h(m,k)，得到回声信号y’(m,k)；

37、采用下式，得到对下一个第m+1帧信号进行处理采用的滤波器系数h(m+1,k)：

38、h(m+1,k)＝h(m,k)+a*y(m,k)*d(m,k)/(d2(m,k)+c)；

39、其中：a为迭代步长；c为极小值，为参数；

40、因此，在每次对帧信号进行处理时，fir滤波器采用的滤波器系数进行迭代更新。

41、本发明提供的一种抑制本地音频扩音啸叫的方法具有以下优点：

42、本发明提供一种抑制本地音频扩音啸叫的方法，利用自动反馈控制和一种自动寻找现场容易引起啸叫频点并用陷波器压制啸叫频点的联合方式抑制啸叫，从而可以有效抑制啸叫。