一種教室音頻多通道回聲消除方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及回聲消除的技術(shù)領(lǐng)域，揭露了一種教室音頻多通道回聲消除方法，所述方法包括：將預(yù)處理后的麥克風(fēng)信號(hào)以及揚(yáng)聲器信號(hào)作為待回音消除的音頻信號(hào)，采用多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的方式對(duì)待回聲消除的音頻信號(hào)進(jìn)行切分；構(gòu)建多通道回聲濾波器，將切分后的頻譜輸入到多通道回聲濾波器中；根據(jù)求解到的多通道回聲濾波器參數(shù)對(duì)多通道回聲濾波器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；當(dāng)揚(yáng)聲器信號(hào)在教室內(nèi)處于主導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，利用調(diào)整后的多通道回聲濾波器對(duì)揚(yáng)聲器信號(hào)進(jìn)行濾波處理，智能消除教室內(nèi)揚(yáng)聲器的回聲。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)中多頻域采樣點(diǎn)數(shù)通道且存在回聲的頻譜提取，并針對(duì)所提取的多頻域采樣點(diǎn)數(shù)通道頻譜，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的多通道回聲濾波器對(duì)教室進(jìn)行回音消除處理。行回音消除處理。行回音消除處理。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種教室音頻多通道回聲消除方法


[0001]本專(zhuān)利技術(shù)涉及回聲消除的
，尤其涉及一種教室音頻多通道回聲消除方法。

技術(shù)介紹

[0002]在教室音視頻系統(tǒng)中，為了獲得更好的聽(tīng)覺(jué)感受，會(huì)在房間內(nèi)部署多個(gè)揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)。使用了多個(gè)揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生的回聲稱(chēng)為多通道回聲。隨著人們對(duì)通信質(zhì)量要求的提高，多通道回聲消除逐漸受到重視。同時(shí)，越來(lái)越復(fù)雜的聲學(xué)環(huán)境導(dǎo)致回聲路徑具有顯著的非線性特征。現(xiàn)有方法無(wú)法有效地抑制這類(lèi)非線性回聲，針對(duì)該問(wèn)題，本專(zhuān)利提出一種教室音頻多通道回聲消除方法，實(shí)現(xiàn)教室音頻系統(tǒng)回聲消除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]有鑒于此，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種教室音頻多通道回聲消除方法，目的在于：采用多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的方式，通過(guò)構(gòu)建不同中心頻率的分類(lèi)濾波器對(duì)不同傅里葉變換采樣點(diǎn)數(shù)的音頻信號(hào)頻譜進(jìn)行切分，并選取麥克風(fēng)信號(hào)能量與揚(yáng)聲器信號(hào)能量相差較大的頻譜作為待回聲消除的音頻信號(hào)的多個(gè)頻譜，實(shí)現(xiàn)多頻域采樣點(diǎn)數(shù)通道且存在回聲的頻譜提取；針對(duì)所提取的多頻域采樣點(diǎn)數(shù)通道頻譜，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的多通道回聲濾波器，利用所提取的頻譜快速更新多通道回聲濾波器的參數(shù)；實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)音頻信號(hào)狀態(tài)的檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，當(dāng)教室內(nèi)揚(yáng)聲器為主要發(fā)聲聲源時(shí)，則利用構(gòu)建多通道回聲濾波器對(duì)揚(yáng)聲器信號(hào)進(jìn)行濾波處理，實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)揚(yáng)聲器回聲的智能消除。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種教室音頻多通道回聲消除方法，包括以下步驟：S1：實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，并對(duì)所采集教室音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，其中教室音頻信號(hào)包括麥克風(fēng)信號(hào)、揚(yáng)聲器信號(hào)、回聲信號(hào)、人聲信號(hào)以及噪聲信號(hào)；S2：將預(yù)處理后的麥克風(fēng)信號(hào)以及揚(yáng)聲器信號(hào)作為待回音消除的音頻信號(hào)，采用多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的方式對(duì)待回聲消除的音頻信號(hào)進(jìn)行切分，得到待回聲消除的音頻信號(hào)的多個(gè)頻譜；S3：構(gòu)建多通道回聲濾波器，將切分后的頻譜輸入到多通道回聲濾波器中，求解得到多通道回聲濾波器的參數(shù)；S4：根據(jù)求解到的多通道回聲濾波器參數(shù)對(duì)多通道回聲濾波器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，得到調(diào)整后的多通道回聲濾波器；S5：實(shí)時(shí)檢測(cè)教室內(nèi)音頻信號(hào)的狀態(tài)，當(dāng)揚(yáng)聲器信號(hào)在教室內(nèi)處于主導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，利用調(diào)整后的多通道回聲濾波器對(duì)揚(yáng)聲器信號(hào)進(jìn)行濾波處理，消除教室內(nèi)揚(yáng)聲器的回聲。
[0005]作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)方法：可選地，所述S1步驟中實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，包括：實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，得到教室音頻信號(hào)序列，所述教室音頻信號(hào)包括麥克風(fēng)信號(hào)、揚(yáng)聲器信號(hào)、回聲信號(hào)、人聲信號(hào)以及噪音信號(hào)，麥克風(fēng)信號(hào)表示麥克風(fēng)接收到的講話人音頻信號(hào)，揚(yáng)聲器信號(hào)表示揚(yáng)聲器所發(fā)出的音頻信號(hào)，回聲信號(hào)表示揚(yáng)聲器所發(fā)出信
號(hào)沿回聲路徑產(chǎn)生的信號(hào)，人聲信號(hào)表示未使用麥克風(fēng)的講話人音頻信號(hào)，噪聲信號(hào)表示環(huán)境噪聲；所述教室音頻信號(hào)序列Q的格式為：所述教室音頻信號(hào)序列Q的格式為：所述教室音頻信號(hào)序列Q的格式為：其中：表示t
i
時(shí)刻的教室音頻信號(hào)，t
L
表示當(dāng)前時(shí)刻，相鄰時(shí)間間隔的時(shí)間差為0.5秒，所述教室音頻信號(hào)序列為連續(xù)的L個(gè)時(shí)刻的教室音頻信號(hào)序列；表示t
i
時(shí)刻的麥克風(fēng)信號(hào)，表示t
i
時(shí)刻所采集的揚(yáng)聲器信號(hào)，其中所采集的揚(yáng)聲器信號(hào)包括揚(yáng)聲器純凈信號(hào)以及回聲信號(hào)；，在本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中，所述麥克風(fēng)信號(hào)或揚(yáng)聲器信號(hào)均為教室內(nèi)多組麥克風(fēng)或揚(yáng)聲器級(jí)聯(lián)的總信號(hào)，本專(zhuān)利技術(shù)在揚(yáng)聲器附近利用聲音傳感器獲取揚(yáng)聲器信號(hào)；表示t
i
時(shí)刻的其他噪聲音頻信號(hào)，包括人聲信號(hào)以及噪聲信號(hào)，在本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中，本專(zhuān)利技術(shù)在教室內(nèi)靠窗墻壁設(shè)置聲音傳感器，將聲音傳感器獲取的音頻信號(hào)減去揚(yáng)聲器信號(hào)得到其他噪聲音頻信號(hào)。
[0006]可選地，所述S1步驟中對(duì)所采集教室音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，包括：對(duì)所采集的教室音頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行預(yù)處理，其中待預(yù)處理的教室音頻信號(hào)包括麥克風(fēng)信號(hào)、揚(yáng)聲器信號(hào)以及其他噪聲音頻信號(hào)，令待預(yù)處理的教室音頻信號(hào)表示為，j=1,2,3，，，，所述教室音頻信號(hào)的預(yù)處理流程為：S11：構(gòu)建漢明窗函數(shù)：其中：為窗函數(shù)；表示窗函數(shù)系數(shù)，將其設(shè)置為0.43；L表示待加窗音頻信號(hào)的長(zhǎng)度；S12：利用漢明窗函數(shù)對(duì)教室音頻信號(hào)進(jìn)行加窗，所述加窗處理公式為：其中：為t
i
時(shí)刻的教室音頻信號(hào)的加窗處理后結(jié)果；S13：重構(gòu)得到預(yù)處理后不同類(lèi)別的教室音頻信號(hào)序列： j=1,2,3其中：表示預(yù)處理后教室內(nèi)的麥克風(fēng)信號(hào)序列，表示預(yù)處理后教室內(nèi)的揚(yáng)聲器信號(hào)
序列，表示預(yù)處理后教室內(nèi)的其他噪聲音頻信號(hào)序列。
[0007]可選地，所述S2步驟中采用多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的方式對(duì)待回聲消除的音頻信號(hào)進(jìn)行切分，包括：將預(yù)處理后的麥克風(fēng)信號(hào)以及揚(yáng)聲器信號(hào)作為待回音消除的音頻信號(hào)，采用多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的方式對(duì)待回聲消除的音頻信號(hào)進(jìn)行切分，得到不同頻域的待回聲消除的音頻序號(hào)序列，其中基于多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的待回聲消除的音頻信號(hào)切分流程為：S21：構(gòu)建M個(gè)分類(lèi)濾波器，其中第m個(gè)分類(lèi)濾波器的中心頻率為，則第m個(gè)分類(lèi)濾波器的頻率響應(yīng)為：其中：表示第m個(gè)分類(lèi)濾波器接收傅里葉變換采樣點(diǎn)數(shù)為的音頻信號(hào)頻譜的頻率響應(yīng)；L表示音頻信號(hào)序列的長(zhǎng)度；S22：分別對(duì)預(yù)處理后的麥克分信號(hào)序列以及揚(yáng)聲器信號(hào)序列進(jìn)行快速傅里葉變換處理：其中：c表示虛數(shù)單位，；表示音頻信號(hào)序列在傅里葉變換點(diǎn)數(shù)下的頻譜，；S23：將輸入到M個(gè)分類(lèi)濾波器中，則每個(gè)分類(lèi)濾波器輸出的對(duì)數(shù)能量為：對(duì)M個(gè)分類(lèi)濾波器的對(duì)數(shù)能量進(jìn)行求和：對(duì)M個(gè)分類(lèi)濾波器的對(duì)數(shù)能量進(jìn)行求和：若，則表示揚(yáng)聲器信號(hào)序列在傅里葉變換采樣點(diǎn)數(shù)的頻譜能量要顯著高于麥克風(fēng)信號(hào)序列，說(shuō)明揚(yáng)聲器信號(hào)序列在傅里葉變換采樣點(diǎn)數(shù)的頻譜
中存在高能量的回聲，并標(biāo)記，為切分后的待回聲消除頻譜，其中表示能量閾值；S24：重復(fù)步驟S22
?
S23，得到不同傅里葉變換采樣點(diǎn)數(shù)的待回聲消除頻譜，所述待回聲消除頻譜的集合為：其中：表示第v組待回聲消除頻譜，N表示待回聲消除頻譜的組數(shù)。
[0008]可選地，所述S3步驟中將切分后的頻譜輸入到所構(gòu)建的多通道回聲濾波器中，求解得到多通道回聲濾波器的參數(shù)，包括：構(gòu)建多通道回聲濾波器，所述多通道回聲濾波器包括N個(gè)抽頭，每個(gè)抽頭具有抽頭向量，其中N表示輸入多通道回聲濾波器的待回聲消除頻譜組數(shù)，抽頭向量即為多通道回聲濾波器的參數(shù)；將切分后的N組頻譜輸入到所構(gòu)建的多通道回聲濾波器中，求解得到多通道回聲濾波器的參數(shù)，其中多通道回聲濾波器參數(shù)的求解流程為：S31：設(shè)置多通道回聲濾波器的階數(shù)為K，當(dāng)前多通道回聲濾波器的階數(shù)為k，k的初始值為0，初始化多通道回聲濾波器的參數(shù)H(0) ：其中：T表示轉(zhuǎn)置，表示第N個(gè)抽頭向量的頻譜表示；S32：將切分后的揚(yáng)聲器信號(hào)序列頻譜輸入k階多通道回聲濾波器中，則k階多通道回聲濾波器的輸出結(jié)果為：為：S33：計(jì)算k階多通道回聲濾波器的濾波誤差：S33：計(jì)算k階多通道回聲濾波器的濾波誤差：S34：若k=L則利用逆傅里葉變換處理對(duì)H（k）進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為求解得到的多通道回聲濾波器參數(shù)H
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，否則更新k+1階多通道回聲濾波器的濾波參數(shù)：其中：表示符號(hào)函數(shù)，b表示更新步本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種教室音頻多通道回聲消除方法，其特征在于，所述方法包括：S1：實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，并對(duì)所采集教室音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，其中教室音頻信號(hào)包括麥克風(fēng)信號(hào)、揚(yáng)聲器信號(hào)、回聲信號(hào)、人聲信號(hào)以及噪聲信號(hào)；S2：將預(yù)處理后的麥克風(fēng)信號(hào)以及揚(yáng)聲器信號(hào)作為待回音消除的音頻信號(hào)，采用多分類(lèi)濾波器級(jí)聯(lián)的方式對(duì)待回聲消除的音頻信號(hào)進(jìn)行切分，得到待回聲消除的音頻信號(hào)的多個(gè)頻譜；S3：構(gòu)建多通道回聲濾波器，將切分后的頻譜輸入到多通道回聲濾波器中，求解得到多通道回聲濾波器的參數(shù)，包括：構(gòu)建多通道回聲濾波器，所述多通道回聲濾波器包括N個(gè)抽頭，每個(gè)抽頭具有抽頭向量，其中N表示輸入多通道回聲濾波器的待回聲消除頻譜組數(shù)，抽頭向量即為多通道回聲濾波器的參數(shù)；將切分后的N組頻譜輸入到所構(gòu)建的多通道回聲濾波器中，求解得到多通道回聲濾波器的參數(shù)，其中多通道回聲濾波器參數(shù)的求解流程為：S31：設(shè)置多通道回聲濾波器的階數(shù)為K，當(dāng)前多通道回聲濾波器的階數(shù)為k，k的初始值為0，初始化多通道回聲濾波器的參數(shù)H(0) ：其中：T表示轉(zhuǎn)置，表示第N個(gè)抽頭向量的頻譜表示；S32：將切分后的揚(yáng)聲器信號(hào)序列頻譜輸入k階多通道回聲濾波器中，則k階多通道回聲濾波器的輸出結(jié)果為：為：S33：計(jì)算k階多通道回聲濾波器的濾波誤差：S33：計(jì)算k階多通道回聲濾波器的濾波誤差：S34：若k=L則利用逆傅里葉變換處理對(duì)H（k）進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為求解得到的多通道回聲濾波器參數(shù)H
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，否則更新k+1階多通道回聲濾波器的濾波參數(shù)：其中：表示符號(hào)函數(shù)，b表示更新步長(zhǎng)，將其設(shè)置為0.1；并令k=k+1，返回步驟S32；S4：根據(jù)求解到的多通道回聲濾波器參數(shù)對(duì)多通道回聲濾波器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，得到調(diào)整后的多通道回聲濾波器；S5：實(shí)時(shí)檢測(cè)教室內(nèi)音頻信號(hào)的狀態(tài)，當(dāng)揚(yáng)聲器信號(hào)在教室內(nèi)處于主導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，利用調(diào)整后的多通道回聲濾波器對(duì)揚(yáng)聲器信號(hào)進(jìn)行濾波處理，消除教室內(nèi)揚(yáng)聲器的回聲。2.如權(quán)利要求1所述的一種教室音頻多通道回聲消除方法，其特征在于，所述S1步驟中實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，包括：
實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，得到教室音頻信號(hào)序列，所述教室音頻信號(hào)序列Q的格式為：實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，得到教室音頻信號(hào)序列，所述教室音頻信號(hào)序列Q的格式為：實(shí)時(shí)采集教室音頻信號(hào)，得到教室音頻信號(hào)序列，所述教室音頻信號(hào)序列Q的格式為：其中：表示t
i
時(shí)刻的教室音頻信號(hào)，t
L
表示當(dāng)前時(shí)刻，相鄰時(shí)間間隔的時(shí)間差為0.5秒，所述教室音頻信號(hào)序列為連續(xù)的L個(gè)時(shí)刻的教室音頻信號(hào)序列；表示t
i
時(shí)刻的麥克風(fēng)信號(hào)，表示t
i
時(shí)刻所采集的揚(yáng)聲器信號(hào)，其中所采集的揚(yáng)聲器信號(hào)包括揚(yáng)聲器純凈信號(hào)以及回聲信號(hào)；表示t
i
時(shí)刻的其他噪聲音頻信號(hào)，包括人聲信號(hào)以及噪聲信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的一種教室音頻多通道回聲消除方法，其特征在于，所述S1步驟中對(duì)所采集教室音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，包括：對(duì)所采集的教室音頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行預(yù)處理，其中待預(yù)處理的教室音頻信號(hào)包括麥克風(fēng)信號(hào)、揚(yáng)聲器信號(hào)以及其他噪聲音頻信號(hào)，令待預(yù)處理的教室音頻信號(hào)表示為，j=1,2,3，，，，所述教室音頻信號(hào)的預(yù)處理流程為：S11：構(gòu)建漢明窗函數(shù)：其中：為窗函數(shù)；表示窗函數(shù)系數(shù)，將其設(shè)置為0.43；L表示待加窗音頻信號(hào)的長(zhǎng)度；S12：利用漢明窗函數(shù)對(duì)教室音頻信號(hào)進(jìn)行加窗，所述加窗處理公式為：其中：為t
i
時(shí)刻的教室音頻信號(hào)的加窗處...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉建洪，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：長(zhǎng)沙東瑪克信息科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：