一種降低環境噪聲的裝置及方法
2023-05-27 20:36:16
專利名稱：一種降低環境噪聲的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及音頻處理的裝置及方法，準確地說是一種對環境噪聲進行消除的裝置 及方法。
背景技術：
在通信設備對音頻的採集過程中，必然會摻雜有環境噪音，例如人們在室外用手 機通話時，會摻雜有汽車的聲音、別人的說話聲音、周圍環境的嘈雜聲，這都會影響到通話 的質量。而在目前的音頻信號處理過程中，對於這些噪音是難以處理的，因為人所發出的 語音，其頻段位於環境的噪音的頻段內，要消除噪音，就會把人的語音一起消除，否則，必然 會含有噪音。
發明內容
基於此，本發明提出了一種降低環境噪音的裝置及方法，該方法利用噪音本身的 特點進行噪音的消除，可有效清除人們周圍環境的噪音，提高通信質量。本發明的另一個目的在提供一種降低環境噪音的裝置及方法，該裝置及方法結構 簡單、實用，可廣泛應用於各種通信設備中。本發明的思路是這樣的音頻數據實際上就是由很多頻率的正弦波疊加在一起而 形成的波，對於噪音也是如此，正弦波和餘弦波恰好可以互相抵消，如果能製造一種對應於 噪音的餘弦波，則可以消除噪聲。因此，為達到上述目的，本發明是這樣實現的
一種降低環境噪聲的裝置，其包括麥克風、移相處理模塊及合成模塊，所述麥克風採 集噪音信號，並將採集的噪音信號輸入到移相處理模塊，通過移相處理模塊進行移相處理， 再輸入到合成模塊中，將移相後的噪音信號和音頻信號進行合成，利用正弦波和餘弦波互 相抵消的方法消除音頻信號中的噪音。所述麥克風，具有兩個，分別對應左右聲道的噪音信號進行採集。所述移相處理模塊，輸出分兩路，對噪音信號進行移相處理後，輸出到兩個合成模 塊中，兩個合成模塊，一個對左聲道信號進行合成，一個對右聲道的信號進行合成。所述合成模塊後，還連接有低通濾波器和高通濾波器，合成後的音頻信號經過對 音頻進行低通濾波和高通濾波後，對噪音進行進一步的控制。一種降低環境噪聲的方法，該方法包括如下步驟
1、採集噪音信號；通過麥克風採用噪音信號；
2、移相處理；將麥克風採集的噪音信號傳送到移相處理模塊進行移相處理，得到移 相後的噪音信號；
3、信號合成；將移相後的噪音信號與音頻信號進行疊加，得到合成後的音頻信號；
4、輸出。
所述步驟1中，採集兩路噪音信號，分別對應於左右聲道進行採集。所述步驟2中，移相處理模塊將噪音信號進行180°移相，以生成餘弦波的噪音信號。所述的移相是通過傅立葉變換進行移相處理。所述步驟3中，分左右聲道兩路，對噪音信號和音頻信號進行疊加。所述步驟3中，合成後的音頻信號一路經過低通濾波器，去除低頻分量，一路經過 高通濾波器，去除高頻分量，然後再將兩路音頻信號進行疊加輸出。本發明通過噪音的疊加，對通信中的噪音信號進行消除，可有效清除人們周圍環 境的噪音，提高通信質量，這樣在通信過程中，人們基本聽不到噪音信號。而且該裝置結構簡單、易於實現，可廣泛應用於各種通信設備中。
圖1為本發明實施的結構示意圖。圖2為本發明實施的控制過程示意圖。圖3為本發明實施的移相處理的軟體控制流程圖。 圖4為本發明實施的後續濾波處理的結構示意圖。
具體實施例方式下面，結合附圖所示，對本發明的具體實施做詳細說明。圖1、圖2所示，為實現本發明的一種結構示意圖，在圖1中，通過左右2路麥克風 採集周圍環境噪音信號，得到環境噪音音源，然後將採集的環境噪音信號輸入到移相處理 模塊，進行音頻相位的移相處理；對噪音信號移相處理後，再輸出到合成處理模塊進行音頻 合成處理，即將音頻信號和移相後的噪音信號進行合成。其中，L代表輸入的左聲道音頻，R代表輸入的右聲道音頻，MIC L代表左麥克風音 頻，MIC R代表右麥克風音頻，MIC L-代表相移處理後左麥克風音頻，MIC R-代表相移處 理後右麥克風音頻，L+代表合成後的左聲道音頻，R+代表合成後的右聲道音頻。圖3所示，為移相模塊進行移相處理的軟體控制流程圖，對於輸入移相模塊的信 號，先進行傅立葉變換，然後再獲取信號的相位，對相位進行位移，通常是位移180°，以得 到餘弦波，移相後再進行傅立葉反變換，移相處理模塊算法實現描述如下
定義輸入信號為yl，移相B度處理後的信號為y2。假定yl在進行傅立葉變換後表示為yl=yl. R+jyl. X，
其中，R和X都為實數，R為實部表示信號的幅值，X為虛部表示相位，j是^JZl。假定y2在進行傅立葉變換後表示為y2=y2. R+jy2. X， yl可以表示為
yl=YXe" (JA)；其中A為相角； y2可以表示為 y2=YXe"(j(A-B)) 因此，yl=Y (sinA+jcosA) 與前面的對照之後，可以得到 yl. R=YXsinAyl. X=YXcosA
同理，y2=Y [sin (A-B)+jcos (A-B)]
這樣 y2. R=YX sin (A-B) =YX sinAXcosB-YXcosAX sinB
y2. X=YX cos (A-B) =YXcosAX cosB+YXsinAX sinB
將yl代入，就會有
y2. R=yl. R*cosB-yl. X*sinB
y2. X=yl. R*sinB+yl. X*cosB
至此，就實現將yl移相B度了。合成後的音頻信號可以直接進行輸出，所輸出的音頻信號基本沒有噪音了。再結合圖4所示，為了對噪音進行進一步的控制，合成後的音頻信號再經過低通 濾波器和高通濾波器對音頻進行低通濾波和高通濾波，去除合成後音頻信號中的低頻分量 和高頻分量；同時降噪過後的音頻信號在消噪的過程當中會有一定的損失，因此在降噪後 要對音頻信號進行平滑處理。為了防止音頻處理後越限，低通濾波器和高通濾波器後還設置有增益調整模塊， 增益調整模塊會把越限部分的音頻增益進行適當的調整，然後再進行音頻輸出。圖中，nL+為輸出的左聲道信號，nR+為輸出的右聲道信號。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種降低環境噪聲的裝置，其特徵在於所述裝置包括麥克風、移相處理模塊及合成 模塊，所述麥克風採集噪音信號，並將採集的噪音信號輸入到移相處理模塊，通過移相處理 模塊進行移相處理，再輸入到合成模塊中，將移相後的噪音信號和音頻信號進行合成，利用 正弦波和餘弦波互相抵消的方法消除音頻信號中的噪音。
2.如權利要求1所述的降低環境噪聲的裝置，其特徵在於所述麥克風，具有兩個，分別 對應左右聲道的噪音信號進行採集。
3.如權利要求1所述的降低環境噪聲的裝置，其特徵在於所述移相處理模塊，輸出分 兩路，對噪音信號進行移相處理後，輸出到兩個合成模塊中，兩個合成模塊，一個對左聲道 信號進行合成，一個對右聲道的信號進行合成。
4.如權利要求1所述的降低環境噪聲的裝置，其特徵在於所述合成模塊後，還連接有 低通濾波器和高通濾波器，合成後的音頻信號經過對音頻進行低通濾波和高通濾波後，對 噪音進行進一步的控制。
5.一種降低環境噪聲的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)、採集噪音信號；通過麥克風採用噪音信號；2)、移相處理；將麥克風採集的噪音信號傳送到移相處理模塊進行移相處理，得到 移相後的噪音信號；3)、信號合成；將移相後的噪音信號與音頻信號進行疊加，得到合成後的音頻信號；4)、輸出。
6.如權利要求5所述的降低環境噪聲的方法，其特徵在於所述步驟1中，採集兩路噪音 信號，分別對應於左右聲道進行採集。
7.如權利要求5所述的降低環境噪聲的方法，其特徵在於所述步驟2中，移相處理模塊 將噪音信號進行180°移相，生成餘弦波的噪音信號。
8.如權利要求5所述的降低環境噪聲的方法，其特徵在於所述步驟3中，分左右聲道兩 路，對噪音信號和音頻信號進行疊加。
9.如權利要求8所述的降低環境噪聲的方法，其特徵在於所述步驟3中，合成後的音頻 信號一路經過低通濾波器，去除低頻分量，一路經過高通濾波器，去除高頻分量，然後再將 兩路音頻信號進行疊加輸出。
全文摘要
本發明是一種降低環境噪聲的裝置及方法，該裝置包括麥克風、移相處理模塊及合成模塊，所述麥克風採集噪音信號，並將採集的噪音信號輸入到移相處理模塊，通過移相處理模塊進行移相處理，再輸入到合成模塊中，將移相後的噪音信號和音頻信號進行合成，利用正弦波和餘弦波互相抵消的方法消除音頻信號中的噪音。
文檔編號H04M1/19GK102075599SQ201110002358
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者蔡鎮濱, 馬平 申請人:蔡鎮濱, 馬平