一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法与流程

本发明涉及音频信号分析技术领域，尤其是涉及一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法。

背景技术：

广播节目从制作到播出的过程中，可能会在正常的节目信号中混入噪声信号(比如设备老化、线路老化等等原因)，当发现有噪声信号时，需要对设备和线路进行调整或维修，消除噪声。现有的检测噪声的方法一般是将源信号和播出信号进行对比，过程较为繁琐，这就对信号的同步有一定的要求，并且需处理的信号越多，则产生的误差也越大。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的检测过程较为繁琐，精度不够高等的技术问题，提供一种可以通过对单路音频信号进行分析来检测是否混入噪声信号的基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，包括以下步骤：

s1、对输入信号进行预处理，转换为pcm(pulsecodemodulation，脉冲编码调制)数据；

s2、对预处理后的信号做dft(discretefouriertransform，离散傅里叶变换)处理，输出频谱数据p；

s3、将频谱数据按以下公式进行转换：

ps＝10·lg(p)

得到转换数据ps，ps为矩阵，其中各元素为信号分量的信号强度；此步骤可以提高特诊分析精度，并降低计算复杂度；

s4、提取ps中采样率在判定区间内的数据记为pv；

s5、统计pv中大于第一阈值的值的数量n，计算n在size(ps)中的占比k，size(ps)为ps的元素总数，如果占比k大于第二阈值，则判定输入信号中存在噪声分量，否则判定输入信号中没有噪声分量。

通过上述过程，可以准确判断出输入信号中是否存在噪声分量，并且不需要与源信号进行对比，免除了同步过程，减少了数据处理量。

作为优选，所述步骤s4中，采样率的判定区间为[0.3125×fs,0.34372×fs]，fs为输入信号转换为pcm数据后的采样率。

在此区间内的频谱数据具有最强的特征显现性，可以准确反映出噪声分量的存在。

作为优选，所述步骤s5中，第一阈值为-10，第二阈值为80％。

作为优选，所述步骤s2中，dft处理的公式如下：

式中，x(k)为第k个dft输出值，x(n)为时间点为n时的输入信号，n为时域输入序列的样值，也是dft输出频率点的数量。

作为优选，所述步骤s1具体为：

s101、判断输入信号是否为模拟信号，是模拟信号则进入步骤s102，是数字信号则跳转到步骤s103；

s102、将模拟信号量化为数字信号，输出pcm数据，进入步骤s105；

s103、判断数字信号是否为pcm数据，是则进入步骤s105，否则进入步骤s104；

s104、将数字信号解码为pcm信号，然后进入步骤s105；

s105、输出预处理后的pcm信号。

作为优选，预处理后的pcm信号具有统一的采样率、位深和声道数。

一般可以采用采样率为48khz，位深为16bit，立体声。

本发明带来的实质性效果是，通过单路信号的特征分析就可以得到判断结果，步骤简洁，计算量小，反馈速度快，为实现预警/告警提供了基础。

附图说明

图1是本发明的一种流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，如图1所示，包括以下步骤：

阶段一、信号预处理：

1、若接入的信号为模拟信号，进入第2步，否则进入第3步；

2、a/d转换，即将模拟信号量化为数字信号，输出pcm，进入第5步；

3、若数字信号非pcm，进入第4步，否则进入第5步；

4、解码为pcm，进入第5步；

5、预处理后的信号均为pcm数据，并具备统一的参数：采样率、位深。(本例测试参数：采样率为48khz、位深为16bit、立体声)

阶段二、特征分析：

6、对输入信号做dft(离散傅里叶变换)处理，输出频谱数据(离散线性表)“p”。

式中，x(k)为第k个dft输出值，x(n)为时间点为n时的输入信号，n为时域输入序列的样值和dft输出频率点的数量；

7、对输入信号进行dft处理之后，先进行转换，转换公式为：

ps＝10·lg(p)

ps为上式转换处理后的频谱数据。

此步骤可以提高特征分析精度，且降低计算复杂度。

阶段三、计算噪声分量，检测是否混入噪声信号：

8、提取ps中采样率在f∈[0.3125*fs,0.34372*fs]的频谱数据，fs为音频信号的采样率。

9、若ps中存在≥-10的值，并且数量与size(ps)占比＞80％以上，则可判定该音频信号中存在噪声分量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了pcm、采样率、频谱数据等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

技术特征：

1.一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、对输入信号进行预处理，转换为pcm数据；

s2、对预处理后的信号做dft处理，输出频谱数据p；

s3、将频谱数据按以下公式进行转换：

ps＝10·lg(p)

得到转换数据ps；

s4、提取ps中采样率在判定区间内的数据记为pv；

s5、统计pv中大于第一阈值的值的数量n，计算n在size(ps)中的占比k，size(ps)为ps的元素总数，如果占比k大于第二阈值，则判定输入信号中存在噪声分量，否则判定输入信号中没有噪声分量。

2.根据权利要求1所述的一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其特征在于，所述步骤s4中，采样率的判定区间为[0.3125×fs,0.34372×fs]，fs为输入信号转换为pcm数据后的采样率。

3.根据权利要求2所述的一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其特征在于，所述步骤s5中，第一阈值为-10，第二阈值为80％。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其特征在于，所述步骤s2中，dft处理的公式如下：

式中，x(k)为第k个dft输出值，x(n)为时间点为n时的输入信号，n为时域输入序列的样值，也是dft输出频率点的数量。

5.根据权利要求1所述的一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：

s101、判断输入信号是否为模拟信号，是模拟信号则进入步骤s102，是数字信号则跳转到步骤s103；

s102、将模拟信号量化为数字信号，输出pcm数据，进入步骤s105；

s103、判断数字信号是否为pcm数据，是则进入步骤s105，否则进入步骤s104；

s104、将数字信号解码为pcm信号，然后进入步骤s105；

s105、输出预处理后的pcm信号。

6.根据权利要求5所述的一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其特征在于，预处理后的pcm信号具有统一的采样率、位深和声道数。

技术总结
本发明公开了一种基于音频特征检测广播音频信号中噪声的方法，其包括以下步骤：S1、对输入信号进行预处理，转换为PCM数据；S2、对预处理后的信号做DFT(处理，输出频谱数据P；S3、将频谱数据进行转换得到转换数据PS；S4、提取PS中采样率在判定区间内的数据记为PV；S5、统计PV中大于‑10的值的数量N，计算N在Size(PS)中的占比K，Size(PS)为PS的总数，如果占比K大于80％，则判定输入信号中存在噪声分量，否则判定输入信号中没有噪声分量。通过上述过程，可以准确判断出输入信号中是否存在噪声分量。本方案适用于广播音频信号的检测。

技术研发人员：陈永泽;彭小光;吕连新;盛国林;顾江标
受保护的技术使用者：杭州联汇科技股份有限公司
技术研发日：2020.08.04
技术公布日：2020.12.01