音频设备的回声消除方法、音频设备及可读存储介质与流程

本发明涉及音频技术领域，尤其涉及一种音频设备的回声消除方法、音频设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

目前在智能音箱等音频设备上应用的麦克风阵列，各个麦克风接收的喇叭信号的频响会有差别，尤其是在喇叭后方的麦克风，接收到的喇叭信号的频响容易在某个频段产生谷点。如此，再加上所述智能音箱产生的噪音，会使智能音箱产生较严重的失真。此时，在采用回声消除算法对声音进行处理时，针对这种较严重的失真，容易引起算法误判或影响处理精度，从而影响回声消除的效果。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种音频设备的回声消除方法、音频设备及计算机可读存储介质，旨在音频设备的麦克风接收的声音信号发生失真时，降低对回声消除的影响。

为实现上述目的，本发明提供一种音频设备的回声消除方法，所述音频设备的回声消除方法包括以下步骤：

获取所述音频设备的麦克风接收的声音信号；

对所述声音信号进行频率补偿处理；

将经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除；

将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

优选地，所述麦克风为麦克风阵列，所述音频设备还具有喇叭，所述对所述声音信号进行频率补偿处理的步骤包括：

获取所述喇叭到所述麦克风阵列中各个麦克风的频响，以及所述喇叭到预设参考麦克风的预设频响；

计算所述预设频响与各个所述频响之间的差值；

根据所述差值，对所述各个麦克风对应接收的声音信号进行频率补偿。

优选地，所述将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号的步骤包括：

取所述差值的负值；

根据所述差值的负值，对经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

优选地，所述将经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除的步骤之后还包括：

根据预设均衡参数对经过回声消除后的所述声音信号进行均衡处理；

将经过均衡处理的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

优选地，所述将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号的步骤之后还包括：

对所述目标信号进行阵列处理和/或语音识别处理。

优选地，所述音频设备的回声消除方法还包括：

在对所述目标信号进行语音识别处理时，判断所述目标信号中是否存在预设唤醒指令；

若存在，则控制所述音频设备处于唤醒状态。

优选地，在所述麦克风为麦克风阵列时，所述音频设备处于唤醒状态前，所述麦克风阵列中的一个或预定数量的麦克风处于工作状态。

优选地，所述若存在，则控制所述音频设备处于唤醒状态的步骤包括：

控制所述麦克风阵列中处于非工作状态的麦克风切换到工作状态。

为实现上述目的，本发明还提供一种音频设备，所述音频设备包括处理器以及存储在所述处理器内并可在所述处理器上运行的音频设备的回声消除程序，其中，所述音频设备的回声消除程序被所述处理器执行时实现如上所述的音频设备的回声消除方法的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有音频设备的回声消除程序，所述音频设备的回声消除程序被处理器执行实现如上所述的音频设备的回声消除方法的步骤。

本发明提供的音频设备的回声消除方法、音频设备及计算机可读存储介质，通过获取所述音频设备的麦克风接收的声音信号，然后对所述声音信号进行频率补偿处理，再将经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除，最后将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，从而得到所述声音信号中的目标信号。如此，可以在音频设备的麦克风接收的声音信号发生失真时，降低对回声消除的影响。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的音频设备的结构示意图；

图2为本发明音频设备的回声消除方法第一实施例的流程示意图；

图3为图2中步骤s2的细化流程示意图；

图4为图2中步骤s4的细化流程示意图；

图5为本发明音频设备的回声消除方法第二实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的音频设备包括：处理器1001，例如cpu，用户接口1002，存储器1003，通信总线1004，喇叭1005以及麦克风1006。其中，通信总线1004用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1002可以包括输入单元。喇叭1005用于播放声音信号，麦克风1006用于接收喇叭发出的信号以及用户触发的语音信号等。

存储器1003可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1003可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的音频设备并不构成对音频设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

作为一种计算机存储介质的存储器1003中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及音频设备的回声消除程序。

用户接口1002主要用于接收用户通过输入单元输入指令触发用户指令；处理器1001用于调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，并执行以下操作：

获取所述音频设备的麦克风接收的声音信号；

对所述声音信号进行频率补偿处理；

将经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除；

将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

获取所述喇叭到所述麦克风阵列中各个麦克风的频响，以及所述喇叭到预设参考麦克风的预设频响；

计算所述预设频响与各个所述频响之间的差值；

根据所述差值，对所述各个麦克风对应接收的声音信号进行频率补偿。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

取所述差值的负值；

根据所述差值的负值，对经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

根据预设均衡参数对经过回声消除后的所述声音信号进行均衡处理；

将经过均衡处理的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

对所述目标信号进行阵列处理和/或语音识别处理。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

在对所述目标信号进行语音识别处理时，判断所述目标信号中是否存在预设唤醒指令；

若存在，则控制所述音频设备处于唤醒状态。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

在所述麦克风为麦克风阵列时，所述音频设备处于唤醒状态前，所述麦克风阵列中的一个或预定数量的麦克风处于工作状态。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的音频设备的回声消除程序，还执行以下操作：

控制所述麦克风阵列中处于非工作状态的麦克风切换到工作状态。

参照图2，在第一实施例中，本发明提供一种音频设备的回声消除方法，包括以下步骤：

步骤s1、获取所述音频设备的麦克风接收的声音信号；

本实施例中，所述音频设备可以是智能音箱，也可以是手机等具有收音和放音功能的播放设备。所述音频设备包括麦克风和喇叭，其中，所述麦克风可以为单独的一个麦克风，也可以为多个麦克风组成的麦克风阵列。所述麦克风接收的声音信号包括所述喇叭发出的信号以及用户触发的语音信号等。当然，所述声音信号还可以包括所述音频设备本身产生的噪音以及所述音频设备所处环境的噪音等信号。

可以理解的是，当所述麦克风为麦克风阵列时，可以预定1个或多个麦克风实时或定时采集声音信号，当所述音频设备被唤醒需要准确接收用户语音指令时，再及时切换到所有麦克风均处于工作状态，可以降低所述音频设备在语音识别过程中的运算量和功耗；当然，也可以通过所述麦克风阵列中的所有麦克风进行声音信号的采集。

步骤s2、对所述声音信号进行频率补偿处理；

本实施例中，假设所述麦克风在频率为5000hz时产生失真，则可以通过对该处的频响进行频率补偿处理，增大该处的基频响应，从而减小失真，以降低失真对回声消除的影响。

步骤s3、将经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除；

本实施例中，可以在麦克风处采用自适应滤波方式进行回声消除处理；也可以采用声学回声控制算法进行回声消除。当然，本实施例并不限定具体进行回声消除所采取的具体算法，而是可以根据实际需要合理选择。本实施例在进行回声消除之前，还可以采用波束成形、噪声抑制、去混响和非线性处理等进行噪声的消除。

步骤s4、将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

本实施例中，当对经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除后，即可以过滤所述声音信号中的喇叭发出的信号等，此时，通过对经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，可以避免上述频率补偿操作对所述声音信号中的用户触发的语音信号发生影响和干扰。

本发明提供的音频设备的回声消除方法，通过获取所述音频设备的麦克风接收的声音信号，然后对所述声音信号进行频率补偿处理，再将经过频率补偿处理后的所述声音信号进行回声消除，最后将经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，从而得到所述声音信号中的目标信号。如此，可以在音频设备的麦克风接收的声音信号发生失真时，降低对回声消除的影响。

参照图3，在第二实施例中，基于第一实施例，所述步骤s2包括：

步骤s21、获取所述喇叭到所述麦克风阵列中各个麦克风的频响，以及所述喇叭到预设参考麦克风的预设频响；

本实施例中，所述麦克风为麦克风阵列，所述麦克风阵列中包括n个麦克风，检测所述喇叭分别到所述音频设备的各个麦克风的频响p1、p2、p3···pn。其中，所述预设参考麦克风为外设的麦克风，所述预设频响为通过预设实验测得的数据。

步骤s22、计算所述预设频响与各个所述频响之间的差值；

步骤s23、根据所述差值，对所述各个麦克风对应接收的声音信号进行频率补偿。

本实施例中，计算所述预设频响p与各个所述频响pn之间的差值为p-pn，然后根据计算得到的所述差值p-pn，对所述各个麦克风对应接收的声音信号进行频率补偿，也即各个麦克风对应接收的声音信号，各自加上对应的所述差值，即可进行对应的频率补偿。

本实施例通过对所述麦克风阵列中各个麦克风接收的声音信号进行频率补偿处理，可以降低所述麦克风在某些频段产生谷点所带来的失真影响。

可以理解的是，当所述麦克风仅有一个时，也可以采用此种方案进行频率补偿。此时，对应的n＝1。具体方案同上，此处不再赘述。

参照图4，在第三实施例中，基于第二实施例，所述步骤s4包括：

步骤s41、取所述差值的负值；

步骤s42、根据所述差值的负值，对经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

本实施例中，取所述差值的负值，即pn-p，然后根据所述差值的负值pn-p，对经过回声消除后的所述声音信号进行去频率补偿处理，也即各个麦克风经过回声消除后的所述声音信号，各自加上对应的所述差值的负值，即可进行去除对应的频率补偿。如此，可以避免上述频率补偿操作对所述声音信号中的用户触发的语音信号发生影响和干扰。

可以理解的是，当所述麦克风仅有一个时，也可以采用此种方案进行去频率补偿。此时，对应的n＝1。具体方案同上，此处不再赘述。

参照图5，在第四实施例中，基于上述任一实施例，所述步骤s3之后还包括：

步骤s5、根据预设均衡参数对经过回声消除后的所述声音信号进行均衡处理；

步骤s6、将经过均衡处理的所述声音信号进行去频率补偿处理，以得到所述声音信号中的目标信号。

本实施例中，调整与频率相关的增益因子的频率，通过预设均衡参数对经过回声消除后的所述声音信号进行均衡处理均衡处理，可以避免所述目标信号中出现频率失真。

本实施例可以自动根据预设均衡参数对回声消除后的所述声音信号进行均衡处理，也可以向用户提供可操作界面，具体可以通过移动终端如手机的应用界面向用户显示可以调节的参数界面，使得用户可以根据自己的喜好进行个性化设置。

基于上述任一实施例，在得到所述目标信号时，可以对所述目标信号进行阵列处理和/或语音识别处理。具体地，所述阵列处理主要用于通过多个麦克风接收的声音信号，确定声音的方向和位置。所述语音识别处理主要用于识别用户的指令。可以理解的是，在首次识别到用户的指令时，可以控制所述音频设备从休眠状态或待机状态切换到唤醒状态，如当接收到用户触发的“小g！小g！”指令时，则被唤醒；当再次识别到用户的指令如“播放音乐”时，直接根据用户的指令执行相应的操作。

具体地，在对所述目标信号进行语音识别处理时，可以判断所述目标信号中是否存在预设唤醒指令如“小g！小g！”，若存在，则控制所述音频设备处于唤醒状态。此时，若所述麦克风为麦克风阵列，则可以在所述音频设备处于唤醒状态前，指定所述麦克风阵列中的一个或预定数量的麦克风处于工作状态，其他麦克风处于休眠或待机状态；而在控制所述音频设备处于唤醒状态时，控制所述麦克风阵列中处于非工作状态的麦克风切换到工作状态，也即使所述麦克风阵列中的所有麦克风均为工作状态。如此，不仅可以降低所述音频设备处于唤醒状态前的语音识别运算量和功耗，也可以在所述音频设备唤醒后更准确地识别用户的指令。

本发明还提供一种音频设备，所述音频设备包括处理器以及存储在所述处理器内并可在所述处理器上运行的音频设备的回声消除程序，其中，所述音频设备的回声消除程序被所述处理器执行时实现如上所述的音频设备的回声消除方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有音频设备的回声消除程序，所述音频设备的回声消除程序被处理器执行实现如上所述的音频设备的回声消除方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。