专利名称：一种降低环境噪声的装置及方法
技术领域：
本发明涉及音频处理的装置及方法，准确地说是一种对环境噪声进行消除的装置 及方法。
背景技术：
在通信设备对音频的采集过程中，必然会掺杂有环境噪音，例如人们在室外用手 机通话时，会掺杂有汽车的声音、别人的说话声音、周围环境的嘈杂声，这都会影响到通话 的质量。而在目前的音频信号处理过程中，对于这些噪音是难以处理的，因为人所发出的 语音，其频段位于环境的噪音的频段内，要消除噪音，就会把人的语音一起消除，否则，必然 会含有噪音。
发明内容
基于此，本发明提出了一种降低环境噪音的装置及方法，该方法利用噪音本身的 特点进行噪音的消除，可有效清除人们周围环境的噪音，提高通信质量。本发明的另一个目的在提供一种降低环境噪音的装置及方法，该装置及方法结构 简单、实用，可广泛应用于各种通信设备中。本发明的思路是这样的音频数据实际上就是由很多频率的正弦波叠加在一起而 形成的波，对于噪音也是如此，正弦波和余弦波恰好可以互相抵消，如果能制造一种对应于 噪音的余弦波，则可以消除噪声。因此，为达到上述目的，本发明是这样实现的
一种降低环境噪声的装置，其包括麦克风、移相处理模块及合成模块，所述麦克风采 集噪音信号，并将采集的噪音信号输入到移相处理模块，通过移相处理模块进行移相处理， 再输入到合成模块中，将移相后的噪音信号和音频信号进行合成，利用正弦波和余弦波互 相抵消的方法消除音频信号中的噪音。所述麦克风，具有两个，分别对应左右声道的噪音信号进行采集。所述移相处理模块，输出分两路，对噪音信号进行移相处理后，输出到两个合成模 块中，两个合成模块，一个对左声道信号进行合成，一个对右声道的信号进行合成。所述合成模块后，还连接有低通滤波器和高通滤波器，合成后的音频信号经过对 音频进行低通滤波和高通滤波后，对噪音进行进一步的控制。一种降低环境噪声的方法，该方法包括如下步骤
1、采集噪音信号；通过麦克风采用噪音信号；
2、移相处理；将麦克风采集的噪音信号传送到移相处理模块进行移相处理，得到移 相后的噪音信号；
3、信号合成；将移相后的噪音信号与音频信号进行叠加，得到合成后的音频信号；
4、输出。
所述步骤1中，采集两路噪音信号，分别对应于左右声道进行采集。所述步骤2中，移相处理模块将噪音信号进行180°移相，以生成余弦波的噪音信号。所述的移相是通过傅立叶变换进行移相处理。所述步骤3中，分左右声道两路，对噪音信号和音频信号进行叠加。所述步骤3中，合成后的音频信号一路经过低通滤波器，去除低频分量，一路经过 高通滤波器，去除高频分量，然后再将两路音频信号进行叠加输出。本发明通过噪音的叠加，对通信中的噪音信号进行消除，可有效清除人们周围环 境的噪音，提高通信质量，这样在通信过程中，人们基本听不到噪音信号。而且该装置结构简单、易于实现，可广泛应用于各种通信设备中。
图1为本发明实施的结构示意图。图2为本发明实施的控制过程示意图。图3为本发明实施的移相处理的软件控制流程图。 图4为本发明实施的后续滤波处理的结构示意图。
具体实施例方式下面，结合附图所示，对本发明的具体实施做详细说明。图1、图2所示，为实现本发明的一种结构示意图，在图1中，通过左右2路麦克风 采集周围环境噪音信号，得到环境噪音音源，然后将采集的环境噪音信号输入到移相处理 模块，进行音频相位的移相处理；对噪音信号移相处理后，再输出到合成处理模块进行音频 合成处理，即将音频信号和移相后的噪音信号进行合成。其中，L代表输入的左声道音频，R代表输入的右声道音频，MIC L代表左麦克风音 频，MIC R代表右麦克风音频，MIC L-代表相移处理后左麦克风音频，MIC R-代表相移处 理后右麦克风音频，L+代表合成后的左声道音频，R+代表合成后的右声道音频。图3所示，为移相模块进行移相处理的软件控制流程图，对于输入移相模块的信 号，先进行傅立叶变换，然后再获取信号的相位，对相位进行位移，通常是位移180°，以得 到余弦波，移相后再进行傅立叶反变换，移相处理模块算法实现描述如下
定义输入信号为yl，移相B度处理后的信号为y2。假定yl在进行傅立叶变换后表示为yl=yl. R+jyl. X，
其中，R和X都为实数，R为实部表示信号的幅值，X为虚部表示相位，j是^JZl。假定y2在进行傅立叶变换后表示为y2=y2. R+jy2. X， yl可以表示为
yl=YXe" (JA)；其中A为相角； y2可以表示为 y2=YXe"(j(A-B)) 因此，yl=Y (sinA+jcosA) 与前面的对照之后，可以得到 yl. R=YXsinAyl. X=YXcosA
同理，y2=Y [sin (A-B)+jcos (A-B)]
这样 y2. R=YX sin (A-B) =YX sinAXcosB-YXcosAX sinB
y2. X=YX cos (A-B) =YXcosAX cosB+YXsinAX sinB
将yl代入，就会有
y2. R=yl. R*cosB-yl. X*sinB
y2. X=yl. R*sinB+yl. X*cosB
至此，就实现将yl移相B度了。合成后的音频信号可以直接进行输出，所输出的音频信号基本没有噪音了。再结合图4所示，为了对噪音进行进一步的控制，合成后的音频信号再经过低通 滤波器和高通滤波器对音频进行低通滤波和高通滤波，去除合成后音频信号中的低频分量 和高频分量；同时降噪过后的音频信号在消噪的过程当中会有一定的损失，因此在降噪后 要对音频信号进行平滑处理。为了防止音频处理后越限，低通滤波器和高通滤波器后还设置有增益调整模块， 增益调整模块会把越限部分的音频增益进行适当的调整，然后再进行音频输出。图中，nL+为输出的左声道信号，nR+为输出的右声道信号。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种降低环境噪声的装置，其特征在于所述装置包括麦克风、移相处理模块及合成 模块，所述麦克风采集噪音信号，并将采集的噪音信号输入到移相处理模块，通过移相处理 模块进行移相处理，再输入到合成模块中，将移相后的噪音信号和音频信号进行合成，利用 正弦波和余弦波互相抵消的方法消除音频信号中的噪音。
2.如权利要求1所述的降低环境噪声的装置，其特征在于所述麦克风，具有两个，分别 对应左右声道的噪音信号进行采集。
3.如权利要求1所述的降低环境噪声的装置，其特征在于所述移相处理模块，输出分 两路，对噪音信号进行移相处理后，输出到两个合成模块中，两个合成模块，一个对左声道 信号进行合成，一个对右声道的信号进行合成。
4.如权利要求1所述的降低环境噪声的装置，其特征在于所述合成模块后，还连接有 低通滤波器和高通滤波器，合成后的音频信号经过对音频进行低通滤波和高通滤波后，对 噪音进行进一步的控制。
5.一种降低环境噪声的方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)、采集噪音信号；通过麦克风采用噪音信号；2)、移相处理；将麦克风采集的噪音信号传送到移相处理模块进行移相处理，得到 移相后的噪音信号；3)、信号合成；将移相后的噪音信号与音频信号进行叠加，得到合成后的音频信号；4)、输出。
6.如权利要求5所述的降低环境噪声的方法，其特征在于所述步骤1中，采集两路噪音 信号，分别对应于左右声道进行采集。
7.如权利要求5所述的降低环境噪声的方法，其特征在于所述步骤2中，移相处理模块 将噪音信号进行180°移相，生成余弦波的噪音信号。
8.如权利要求5所述的降低环境噪声的方法，其特征在于所述步骤3中，分左右声道两 路，对噪音信号和音频信号进行叠加。
9.如权利要求8所述的降低环境噪声的方法，其特征在于所述步骤3中，合成后的音频 信号一路经过低通滤波器，去除低频分量，一路经过高通滤波器，去除高频分量，然后再将 两路音频信号进行叠加输出。
全文摘要
本发明是一种降低环境噪声的装置及方法，该装置包括麦克风、移相处理模块及合成模块，所述麦克风采集噪音信号，并将采集的噪音信号输入到移相处理模块，通过移相处理模块进行移相处理，再输入到合成模块中，将移相后的噪音信号和音频信号进行合成，利用正弦波和余弦波互相抵消的方法消除音频信号中的噪音。
文档编号H04M1/19GK102075599SQ201110002358
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者蔡镇滨, 马平 申请人:蔡镇滨, 马平