气流杂音抑制方法、音频模组、发声设备和存储介质与流程

本技术实施例涉及音频处理，尤其涉及一种气流杂音抑制方法、音频模组、发声设备和存储介质。

背景技术：

1、气流杂音，又称之为流致噪声、气流音等。通常是发声设备中的发声器件（如扬声器）在播放音频时，出声管道内流体传播时可能会出现的噪音。气流杂音的产生方式并不单一，比如在振膜面积相同时，振动位移越大越容易产生气流杂音。以及，手机、平板等小型移动发声设备上扬声器常采用的窄缝出音的方式也更加容易激发气流杂音。

2、因此，为了获得舒适的听感以及适应不同原因产生的气流杂音，目前常用的气流杂音抑制方式是通过对容易出现气流杂音的频段进行固定增益的压制。例如，使用一个或多个无线脉冲响应(infinite impulse response，iir)滤波器，对容易出现气流杂音的频段进行压制。然而，传统方式由于是采用固定增益对容易出现气流杂音的频段进行整体压制，容易存在频率子带过度压制或压制不足的问题，从而导致音色失真或抑制效果不佳。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种气流杂音抑制方法、音频模组、发声设备和存储介质，能够在抑制气流杂音时解决频率子带过度压制或压制不足的问题，从而避免音色失真和提高气流杂音的抑制效果。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种气流杂音抑制的方法，由于试验发现峰值频点的位置距离气流杂音频段的起始频点的位置越近，出现气流杂音的可能性和程度就越大。因此，该方法包括：对发声器件待播放的音频信号进行时频转换得到复数频谱信号后，计算复数频谱信号中气流杂音频段各频点的信号幅度，然后获取各频点的信号幅度中的峰值幅度。进而根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，对峰值频点进行幅度压制。由此可见，该方法通过针对峰值频点进行压制，避免了整体压制所导致频率子带过度压制或压制不足的问题。

4、在第一方面的一种可能的实现方式中，计算复数频谱信号中气流杂音频段各频点的信号幅度，获取各频点的信号幅度中的峰值幅度，包括：对各频点的实部信号和虚部信号分别进行平方求和后开方，得到各频点的信号幅度；比较各频点的信号幅度，将最大的信号幅度确定为峰值幅度。

5、在第一方面的一种可能的实现方式中，在根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，对峰值频点进行幅度压制之前，包括：获取峰值频点的频点索引和气流杂音频段的起始频点的频点索引；计算峰值频点的频点索引和起始频点的频点索引的差值一，将差值一作为峰值频点与起始频点的频点距离。由此，将两个频点索引的差值作为频点距离，能够准确表征两个频点之间的位置距离。

6、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，对峰值频点进行幅度压制，包括：根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，计算峰值频点的压制增益；利用压制增益对峰值频点进行幅度压制。由此可见，由于峰值频点产生气流杂音的可能性和程度取决于其与起始频点的距离，则通过峰值幅度和频点距离确定压制增益后利用该压制增益对峰值频点进行幅度压制，能够确保压制增益的精准性，进一步避免针对峰值频点进行压制时的压制不足或压制过度，从而确保音频音色不失真，提升抑制效果。

7、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，计算峰值频点的压制增益，包括：计算频点距离与第一杂音抑制测试值的第一乘积；将第一乘积与峰值幅度阈值求和，得到压制目标幅度；当峰值幅度小于或等于压制目标幅度时，确定峰值频点的压制增益为1；当峰值幅度大于压制目标幅度时，将压制目标幅度与峰值幅度的比值作为峰值频点的压制增益。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，计算峰值频点的压制增益之后，所述方法还包括：根据峰值频点的压制增益，以及峰值频点与峰值频点附近2m个频点之间的频点距离，分别计算2m个频点中每个频点的压制增益；分别采用2m个频点中各个频点的压制增益，对对应频点进行幅度压制。由此，通过对峰值频点附近的频点进行幅度压制，能够避免仅压制峰值频点可能导致的音色生硬不自然，使得音色平滑自然。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据峰值频点的压制增益，以及峰值频点与峰值频点附近2m个频点之间的频点距离，分别计算2m个频点中每个频点的压制增益，包括：

10、；

11、其中，gain(kpeak)是峰值频点的压制增益，gain(kpeak+i)是与峰值频点的频点距离为i的频点的压制增益，i=1,2,…,m or -1,-2,…,-m。

12、在第一方面的一种可能的实现方式中，由于同一位置峰值持续的时间越长，也就是不同帧的峰值幅度若持续维持在同一个频点时，出现气流杂音的可能性和程度也越大，因此在第一方面的基础上，进一步统计频点峰值幅度的持续帧数对峰值频点进行幅度压制，从而能够进一步的提升抑制效果。

13、具体的，本技术的方法还包括：统计频点峰值幅度的持续帧数，然后，根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，对峰值频点进行幅度压制，包括：根据峰值幅度、峰值频点与起始频点之间的频点距离、以及持续帧数，对峰值频点进行幅度压制。即，对音频信号时频转换得到复数频谱信号，且通过计算复数频谱信号中气流杂音频段各频点的信号幅度获取到峰值幅度后，进一步统计频点峰值幅度的持续帧数。进而在基于峰值幅度、频点距离和持续帧数对峰值频点进行幅度压制。

14、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据峰值幅度、峰值频点与起始频点之间的频点距离、以及持续帧数，对峰值频点进行幅度压制，包括：根据峰值幅度、峰值频点与起始频点之间的频点距离、以及持续帧数，计算峰值频点的压制增益；利用压制增益对峰值频点进行幅度压制。

15、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据峰值幅度、峰值频点与起始频点之间的频点距离、以及持续帧数，计算峰值频点的压制增益，包括：计算频点距离与第一杂音抑制测试值的第一乘积；获取最大帧数阈值与持续帧数的差值二，计算差值二与第二杂音抑制测试值的第二乘积；将第一乘积、第二乘积与峰值幅度阈值求和得到压制目标幅度；当峰值幅度小于或等于压制目标幅度时，峰值频点的压制增益为1；当峰值幅度大于压制目标幅度时，将压制目标幅度与峰值幅度的比值作为峰值频点的压制增益。

16、在第一方面的一种可能的实现方式中，统计频点峰值幅度的持续帧数，包括：将峰值幅度与峰值幅度阈值进行比较；在峰值幅度小于所述峰值幅度阈值时，将计数器的计数值设置为初始值；在峰值幅度大于或等于峰值幅度阈值时，若计数值为初始值，则计数值加1；若计数值大于初始值且小于计数最大阈值，则将峰值幅度对应的频点索引与上一帧音频信号峰值幅度对应的频点索引进行比较；若比较的两个频点索引相等，则计数值加1；若比较的两个频点索引不相等，则将计数值设置为1；获取计数器最终的计数值作为峰值幅度的持续帧数。

17、在第一方面的一种可能的实现方式中，由于音频信号中低于频率f0的音频成分很难发出来，因此气流杂音频段通常就是以频率f0为起始频率。但是频率f0会因为某些特殊情况出现变化。比如出音口被堵孔时频率f0会上升，音腔泄露时频率f0会下降。因此在第一方面或者第二方面的基础上，也就是在计算复数频谱信号中气流杂音频段各频点的信号幅度峰值幅度，还包括：根据发声器件的反馈电压和反馈电流动态更新复数频谱信号中的气流杂音频段，从而能够基于发声器件情况得到准确的气流杂音频段确保抑制效果。

18、即，对音频信号时频转换得到复数频谱信号后，先根据发声器件的反馈电压和反馈电流动态更新复数频谱信号中的气流杂音频段，其次再计算更新后该气流杂音频段各频点的信号幅度获取到峰值幅度。然后，根据峰值幅度、峰值幅度对应的峰值频点与气流杂音频段的起始频点之间的频点距离，对峰值频点进行幅度压制，具体实现方式如第一方面或第二方面所述，在此不再赘述。

19、在第一方面的另一种可能的实现方式中，根据发声器件的反馈电压和反馈电流动态更新复数频谱信号中的气流杂音频段，包括：分别对反馈电压和反馈电流进行时频转换后，计算频域阻抗；在预设搜索频段对应的频点索引中，搜索使频域阻抗最大的频点索引作为复数频谱信号中气流杂音频段的新起始索引；根据新起始索引对应的频率更新复数频谱信号的气流杂音频段。

20、第二方面，提供一种音频模组，包括：一个或多个音频处理器和存储器，音频处理器与存储器耦合；存储器中存储一个或多个计算机程序，当音频处理器执行所述计算机程序时，使得音频模组执行如第一方面中任一项所述的气流杂音抑制方法，得到抑制后的音频信号。

21、第三方面，提供一种发声设备，该设备包括一个或多个发声器件，以及第四方面所述音频模组。

22、第四方面，提供一种发声设备，该设备包括一个或多个发声器件、一个或多个处理器和存储器；发声器件用于播放音频；存储器中存储一个或多个计算机程序，当处理器执行所述计算机程序时，使得发声设备实现上述第一方面、第二方面或者第三方面中任意一种可能的实现方式中所述的方法，并且能够达到上述第一方面、第二方面或者第三方面中任意一种可能的实现方式中所述的技术效果。

23、在第四方面的另一种可能的实现方式中，发声器件包括扬声器。

24、第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被发声设备中的处理器执行时，使得发声设备实现上述第一方面中任意一种可能的实现方式中所述的方法，并且能够达到上述第一方面中任意一种可能的实现方式中所述的技术效果。