麦克风阵列的音频处理方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及音频处理领域，尤其涉及一种麦克风阵列的音频处理方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、市面上的枪型麦克风大多数里面只有一个心型麦克风，利用物理的结构，拾取前方声音，以及减少旁边的噪声。而很少有通过麦克风阵列来拾取声音、处理音频的。由于麦克风数量有限，环境降噪的效果受到限制，在远距离收音时常常达不到理想的收音效果。

2、而采用阵列麦克风增加收音距离的方案，则会导致音频中噪声过大，导致收音效果不佳，收音距离与降噪并不两者兼容。因此，针对当前麦克风方案无法同时实现收音距离远且降噪效果好的技术问题，需要一种新的技术来解决当前的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决当前麦克风方案无法同时实现收音距离远且降噪效果好的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种麦克风阵列的音频处理方法，所述麦克风阵列的音频处理方法应用于麦克风阵列的音频处理系统，所述麦克风阵列的音频处理系统包括：麦克风阵列系统、环境噪声收集系统、滤波系统，所述麦克风阵列的音频处理方法包括：

3、所述麦克风阵列系统接收时域音频数据，根据预置波束分析算法，对所述时域音频数据进行波束运算处理，生成频域音频数据，以及将所述频域音频数据发送至所述滤波系统中；同时，

4、所述环境噪声收集系统接收噪声数据，根据预置转换差分算法，对所述噪声数据进行转换差分处理，生成频域差分数据，以及将所述频域差分数据发送至所述滤波系统中；

5、所述滤波系统接收所述频域音频数据、所述频域差分数据，根据预置谱减算法，对所述频域音频数据和所述频域差分数据进行谱减运算处理，生成频域估计纯净功率谱；

6、根据预置维纳滤波算法和所述频域估计纯净功率谱，对所述频域音频数据进行滤波处理，生成频域滤波数据；

7、根据预置傅里叶逆变换算法，对所述频域滤波数据进行逆变换处理，生成时域输出数据。

8、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述麦克风阵列系统包括：n个麦克风，其中，n为正整数，所述麦克风阵列系统接收时域音频数据，根据预置波束分析算法，对所述时域音频数据进行波束运算处理，生成频域音频数据包括：

9、所述n个麦克风接收n个时域音频子数据；

10、对所述n个时域音频子数据进行傅里叶变换处理，生成n个频域音频子数据；

11、根据相位调整后的增益系数，对所述n个频域音频子数据进行点乘处理，生成频域音频数据。

12、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述环境噪声收集系统包括：第一收集麦克风、第二收集麦克风，所述环境噪声收集系统接收噪声数据，根据预置转换差分算法，对所述噪声数据进行转换差分处理，生成频域差分数据包括：

13、所述第一收集麦克风接收第一时域噪声数据，对所述第一时域噪声数据进行傅里叶变换，生成第一频域噪声数据；

14、所述第二收集麦克风接收第二时域噪声数据，对所述第二时域噪声数据进行傅里叶变换，生成第二频域噪声数据；

15、将所述第一频域噪声数据与所述第二频域噪声数据进行差分处理，生成频域差分数据。

16、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述根据预置谱减算法，对所述频域音频数据和所述频域差分数据进行谱减运算处理，生成频域估计纯净功率谱包括：

17、对所述频域音频数据进行功率谱计算，生成频域音频功率谱；

18、对所述频域差分数据进行功率谱计算，生成噪声功率谱；

19、将所述频域音频功率谱和所述噪声功率谱代入预置谱减公式中，计算得到频域估计纯净功率谱。

20、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述谱减公式包括：

21、

22、，其中，ps为频域估计纯净功率谱，py为频域音频功率谱，pn为噪声功率谱，a为过减系数，b为抑制系数。

23、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述根根据预置维纳滤波算法和所述频域估计纯净功率谱，对所述频域音频数据进行滤波处理，生成频域滤波数据包括：

24、将所述频域估计纯净功率谱代入预置维纳滤波公式中，生成维纳滤波系数；

25、根据预置点乘算法，对所述维纳滤波系数和所述频域音频数据进行点乘处理，生成频域滤波数据。

26、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述维纳滤波公式包括：

27、

28、，其中，ps为频域估计纯净功率谱，pn为噪声功率谱，gain为维纳滤波系数。

29、可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述根据预置点乘算法，对所述维纳滤波系数和所述频域音频数据进行点乘处理，生成频域滤波数据包括：

30、将所述维纳滤波系数、所述频域音频数据代入预置点乘公式，生成频域滤波数据，其中，所述点乘公式包括：

31、

32、，其中，yw为频域滤波数据，y为频域音频数据，gain为维纳滤波系数。

33、本发明第二方面提供了一种麦克风阵列的音频处理设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述麦克风阵列的音频处理设备执行上述的麦克风阵列的音频处理方法。

34、本发明的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的麦克风阵列的音频处理方法。

35、在本发明实施例中，设置一种麦克风阵列可以波束形成拾取前端的声音,并压制其余角度的噪声。将麦克风阵列上确定为主麦阵列，并在主麦阵列边缘设置副麦构成环境噪声收集系统，利用降噪算法对远距离收音的数据进行降噪，增加了枪麦的收音距离，优化了枪麦的降噪效果，能够解决远距离收音和降噪的问题。

技术特征：

1.一种麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述麦克风阵列的音频处理方法应用于麦克风阵列的音频处理系统，所述麦克风阵列的音频处理系统包括：麦克风阵列系统、环境噪声收集系统、滤波系统，所述麦克风阵列的音频处理方法包括：

2.根据权利要求1所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述麦克风阵列系统包括：n个麦克风，其中，n为正整数，所述麦克风阵列系统接收时域音频数据，根据预置波束分析算法，对所述时域音频数据进行波束运算处理，生成频域音频数据包括：

3.根据权利要求1所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述环境噪声收集系统包括：第一收集麦克风、第二收集麦克风，所述环境噪声收集系统接收噪声数据，根据预置转换差分算法，对所述噪声数据进行转换差分处理，生成频域差分数据包括：

4.根据权利要求1所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述根据预置谱减算法，对所述频域音频数据和所述频域差分数据进行谱减运算处理，生成频域估计纯净功率谱包括：

5.根据权利要求4所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述谱减公式包括：

6.根据权利要求5所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述根根据预置维纳滤波算法和所述频域估计纯净功率谱，对所述频域音频数据进行滤波处理，生成频域滤波数据包括：

7.根据权利要求6所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述维纳滤波公式包括：

8.根据权利要求7所述的麦克风阵列的音频处理方法，其特征在于，所述根据预置点乘算法，对所述维纳滤波系数和所述频域音频数据进行点乘处理，生成频域滤波数据包括：

9.一种麦克风阵列的音频处理设备，其特征在于，所述麦克风阵列的音频处理设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；

10.一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计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的麦克风阵列的音频处理方法。

技术总结
本发明涉及音频处理领域，公开了一种麦克风阵列的音频处理方法、设备及存储介质。该方法包括：麦克风阵列系统接收时域音频数据，根据波束分析算法，对时域音频数据进行波束运算处理，生成频域音频数据；环境噪声收集系统接收噪声数据，根据转换差分算法，对噪声数据进行转换差分处理，生成频域差分数据；滤波系统接收频域音频数据、频域差分数据，根据谱减算法，对频域音频数据和频域差分数据进行谱减运算处理，生成频域估计纯净功率谱；对频域音频数据进行滤波处理，生成频域滤波数据；对频域滤波数据进行逆变换处理，生成时域输出数据。在本发明实施例中，解决了当前麦克风方案无法同时实现收音距离远且降噪效果好的技术问题。

技术研发人员：邓刚,赵宏亮,欧阳梓俊
受保护的技术使用者：深圳市长丰影像器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15