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基于多麦克的风噪处理方法、装置、系统及存储介质

阅读:33发布:2023-03-22

专利汇可以提供基于多麦克的风噪处理方法、装置、系统及存储介质专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 提供一种基于多麦克 风 的风噪处理方法、装置、系统及存储介质。包括:分别从K个麦克风获取一个第一数字 信号 ,K为大于1的整数;针对每个第一 数字信号 ,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号,从而一方面可以降低风噪干扰,另一方面可以防止信号失真。,下面是基于多麦克的风噪处理方法、装置、系统及存储介质专利的具体信息内容。

1.一种基于多麦克的风噪处理方法,其特征在于,包括:
分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;
针对每个第一数字信号,对所述第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;
对所述第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;
对所述第三信号变换域谱与所述第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;
对所述第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述针对每个第一数字信号,对所述第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱之前,还包括:
对所述第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱;
相应的,所述对所述第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱,包括:
对所述第二变换域谱进行谱分离处理,得到所述第一信号变换域谱和所述第二信号变换域谱。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述对所述第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱,包括:
按照间间隔L将所述第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数;
对所述向量采用加窗离散傅里叶变换,得到所述第一数字信号对应的第二变换域谱,其中所述第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述对所述第二变换域谱进行谱分离处理,得到所述第一信号变换域谱和所述第二信号变换域谱,包括:
将所述第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成所述第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将所述第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成所述第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,
所述kL是由所述N和所述第一数字信号的频率fs确定的。
6.根据权利要求2-4任一项所述的方法,其特征在于,所述第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,所述第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述对所述第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱,包括:
对所述第一信号变换域谱的实部虚部作归一化处理,得到所述第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部;
确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值;
根据所述归一化实部、所述归一化虚部、所述K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到所述第三信号变换域谱。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值,包括:
确定所述K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
9.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述对所述第三信号变换域谱与所述第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱,包括:
将所述第三信号变换域谱组成所述第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将所述第二信号变换域谱组成所述第一变换域谱中的后kH个元素。
10.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述对所述第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号,包括:
对所述第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到所述第二数字信号。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述对所述第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到所述第二数字信号,包括:
对所述第一变换域谱进行修复处理,得到所述第一变换域谱对应的第三变换域谱;
对所述第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到所述第一变换域谱对应的时域上的目标信号;
对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到所述第二数字信号。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述对所述第一变换域谱进行修复处理,得到所述第一变换域谱对应的第三变换域谱,包括:
将所述第一变换域谱中的前N/2个元素组成所述第三变换域谱的前N/2个元素,并将所述第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成所述第三变换域谱的后N/2个元素。
13.一种基于多麦克风的风噪处理装置,其特征在于,包括:
获取模,用于分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;
分离处理模块,用于针对每个第一数字信号,对所述第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;
风噪修复处理模块,用于对所述第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;
合并模块,用于对所述第三信号变换域谱与所述第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;
重建处理模块,用于对所述第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述分离处理模块,包括:
变换单元,用于对所述第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱;
谱分离单元,用于对所述第二变换域谱进行谱分离处理,得到所述第一信号变换域谱和所述第二信号变换域谱。
15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述变换单元具体用于:
按照帧间间隔L将所述第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数;
对所述向量采用加窗离散傅里叶变换,得到所述第一数字信号对应的第二变换域谱,其中所述第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
16.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述谱分离单元具体用于:
将所述第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成所述第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将所述第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成所述第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
17.根据权利要求16所述的装置,其特征在于,
所述kL是由所述N和所述第一数字信号的频率fs确定的。
18.根据权利要求15-17任一项所述的装置,其特征在于,所述第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,所述第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
19.根据权利要求13-17任一项所述的装置,其特征在于,所述风噪修复处理模块,包括:
归一化处理单元,用于对所述第一信号变换域谱的实部和虚部作归一化处理,得到所述第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部;
确定单元,用于确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值;
处理单元,用于根据所述归一化实部、所述归一化虚部、所述K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到所述第三信号变换域谱。
20.根据权利要求19所述的装置,其特征在于,所述确定单元具体用于:
确定所述K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
21.根据权利要求13-17任一项所述的装置,其特征在于,所述合并模块具体用于:
将所述第三信号变换域谱组成所述第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将所述第二信号变换域谱组成所述第一变换域谱中的后kH个元素。
22.根据权利要求13-17任一项所述的装置,其特征在于,所述重建处理模块具体用于:
对所述第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到所述第二数字信号。
23.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,所述重建处理模块包括:
修复处理单元,用于对所述第一变换域谱进行修复处理,得到所述第一变换域谱对应的第三变换域谱;
反离散傅里叶变换单元,用于对所述第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到所述第一变换域谱对应的时域上的目标信号;
累加处理单元,用于对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到所述第二数字信号。
24.根据权利要求23所述的装置,其特征在于,所述修复处理单元具体用于:
将所述第一变换域谱中的前N/2个元素组成所述第三变换域谱的前N/2个元素,并将所述第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成所述第三变换域谱的后N/2个元素。
25.一种基于多麦克风的风噪处理装置,其特征在于,包括:处理单元、K个第一滤波器,其中,所述处理单元分别与所述K个第一滤波器连接;
所述处理单元用于:
分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;
针对每个第一数字信号,对所述第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;
对所述第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;
对所述第三信号变换域谱与所述第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;
所述第一滤波器用于:
对所述第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
26.根据权利要求25所述的装置,其特征在于,还包括:K个第二滤波器,其中,所述处理单元分别与所述K个第二滤波器连接;
所述第二滤波器用于:在对所述第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱之前,对所述第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱;
相应的,所述处理单元具体用于:
对所述第二变换域谱进行谱分离处理,得到所述第一信号变换域谱和所述第二信号变换域谱。
27.根据权利要求26所述的装置,其特征在于,所述第二滤波器具体用于:
按照帧间间隔L将所述第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数;
对所述向量采用加窗离散傅里叶变换,得到所述第一数字信号对应的第二变换域谱,其中所述第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
28.根据权利要求26所述的装置,其特征在于,所述处理单元具体用于:将所述第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成所述第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将所述第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成所述第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
29.根据权利要求28所述的装置,其特征在于,所述kL是由所述N和所述第一数字信号的频率fs确定的。
30.根据权利要求26-29任一项所述的装置,其特征在于,所述第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,所述第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
31.根据权利要求25-29任一项所述的装置,其特征在于,所述处理单元具体用于:
对所述第一信号变换域谱的实部和虚部作归一化处理,得到所述第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部;
确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值;
根据所述归一化实部、所述归一化虚部、所述K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到所述第三信号变换域谱。
32.根据权利要求31所述的装置,其特征在于,所述处理单元具体用于:
确定所述K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
33.根据权利要求25-29任一项所述的装置,其特征在于,所述处理单元具体用于:
将所述第三信号变换域谱组成所述第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将所述第二信号变换域谱组成所述第一变换域谱中的后kH个元素。
34.根据权利要求25-29任一项所述的装置,其特征在于,所述第一滤波器具体用于:
对所述第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到所述第二数字信号。
35.根据权利要求34所述的装置,其特征在于,所述第一滤波器具体用于:
对所述第一变换域谱进行修复处理,得到所述第一变换域谱对应的第三变换域谱;
对所述第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到所述第一变换域谱对应的时域上的目标信号;
对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到所述第二数字信号。
36.根据权利要求35所述的装置,其特征在于,所述第一滤波器具体用于:
将所述第一变换域谱中的前N/2个元素组成所述第三变换域谱的前N/2个元素,并将所述第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成所述第三变换域谱的后N/2个元素。
37.一种基于多麦克风的风噪处理系统,其特征在于,包括:如权利要求13-24任一项所述的风噪处理装置以及K个麦克风;其中,所述K个麦克风与所述风噪处理装置连接。
38.一种基于多麦克风的风噪处理系统,其特征在于,包括:如权利要求25-36任一项所述的风噪处理装置以及K个麦克风;其中,所述K个麦克风与所述风噪处理装置连接。
39.一种计算机存储介质,其特征在于,包括:计算机指令,所述计算机指令用于实现如权利要求1-12任一项所述的基于多麦克风的风噪处理方法。

说明书全文

基于多麦克的风噪处理方法、装置、系统及存储介质

技术领域

[0001] 本申请实施例涉及降噪技术领域,尤其涉及一种基于多麦克风的风噪处理方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

[0002] 风噪声由麦克风拾音部位附近的空气湍流造成,空气湍流会转换成湍流压波动,该湍流压力波动同声波一道被麦克风拾取。由于该波动往往远远大于声波,它将导致麦克风的录音信号大幅度失真。风噪声在户外使用麦克风进行音频采集时非常常见,它对录音的质量影响非常大,会极大破坏录音的保真度。
[0003] 目前克服录音中风噪声干扰的方法是:采用物理保护的方法避免麦克风拾音部位形成空气湍流,比如采用防风海绵球或防风毛球对麦克风进行包裹,然而这种方式虽然能够有效降低风噪干扰,但同时造成高频信号的极大衰减,并且造成信号的失真。发明内容
[0004] 本申请实施例提供一种基于多麦克风的风噪处理方法、装置、系统及存储介质。通过本申请技术方案一方面可以降低风噪干扰,另一方面可以防止信号失真。
[0005] 第一方面,本申请提供一种基于多麦克风的风噪处理方法,包括:分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0006] 第二方面,本申请提供一种基于多麦克风的风噪处理装置,包括:获取模、分离处理模块、风噪修复处理模块、合并模块和重建处理模块。其中,获取模块用于分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;分离处理模块用于针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;风噪修复处理模块用于对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;合并模块用于对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;重建处理模块用于对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0007] 第三方面,本申请提供一种基于多麦克风的风噪处理装置,包括:处理单元、K个第一滤波器,其中,处理单元分别与K个第一滤波器连接;处理单元用于:分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;第一滤波器用于对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0008] 第四方面,本申请提供一种基于多麦克风的风噪处理系统,包括:如第二方面的风噪处理装置以及K个麦克风;其中,K个麦克风与风噪处理装置连接。
[0009] 第五方面,本申请提供一种基于多麦克风的风噪处理系统,包括:如第三方面的风噪处理装置以及K个麦克风;其中,K个麦克风与风噪处理装置连接。
[0010] 第六方面,本申请提供一种计算机存储介质,包括:计算机指令,计算机指令用于实现上述的基于多麦克风的风噪处理方法。
[0011] 第七方面,本申请提供一种计算机程序产品,包括:计算机指令,计算机指令用于实现上述的基于多麦克风的风噪处理方法。
[0012] 本申请提供一种基于多麦克风的风噪处理方法、装置、系统及存储介质。包括:分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数;针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱;对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱;对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱;对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。通过本申请技术方案一方面可以降低风噪干扰,另一方面可以防止信号失真。附图说明
[0013] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014] 图1为本申请技术方案的应用场景图;
[0015] 图2为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图
[0016] 图3为本申请另一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图;
[0017] 图4为本申请再一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图;
[0018] 图5为本申请又一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图;
[0019] 图6为本申请再一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图;
[0020] 图7为本申请一实施例提供的双麦克风在受到风噪干扰的情况下的信号波形图;
[0021] 图8为本申请一实施例提供的双麦克风在经过风噪处理之后的情况下的信号波形图;
[0022] 图9为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置90的示意图;
[0023] 图10为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置100的示意图;
[0024] 图11为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置110的示意图;
[0025] 图12为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置120的示意图;
[0026] 图13为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置130的示意图;
[0027] 图14为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理系统140的示意图;
[0028] 图15为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理系统150的示意图。

具体实施方式

[0029] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0030] 如上所述,目前克服录音中风噪声干扰的方法是:采用物理保护的方法避免麦克风拾音部位形成空气湍流,比如采用防风海绵球或防风毛球对麦克风进行包裹,然而这种方式虽然能够有效降低风噪干扰,但同时造成高频信号的极大衰减,并且造成信号的失真。为了解决该技术问题,本申请提供一种一种基于多麦克风的风噪处理方法、装置、系统及存储介质。
[0031] 图1为本申请技术方案的应用场景图,如图1所示,风噪处理装置11可以分别从K个麦克风12获取一个第一数字信号,K为大于1的整数,并对K个第一数字信号进行风噪处理。下面结合图1所示的应用场景图,对本申请技术方案进行详细介绍。
[0032] 图2为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图,该方法的执行主体为风噪处理装置,该风噪处理装置可以是计算机、平板电脑、手机等智能设备的部分或者全部。如图2所示,该方法包括如下步骤:
[0033] 步骤S21:风噪处理装置分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数。
[0034] 步骤S22:风噪处理装置针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱。
[0035] 步骤S23:风噪处理装置对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱。
[0036] 步骤S24:风噪处理装置对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱。
[0037] 步骤S25:风噪处理装置对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0038] 针对步骤S21进行说明:
[0039] 可选地,风噪处理装置可以对K个麦克风进行信号采集,以获得K个第一数字信号,分别记为x1(t),x2(t)……xK(t),t表示时间。其中,K个第一数字信号可以相同,也可以不同,本申请实施例对此不做限制。K个第一数字信号的采样频率相同,将该采样频率记为fs。
[0040] 针对步骤S22进行说明:
[0041] 可选地,图3为本申请另一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图,如图3所示,在步骤S22之前,所述方法还包括:
[0042] 步骤S31:风噪处理装置对第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱。
[0043] 相应的,步骤S22包括:
[0044] 步骤S32:风噪处理装置对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱。
[0045] 其中,风噪处理装置对第一数字信号进行的变换可以是离散傅里叶变换(离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)、离散余弦变换(DCT for Discrete Cosine Transform,DCT)、短时傅里叶变换等,本申请对此不做限制。
[0046] 例如:通过如下变换方式对第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱,风噪处理装置按照间间隔L将第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数。并对向量采用加窗离散傅里叶变换,得到第一数字信号对应的第二变换域谱,其中第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。具体地,风噪处理装置将任一个第一数字信号xc(t),c=1,2,…,K,按帧间间隔L组成帧长为N的向量,并对其做加窗离散傅里叶变换得到具有N/2+1个元素的第二变换域谱Xc[k]n:
[0047]
[0048] 其中j是虚数单位,N的取值范围为int[0.005fs]<=N<=int[fs],例如N=int[0.032fs],int[]为取整数操作。其中L的取值范围为int[0.005fs]<=L<=int[fs],且L
[0049] N=Lz+2Lt+LO,L=Lt+LO,其中Lz和LO为非负整数,Lt为非0整数。
[0050] hana[l]=hsyn[l]=0,l=1,…,Lz,若Lz不为0。
[0051] hana[l]=hsyn[l]=1,l=Lz+Lt+1,…,Lz+Lt+LO,若Lz不为0。
[0052] hana[Lz+l]=hana[N+1-l],l=1,2,…,Lt。
[0053] hsyn[Lz+l]=hsyn[N+1-l],l=1,2,…,Lt。
[0054] hana[Lz+l]hsyn[Lz+l]+hana[Lz+Lt+LO+l]hsyn[Lz+Lt+LO+l]=1,
[0055] l=1,2,…,Lt。
[0056] 进一步地,风噪处理装置对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱。
[0057] 一种可选方式,风噪处理装置可以将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。其中,kL是由N和第一数字信号的频率fs确定的。例如: 典型值为其中min()是取最小值操作。这种情况下,该第一信号变换
域谱为低频信号变换域谱,第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
[0058] 具体地,对K个第二变换域谱进行谱分离操作得到K个高频变换域谱XH1[k]n,…,XHK[k]n,k=1,2,…,kH和K个低频变换域谱XL1[k]n,…,XLK[k]n,k=1,2,…,kL+1,获得低频变换域谱的操作为:
[0059] XLc[k]n=Xc[k]n,k=1,2,…,kL+1,c=1,2,…,K。
[0060] 获得高频变换域谱的操作为:
[0061] XHc[k]n=Xc[kL+1+k]n,k=1,2,…,kH,c=1,2,…,K。
[0062] 另一种可选方式:风噪处理装置可以将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中奇数位的元素组成第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中偶数位的元素组成第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中kL+kH=N/2。
[0063] 需要说明的是:如何对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱,本申请不限于上述两种可选方式。
[0064] 针对步骤S23进行说明:
[0065] 可选地,图4为本申请再一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图,如图4所示,步骤S23包括如下步骤:
[0066] 步骤S41:风噪处理装置对第一信号变换域谱的实部虚部作归一化处理,得到第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部。
[0067] 步骤S42:风噪处理装置确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值。
[0068] 步骤S43:风噪处理装置根据归一化实部、归一化虚部、K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到第三信号变换域谱。
[0069] 具体地,获得第一信号变换域谱对应的归一化实部XRc[k]n和归一化虚部XIc[k]n,其满足如下条件:
[0070]
[0071]
[0072] k=1,2,…,kL+1,c=1,2,…,K
[0073] 其中real()是取复数的实部操作,imag()是取复数的虚部操作,abs()是取绝对值操作。其次风噪处理装置分别求出K个第一信号变换域谱每个谱序号k的实部最小绝对值和虚部最小绝对值:
[0074] RL[k]n=min{abs[real(XL1[k]n),…,abs[real(XLK[k]n)}
[0075] I[k]n=min{abs[imag(XL1[k]n),…,abs[imag(XLK[k]n)}
[0076] k=1,2,…,kL+1,其中min()是取最小值操作。
[0077] 最后风噪处理装置获得K个第三信号变换域谱:
[0078]
[0079] 针对步骤S24进行说明:
[0080] 一种可选方式,图5为本申请又一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图,如图5所示,步骤S24包括如下步骤:
[0081] 步骤S51:风噪处理装置将第三信号变换域谱组成第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将第二信号变换域谱组成第一变换域谱中的后kH个元素。
[0082] 具体地,第一变换域谱X'c[k]n具体如下:
[0083] X'c[k]n=X'LC[k]n,k=1,2,…,kL+1,c=1,2,…,K
[0084] X'c[kL+1+k]n=XHc[k]n,k=1,2,…,kH,c=1,2,…,K。
[0085] 另一种可选方式:风噪处理装置可以将第三信号变换域谱的元素组成第一变换域谱中的奇数位的元素,将第二信号变换域谱的元素组成第一变换域谱中的偶数位的元素。
[0086] 需要说明的是,风噪处理装置对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并处理方式与对第二变换域谱进行的谱分离处理方式相对应,例如:若风噪处理装置对第二变换域谱进行的谱分离处理方式采用上述第一种可选方式,则对第三信号变换域谱与第二信号变换域进行的谱合并处理方式也采用谱合并处理中的第一种可选方式。若风噪处理装置对第二变换域谱进行的谱分离处理方式采用上述第二种可选方式,则对第三信号变换域谱与第二信号变换域进行的谱合并处理方式也采用谱合并处理中的第二种可选方式。
[0087] 针对步骤S25进行说明:
[0088] 步骤S25包括:风噪处理装置对第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到第二数字信号。
[0089] 可选地,图6为本申请再一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理方法的流程图,如图6所示,风噪处理装置对第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到第二数字信号包括如下步骤:
[0090] 步骤S61:风噪处理装置对第一变换域谱进行修复处理,得到第一变换域谱对应的第三变换域谱。
[0091] 步骤S62:风噪处理装置对第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到第一变换域谱对应的时域上的目标信号。
[0092] 步骤S63:风噪处理装置对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到第二数字信号。
[0093] 其中,风噪处理装置将第一变换域谱中的前N/2个元素组成第三变换域谱的前N/2个元素,并将第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成第三变换域谱的后N/2个元素。
[0094] 具体地,对K个第一变换域谱 作N点重建,得到重建的N点修复变换域谱,即第三变换域谱:X″1[k]n,X″2[k]n……X″K[k]n,k=1,2,…,N,其过程为:
[0095]
[0096]
[0097] 其中,*表示共轭操作。
[0098] 进一步地,风噪处理装置对第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到第一变换域谱对应的时域上的目标信号。具体过程如下:
[0099]
[0100] 更进一步地,风噪处理装置对dc[l]n进行重叠累加操作,得到经过修复的L点时域音频信号
[0101]
[0102] 其中zc[l]n为重叠累加输出缓冲,其初始值为零,且每次重叠累加后需要进行更新:zc[l]n=dc[Lz+Lt+LO+l]n,l=1,2,…,Lt。
[0103] 本申请实施例提供一种基于多麦克风的风噪处理方法,包括:风噪处理装置分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱。对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱。对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱。对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。通过本申请提供的风噪处理方法不仅可以降低风噪干扰,同时还不会造成信号失真问题。
[0104] 下面以基于双麦克风音频采集系统对上述风噪处理方法的效果进行说明:其中双麦克风音频采集系统的采样频率fs=48000Hz,N=2048,L=1024,分析窗函数和合成窗函数分别为:
[0105]
[0106]
[0107]
[0108] 图7为本申请一实施例提供的双麦克风在受到风噪干扰的情况下的信号波形图,如图7所示,双麦克风音频采集系统获得的两路数字音频信号(即上述第一数字信号)受到严重的风噪干扰,部分时间段,干扰过大导致信号发生了数字过载。图8为本申请一实施例提供的双麦克风在经过风噪处理之后的情况下的信号波形图,如图8所示,经过风噪处理后,修复后的信号(即上述的第二数字信号)幅度变得非常平缓,没有过载失真现象。
[0109] 图9为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置90的示意图,该风噪处理装置可以是计算机、平板电脑、手机等智能设备的部分或者全部。如图9所示,该风噪处理装置包括:
[0110] 获取模块91,用于分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数。
[0111] 分离处理模块92,用于针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱。
[0112] 风噪修复处理模块93,用于对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱。
[0113] 合并模块94,用于对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱。
[0114] 重建处理模块95,用于对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0115] 可选地,图10为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置100的示意图,如图10所示,分离处理模块92包括:
[0116] 变换单元921,用于对第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱。
[0117] 谱分离单元922,用于对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱。
[0118] 可选地,变换单元921具体用于:按照帧间间隔L将第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数。对向量采用加窗离散傅里叶变换,得到第一数字信号对应的第二变换域谱,其中第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
[0119] 可选地,谱分离单元922具体用于:将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
[0120] 可选地,kL是由N和第一数字信号的频率fs确定的。
[0121] 可选地,第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
[0122] 可选地,图11为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置110的示意图,如图11所示,风噪修复处理模块93包括:
[0123] 归一化处理单元931,用于对第一信号变换域谱的实部和虚部作归一化处理,得到第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部。
[0124] 确定单元932,用于确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值。
[0125] 处理单元933,用于根据归一化实部、归一化虚部、K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到第三信号变换域谱。
[0126] 可选地,确定单元932具体用于:确定K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
[0127] 可选地,合并模块94具体用于:将第三信号变换域谱组成第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将第二信号变换域谱组成第一变换域谱中的后kH个元素。
[0128] 可选地,重建处理模块95具体用于:对第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到第二数字信号。
[0129] 可选地,图12为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置120的示意图,如图12所示,重建处理模块95包括:
[0130] 修复处理单元951,用于对第一变换域谱进行修复处理,得到第一变换域谱对应的第三变换域谱。
[0131] 反离散傅里叶变换单元952,用于对第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到第一变换域谱对应的时域上的目标信号。
[0132] 累加处理单元953,用于对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到第二数字信号。
[0133] 可选地,修复处理单元951具体用于:将第一变换域谱中的前N/2个元素组成第三变换域谱的前N/2个元素,并将第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成第三变换域谱的后N/2个元素。
[0134] 本申请提供的风噪处理装置可以用于执行上述的风噪处理方法,其内容和效果可参考方法部分,本申请对此不再说明。
[0135] 图13为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理装置130的示意图,如图13所示,该风噪处理装置130包括:处理单元131、K个第一滤波器132,其中,处理单元131分别与K个第一滤波器132连接。
[0136] 处理单元131用于:分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数。针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱。对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱。对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱。
[0137] 第一滤波器132用于:对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0138] 可选地,风噪处理装置130还包括:K个第二滤波器133,其中,处理单元131分别与K个第二滤波器133连接。第二滤波器133用于:在对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱之前,对第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱。相应的,处理单元131具体用于:对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱。
[0139] 可选地,第二滤波器133具体用于:按照帧间间隔L将第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数。对向量采用加窗离散傅里叶变换,得到第一数字信号对应的第二变换域谱,其中第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
[0140] 可选地,处理单元131具体用于:将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
[0141] 可选地,kL是由N和第一数字信号的频率fs确定的。
[0142] 可选地,第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
[0143] 可选地,处理单元131具体用于:对第一信号变换域谱的实部和虚部作归一化处理,得到第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部。确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值。根据归一化实部、归一化虚部、K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到第三信号变换域谱。
[0144] 可选地,处理单元131具体用于:确定K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
[0145] 可选地,处理单元131具体用于:将第三信号变换域谱组成第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将第二信号变换域谱组成第一变换域谱中的后kH个元素。
[0146] 可选地,第一滤波器132具体用于:对第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到第二数字信号。
[0147] 可选地,第一滤波器132具体用于:对第一变换域谱进行修复处理,得到第一变换域谱对应的第三变换域谱。对第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到第一变换域谱对应的时域上的目标信号。对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到第二数字信号。
[0148] 可选地,第一滤波器132具体用于:将第一变换域谱中的前N/2个元素组成第三变换域谱的前N/2个元素,并将第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成第三变换域谱的后N/2个元素。
[0149] 本申请提供的风噪处理装置可以用于执行上述的风噪处理方法,其内容和效果可参考方法部分,本申请对此不再说明。
[0150] 图14为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理系统140的示意图,如图14所示,该系统140包括:风噪处理装置141以及K个麦克风142。其中,K个麦克风142与风噪处理装置141连接。
[0151] 其中,该风噪处理装置包括:
[0152] 获取模块,用于分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数。
[0153] 分离处理模块,用于针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱。
[0154] 风噪修复处理模块,用于对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱。
[0155] 合并模块,用于对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱。
[0156] 重建处理模块,用于对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0157] 可选地,分离处理模块包括:
[0158] 变换单元,用于对第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱。
[0159] 谱分离单元,用于对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱。
[0160] 可选地,变换单元具体用于:按照帧间间隔L将第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数。对向量采用加窗离散傅里叶变换,得到第一数字信号对应的第二变换域谱,其中第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
[0161] 可选地,谱分离单元具体用于:将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
[0162] 可选地,kL是由N和第一数字信号的频率fs确定的。
[0163] 可选地,第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
[0164] 可选地,风噪修复处理模块包括:
[0165] 归一化处理单元,用于对第一信号变换域谱的实部和虚部作归一化处理,得到第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部。
[0166] 确定单元,用于确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值。
[0167] 处理单元,用于根据归一化实部、归一化虚部、K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到第三信号变换域谱。
[0168] 可选地,确定单元具体用于:确定K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
[0169] 可选地,合并模块具体用于:将第三信号变换域谱组成第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将第二信号变换域谱组成第一变换域谱中的后kH个元素。
[0170] 可选地,重建处理模块具体用于:对第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到第二数字信号。
[0171] 可选地,重建处理模块包括:
[0172] 修复处理单元,用于对第一变换域谱进行修复处理,得到第一变换域谱对应的第三变换域谱。
[0173] 反离散傅里叶变换单元,用于对第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到第一变换域谱对应的时域上的目标信号。
[0174] 累加处理单元,用于对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到第二数字信号。
[0175] 可选地,修复处理单元具体用于:将第一变换域谱中的前N/2个元素组成第三变换域谱的前N/2个元素,并将第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成第三变换域谱的后N/2个元素。
[0176] 本申请提供的风噪处理系统包括风噪处理装置,该装置可以用于执行上述的风噪处理方法,其内容和效果可参考方法部分,本申请对此不再说明。
[0177] 图15为本申请一实施例提供的一种基于多麦克风的风噪处理系统150的示意图,如图15所示,该系统150包括:风噪处理装置151以及K个麦克风152。其中,K个麦克风152与风噪处理装置151连接。
[0178] 其中,该风噪处理装置包括:
[0179] 处理单元、K个第一滤波器,其中,处理单元分别与K个第一滤波器连接。
[0180] 处理单元用于:分别从K个麦克风获取一个第一数字信号,K为大于1的整数。针对每个第一数字信号,对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱。对第一信号变换域谱进行风噪修复处理,得到第三信号变换域谱。对第三信号变换域谱与第二信号变换域谱合并,得到第一变换域谱。
[0181] 第一滤波器用于:对第一变换域谱进行重建处理,得到第二数字信号。
[0182] 可选地,风噪处理装置还包括:K个第二滤波器,其中,处理单元分别与K个第二滤波器连接。第二滤波器用于:在对第一数字信号进行分离处理得到一个第一信号变换域谱和一个第二信号变换域谱之前,对第一数字信号进行变换,得到第二变换域谱。相应的,处理单元具体用于:对第二变换域谱进行谱分离处理,得到第一信号变换域谱和第二信号变换域谱。
[0183] 可选地,第二滤波器具体用于:按照帧间间隔L将第一数字信号生成帧长为N的向量,L为正数,N为大于1的整数。对向量采用加窗离散傅里叶变换,得到第一数字信号对应的第二变换域谱,其中第一数字信号对应的第二变换域谱包括N/2+1个元素。
[0184] 可选地,处理单元具体用于:将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中前kL+1个元素组成第二变换域谱对应的第一信号变换域谱,并将第二变换域谱包括的N/2+1个元素中后kH个元素组成第二变换域谱对应的第二信号变换域谱,其中,kL+kH=N/2。
[0185] 可选地,kL是由N和第一数字信号的频率fs确定的。
[0186] 可选地,第一信号变换域谱为低频信号变换域谱,第二信号变换域谱为高频信号变换域谱。
[0187] 可选地,处理单元具体用于:对第一信号变换域谱的实部和虚部作归一化处理,得到第一信号变换域谱的归一化实部和归一化虚部。确定K个第一信号变换域谱在所有域谱下的模的最小值。根据归一化实部、归一化虚部、K个第一信号变换域谱在每个域谱下的模的最小值,得到第三信号变换域谱。
[0188] 可选地,处理单元具体用于:确定K个第一信号变换频域在所有域谱下的实部和虚部的和的最小值。
[0189] 可选地,处理单元具体用于:将第三信号变换域谱组成第一变换域谱中的前kL+1个元素,并将第二信号变换域谱组成第一变换域谱中的后kH个元素。
[0190] 可选地,第一滤波器具体用于:对第一变换域谱进行时域信号重建处理,得到第二数字信号。
[0191] 可选地,第一滤波器具体用于:对第一变换域谱进行修复处理,得到第一变换域谱对应的第三变换域谱。对第三变换域谱作加窗反离散傅里叶变换,得到第一变换域谱对应的时域上的目标信号。对各个时域下的目标信号进行累加处理,得到第二数字信号。
[0192] 可选地,第一滤波器具体用于:将第一变换域谱中的前N/2个元素组成第三变换域谱的前N/2个元素,并将第一变换域谱中的后N/2个元素的共轭组成第三变换域谱的后N/2个元素。
[0193] 本申请提供的风噪处理系统包括风噪处理装置,该装置可以用于执行上述的风噪处理方法,其内容和效果可参考方法部分,本申请对此不再说明。
[0194] 需要说明的是,本申请涉及的处理器可以是电机控制器MCU(Motor control unit,简称MCU)、中央处理单元(Central Processing Unit,简称:CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称:DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称:ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
[0195] 本申请还提供一种计算机存储介质,包括:计算机指令,计算机指令用于实现如上述的基于多麦克风的风噪处理方法,其内容和效果可参考方法部分,本申请对此不再说明。
[0196] 本申请还提供一种计算机程序产品,包括:计算机指令,计算机指令用于实现如上述的基于多麦克风的风噪处理方法,其内容和效果可参考方法部分,本申请对此不再说明。
[0197] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0198] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
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