一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統技術方案

本發明專利技術公開的屬于音頻采集及處理技術領域，具體為一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，包括麥克風，所述麥克風的輸出端電性連接語音采集模塊的輸入端，所述語音采集模塊的輸出端電性連接自動增益控制模塊的輸入端，所述自動增益控制模塊的輸出端電性連接DSP運算模塊的輸入端，所述DSP運算模塊的輸出端電性連接功放模塊的輸入端，所述功放模塊的輸出端電性連接喇叭的輸入端，使用一種改良后的嘯叫抑制及混響消除算法，并結合軟硬件算法，采用的算法基于filtered?X，并融合改良過的倒頻法去除混響，可以使聲音在經過處理之后，以較高的音質還原度去放大，從而達到所需的效果，實現高音質擴聲并可防止嘯叫與混響。

A Reverberation Elimination and Screaming Suppression Audio System Using Single Wheat

The invention belongs to the technical field of audio acquisition and processing, in particular to an audio system which uses a single wheat to achieve reverberation elimination and scream suppression, including a microphone, the output end of the microphone electrically connects the input end of the voice acquisition module, the output end of the voice acquisition module electrically connects the input end of the automatic gain control module, and the automatic gain control module. The output terminal electrically connects the input terminal of the DSP operation module, the output terminal of the DSP operation module electrically connects the input terminal of the power amplifier module, and the output terminal of the power amplifier module electrically connects the input terminal of the horn. An improved algorithm for suppressing scream and eliminating reverberation is used. Combining with the software and hardware algorithms, the algorithm adopted is based on filtered X, and combines the improved inversion method for eliminating mixing. Sound, can make the sound after processing, with a higher degree of sound quality reduction to amplify, so as to achieve the desired effect, achieve high-quality sound reinforcement and prevent screaming and reverberation.

【技術實現步驟摘要】
一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統
本專利技術涉及音頻采集及處理
，具體為一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統。
技術介紹
嘯叫與混響是指一種擴聲系統中普遍存在的電聲現象，往往給整個系統帶來巨大的干擾，導致系統性能下降，在嚴重的極端情況下，甚至可能導致系統不可使用，從而極度影響到用戶的使用體驗。所以一種可以及時的抑制系統嘯叫并去除混響的穩定閉環算法是此系統中不可缺失的一環。現行系統中大家普遍在使用的方法如：移頻法(FS,frequencyshifting)和移相法(PM，phasemodulation)、增益降低法(NHS，notch-filter-basedcancellation)，這些經典的嘯叫抑制算法都會帶來不可避免的音質損傷和音色改變，從而達不到很高的還原度與放大效果。為此，我們提出一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，包括麥克風，所述麥克風的輸出端電性連接語音采集模塊的輸入端，所述語音采集模塊的輸出端電性連接自動增益控制模塊的輸入端，所述自動增益控制模塊的輸出端電性連接DSP運算模塊的輸入端，所述DSP運算模塊的輸出端電性連接功放模塊的輸入端，所述功放模塊的輸出端電性連接喇叭的輸入端；通過所述麥克風和所述語音采集模塊實現對音頻信號的采集，并將采集的音頻信號傳輸至所述自動增益控制模塊，通過所述自動增益控制模塊對音頻信號進行自動增益控制，然后將音頻信號傳輸至所述DSP運算模塊，通過DSP運算模塊內的優化的算法實現噪音檢測、嘯叫抑制及混響消除操作，然后送入所述功放模塊后，經所述喇叭放大輸出。優選的，所述喇叭采用8歐姆定阻喇叭。優選的，所述DSP運算模塊內置有基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法以及基于倒頻法實現的混響抑制算法，且DSP運算模塊還包含了音頻處理中必備的邏輯單元及外圍輔助電路。優選的，所述基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法為：使用FIR濾波器后，把音頻處理DSP模塊等效開來，則FIR濾波器輸出信號y(n)為：其中，w1(n)作用于系統的反饋環節，是實時變化的，且通過自適應算法更新，自適應濾波器通過更新系數,來使某個預定的性能指標達到最佳。優選的，所述基于倒頻法實現的混響抑制算法為：采用低通濾波器的低時窗濾波濾除相應的混響部分，然后再通過逆向操作，獲得混響受到減弱之后的聲源信號。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：該專利技術提出的一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，使用一種改良后的嘯叫抑制及混響消除算法，并結合軟硬件算法，采用的算法基于filtered-X，并融合改良過的倒頻法去除混響，可以使聲音在經過處理之后，以較高的音質還原度去放大，從而達到所需的效果，實現高音質擴聲并可防止嘯叫與混響。附圖說明圖1為本專利技術原理框圖；圖2為本專利技術8歐姆定阻喇叭動態響應圖譜；圖3為本專利技術聲反饋回路流程圖；圖4為本專利技術基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法系統圖；圖5為本專利技術基于倒頻法實現的混響抑制算法流程圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。請參閱圖1-5，本專利技術提供一種技術方案：一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，包括麥克風，所述麥克風的輸出端電性連接語音采集模塊的輸入端，所述語音采集模塊的輸出端電性連接自動增益控制模塊的輸入端，所述自動增益控制模塊的輸出端電性連接DSP運算模塊的輸入端，所述DSP運算模塊的輸出端電性連接功放模塊的輸入端，所述功放模塊的輸出端電性連接喇叭的輸入端；通過所述麥克風和所述語音采集模塊實現對音頻信號的采集，并將采集的音頻信號傳輸至所述自動增益控制模塊，通過所述自動增益控制模塊對音頻信號進行自動增益控制，然后將音頻信號傳輸至所述DSP運算模塊，通過DSP運算模塊內的優化的算法實現噪音檢測、嘯叫抑制及混響消除操作，然后送入所述功放模塊后，經所述喇叭放大輸出。其中，所述喇叭采用8歐姆定阻喇叭，所述DSP運算模塊內置有基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法以及基于倒頻法實現的混響抑制算法，且DSP運算模塊還包含了音頻處理中必備的邏輯單元及外圍輔助電路，所述基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法為：使用FIR濾波器后，把音頻處理DSP模塊等效開來，則FIR濾波器輸出信號y(n)為：其中，w1(n)作用于系統的反饋環節，是實時變化的，且通過自適應算法更新，自適應濾波器通過更新系數,來使某個預定的性能指標達到最佳，所述基于倒頻法實現的混響抑制算法為：采用低通濾波器的低時窗濾波濾除相應的混響部分，然后再通過逆向操作，獲得混響受到減弱之后的聲源信號將該系統應用于教室中，將麥克風吊在講臺前方，距離屋頂80里面左右，麥克風的最大半徑為8米，將一對喇叭懸掛于教室后部三分之一處，喇叭采用8歐姆定阻喇叭，其適當的削弱了對低頻及高頻部分的動態響應靈敏度，其動態響應圖譜參閱圖2。通過麥克風對音頻信號的采集，并將采集的音頻信號傳輸至自動增益控制模塊，通過自動增益控制模塊對音頻信號進行自動增益控制，然后將音頻信號傳輸至DSP運算模塊，通過DSP運算模塊內的優化的算法實現噪音檢測、嘯叫抑制及混響消除操作，然后送入功放模塊后，經喇叭放大輸出，DSP運算模塊內置有基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法以及基于倒頻法實現的混響抑制算法。上述兩種算法依次展開如下：基于filtered-X優化的嘯叫抑制算法：參閱圖3，圖2出示了反饋回路流程圖，其中：x(n)是系統原始輸入信號；d(n)是反饋信號；u(n)是前向路徑的輸入信號；f(z)是揚聲器到麥克風之間的聲音反饋路徑；G(z)為音頻處理DSP模塊；y(n)為系統輸出信號。使用FIR濾波器后，把G(Z)部分等效展開(參閱圖4)，其中，濾波器輸出信號y(n)為：其中，是實時變化的，且通過自適應算法更新，自適應濾波器通過更新系數,來使某個預定的性能指標達到最佳，由此可以看出整個濾波器的性能指標主要在于自適應算法的設計，w1(n)作用于系統的反饋環節，更新的越快則系統的收斂速度就越高，優化w1(n)可以對整個系統帶來最大收益，相比于從最小均方差著手實現的一些w1(n)函數，本文針對應用場景為70到200平米教室的特點及使用空間內的物體拜訪及墻面特征等通用共性，深度優化算法，經大量實驗得出優化后的w1(n)參數表達式，在收斂性和運算質量及系統的表現上來表征，明顯優于現在的算法。基于倒頻法實現的混響抑制算法：混響因其起源于聲音由周圍物體一次或多次反射后到達接收點，是房間沖擊響應與聲源發出聲音的卷積，所以去混響技術要從接收端減輕或消除混響聲對原信號的影響，處理流程參閱圖5。在圖5中：x(n)為混響信號，s(n)為去除混響之后的清潔語音信號，y(n)為混響處理后的語音信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，包括麥克風，其特征在于：所述麥克風的輸出端電性連接語音采集模塊的輸入端，所述語音采集模塊的輸出端電性連接自動增益控制模塊的輸入端，所述自動增益控制模塊的輸出端電性連接DSP運算模塊的輸入端，所述DSP運算模塊的輸出端電性連接功放模塊的輸入端，所述功放模塊的輸出端電性連接喇叭的輸入端；通過所述麥克風和所述語音采集模塊實現對音頻信號的采集，并將采集的音頻信號傳輸至所述自動增益控制模塊，通過所述自動增益控制模塊對音頻信號進行自動增益控制，然后將音頻信號傳輸至所述DSP運算模塊，通過DSP運算模塊內的優化的算法實現噪音檢測、嘯叫抑制及混響消除操作，然后送入所述功放模塊后，經所述喇叭放大輸出。

【技術特征摘要】
1.一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，包括麥克風，其特征在于：所述麥克風的輸出端電性連接語音采集模塊的輸入端，所述語音采集模塊的輸出端電性連接自動增益控制模塊的輸入端，所述自動增益控制模塊的輸出端電性連接DSP運算模塊的輸入端，所述DSP運算模塊的輸出端電性連接功放模塊的輸入端，所述功放模塊的輸出端電性連接喇叭的輸入端；通過所述麥克風和所述語音采集模塊實現對音頻信號的采集，并將采集的音頻信號傳輸至所述自動增益控制模塊，通過所述自動增益控制模塊對音頻信號進行自動增益控制，然后將音頻信號傳輸至所述DSP運算模塊，通過DSP運算模塊內的優化的算法實現噪音檢測、嘯叫抑制及混響消除操作，然后送入所述功放模塊后，經所述喇叭放大輸出。2.根據權利要求1所述的一種使用單麥實現混響消除及嘯叫抑制的音頻系統，其特征在于：所述喇叭采用8歐姆定阻喇叭。3.根據權利要求1所述的一種使...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃昊丹，梁棟，代云貴，章紅雨，
申請(專利權)人：無錫壹人一燈科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32