一种数字音频信号处理方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及音频信号处理，具体而言，涉及一种数字音频信号处理方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、在数字音频的采集、传输与播放链路中，模拟前端电路失调、模数转换器参考电平偏差等因素会使数字音频信号叠加直流偏移分量，导致信号整体偏离零电平基线，在后续增益放大环节易引发信号削顶失真，劣化音频输出音质。因此，去直流处理是数字音频信号处理流程中的必要环节。

2、目前，数字音频领域的去直流处理通常采用fir高通滤波方案，通过设计对应截止频率的有限长单位冲激响应高通滤波器，对采样后的数字音频信号进行滤波运算，滤除信号中的直流分量与极低频漂移分量。

3、该技术方案存在实现成本较高的缺陷。为达到音频场景所需的高精度去直流效果，fir滤波器需设置较高的阶数，导致运算逻辑复杂，硬件实现时占用的电路面积与逻辑资源较多，整体实现开销大，难以适配低成本、低功耗的音频类芯片应用需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种数字音频信号处理方法、装置、设备及存储介质，能够提高数字音频去直流处理的运算精度与硬件实现效率，在较低运算开销下实现稳定的直流偏移抑制效果。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种数字音频信号处理方法，所述方法包括：

3、对输入音频信号进行延时处理以获得正向处理信号；

4、将所述正向处理信号与初始音频补偿信号叠加生成滤波输出信号；

5、对所述滤波输出信号进行延时处理得到延时信号；

6、根据预配置的反馈控制参数对所述延时信号进行信号处理，生成目标音频补偿信号，所述目标音频补偿信号用于在下一轮迭代中与所述正向处理信号叠加，以逐步抵消数字音频信号中的直流分量，其中所述信号处理包括反馈控制和精度补偿；

7、以及将所述滤波输出信号进行幅度限制，得到目标音频信号并输出。

8、可选地，所述对输入音频信号进行延时处理以获得正向处理信号，包括：

9、将输入音频信号延时一个样点周期，得到第一延时信号；

10、根据去直流强度参数对所述输入音频信号和所述第一延时信号进行处理，得到第一级正向信号；

11、将所述输入音频信号延时两个样点周期，得到第二延时信号；

12、根据所述去直流强度参数对所述第二延时信号和所述第一级正向信号进行处理，得到所述正向处理信号；

13、所述去直流强度参数取值包括0和1，取值为1时表示对直流进行强滤波处理，取值为0时表示去直流强度弱于取值为1时的情形。

14、可选地，所述对所述滤波输出信号进行延时处理得到延时信号，包括：

15、将所述滤波输出信号延时一个样点周期，得到第一反馈延时信号；

16、将所述滤波输出信号延时两个样点周期，得到第二反馈延时信号；

17、所述反馈控制参数包括第一反馈控制参数和第二反馈控制参数，所述第一反馈控制参数和所述第二反馈控制参数由滤波输出中去除的信号的最大频率决定，且在滤波初始预先配置。

18、可选地，所述根据预配置的反馈控制参数对所述延时信号进行信号处理，生成目标音频补偿信号，包括：

19、根据所述第一反馈控制参数对所述第一反馈延时信号进行处理，生成第一反馈信号；

20、根据所述第二反馈控制参数对所述第二反馈延时信号进行处理，生成第二反馈信号；

21、分别对所述第一反馈信号和所述第二反馈信号进行精度补偿，生成所述目标音频补偿信号。

22、可选地，所述精度补偿包括：

23、对所述第一反馈信号进行精度处理，得到第一阶反馈信号；

24、对所述第二反馈信号进行精度处理，得到第二阶反馈信号；

25、根据所述去直流强度参数、所述第一阶反馈信号和所述第二阶反馈信号，合成所述目标音频补偿信号。

26、可选地，所述滤波输出信号延时的初始值为0，所述初始音频补偿信号的初始值为0；上电或硬件复位后，全部内部延时单元统一清零。

27、可选地，所述将所述滤波输出信号进行幅度限制，得到目标音频信号并输出，包括：

28、对所述滤波输出信号进行幅值溢出保护；

29、当所述滤波输出信号超出音频信号数据位宽对应的幅值范围时，将所述幅值范围的边界值作为所述目标音频信号输出；

30、当所述滤波输出信号未超出所述幅值范围时，将所述滤波输出信号直接作为所述目标音频信号输出。

31、第二方面，本技术实施例提供了一种数字音频信号处理装置，所述装置包括：

32、正向处理模块，用于对输入音频信号进行延时处理以获得正向处理信号；

33、叠加模块，用于将所述正向处理信号与初始音频补偿信号叠加生成滤波输出信号；

34、反馈延时模块，用于对所述滤波输出信号进行延时处理得到延时信号；

35、补偿信号生成模块，用于根据预配置的反馈控制参数对所述延时信号进行信号处理，生成目标音频补偿信号，所述目标音频补偿信号用于在下一轮迭代中与所述正向处理信号叠加，以逐步抵消数字音频信号中的直流分量，其中所述信号处理包括反馈控制和精度补偿；

36、以及幅度限制模块，用于将所述滤波输出信号进行幅度限制，得到目标音频信号并输出。

37、可选地，所述正向处理模块具体用于：将输入音频信号延时一个样点周期，得到第一延时信号；根据去直流强度参数对所述输入音频信号和所述第一延时信号进行处理，得到第一级正向信号；将所述输入音频信号延时两个样点周期，得到第二延时信号；根据所述去直流强度参数对所述第二延时信号和所述第一级正向信号进行处理，得到所述正向处理信号；所述去直流强度参数取值包括0和1，取值为1时表示对直流进行强滤波处理，取值为0时表示去直流强度弱于取值为1时的情形。

38、可选地，所述反馈延时模块具体用于：将所述滤波输出信号延时一个样点周期，得到第一反馈延时信号；将所述滤波输出信号延时两个样点周期，得到第二反馈延时信号；所述反馈控制参数包括第一反馈控制参数和第二反馈控制参数，所述第一反馈控制参数和所述第二反馈控制参数由滤波输出中去除的信号的最大频率决定，且在滤波初始预先配置。

39、可选地，所述补偿信号生成模块具体用于：根据所述第一反馈控制参数对所述第一反馈延时信号进行处理，生成第一反馈信号；根据所述第二反馈控制参数对所述第二反馈延时信号进行处理，生成第二反馈信号；分别对所述第一反馈信号和所述第二反馈信号进行精度补偿，生成所述目标音频补偿信号。

40、可选地，所述补偿信号生成模块执行所述精度补偿时，具体用于：对所述第一反馈信号进行精度处理，得到第一阶反馈信号；对所述第二反馈信号进行精度处理，得到第二阶反馈信号；根据所述去直流强度参数、所述第一阶反馈信号和所述第二阶反馈信号，合成所述目标音频补偿信号。

41、可选地，所述滤波输出信号延时的初始值为0，所述初始音频补偿信号的初始值为0；所述装置上电或硬件复位后，全部内部延时单元统一清零。

42、可选地，所述幅度限制模块具体用于：对所述滤波输出信号进行幅值溢出保护；当所述滤波输出信号超出音频信号数据位宽对应的幅值范围时，将所述幅值范围的边界值作为所述目标音频信号输出；当所述滤波输出信号未超出所述幅值范围时，将所述滤波输出信号直接作为所述目标音频信号输出。

43、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面中任一种可选地实施方式中所述的数字音频信号处理方法的步骤。

44、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面中任一种可选地实施方式中所述的数字音频信号处理方法的步骤。

45、本技术提供的技术方案包括但不限于以下有益效果：

46、对输入音频信号进行延时处理以获得正向处理信号，可通过简洁的延时差分逻辑初步分离信号中的直流分量与有效音频分量，无需复杂的高阶滤波运算，处理链路轻量化，为后续闭环去直流流程提供适配的基础信号，有效降低整体方案的运算复杂度与硬件实现门槛。

47、将所述正向处理信号与初始音频补偿信号叠加生成滤波输出信号，可通过信号叠加构建闭环去直流的核心运算节点，将补偿量融入当前采样点的处理流程中，为迭代式抵消直流分量提供运算基础，逐样点处理的模式适配实时流式音频处理场景。

48、对所述滤波输出信号进行延时处理得到延时信号，可为后续反馈处理提供时序匹配的输入数据，搭建反馈迭代的时序链路，保证反馈补偿量与正向处理信号的时序对应关系，支撑逐样点的闭环迭代运算，保障去直流处理的实时性与时序准确性。

49、根据预配置的反馈控制参数对所述延时信号进行信号处理，生成目标音频补偿信号，所述目标音频补偿信号用于在下一轮迭代中与所述正向处理信号叠加，以逐步抵消数字音频信号中的直流分量，其中所述信号处理包括反馈控制和精度补偿；一方面，采用预配置的反馈控制参数无需随输入信号实时动态计算，可预先完成参数标定与调用，有效降低实时运算负荷，更易于硬件电路落地；另一方面，配套的精度补偿机制可弥补反馈运算位宽有限导致的精度损失，在不提升整体运算位宽的前提下保障去直流处理的准确性；同时通过逐轮迭代叠加的方式逐步抵消直流分量，形成稳定的闭环处理机制，持续消除信号中的直流偏移。

50、以及将所述滤波输出信号进行幅度限制，得到目标音频信号并输出，可对滤波输出信号进行幅值溢出保护，避免闭环运算过程中信号幅值超出量化范围，保证输出的目标音频信号始终处于合法幅值区间内，防止溢出失真，保障音频输出的音质稳定性。

51、综上，本发明能够提高数字音频去直流处理的运算精度与硬件实现效率，在低运算开销下实现稳定可靠的直流偏移抑制效果。

52、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。