一种消除回音提高音频质量的设备的制作方法

1.本申请涉及音频处理技术领域，特别涉及一种消除回音提高音频质量的设备。


背景技术：

2.在人工智能音频入口及实时通话音频领域，音频系统需同时放音和录音，那么录音就会同时录进当前系统放出的声音，而这部分被录进又放出的音声则构成“回声”。为了提高音频质量，系统需采集回声信号，并从录音信号中消除。即对录音信号进行消除回声处理。此外，在本技术领域常会涉及dac：数字转模拟芯片，它是将数字信号输入转化成模拟信号输出的芯片；以及adc：模拟转数字芯片，它是将模拟信号输入转化成数字信号输出的芯片。
3.目前的消除回声系统设计，音频处理器对录音信号和放音信号进行频谱分析，分析响应强度和频谱分布，由此去设计数字滤波器，这个数字滤波器根据两个信号的对比实时的改变，让讲话者声音频谱通过，对背景噪声即放音的频谱进行抑制，降低其能量，达到抑制回声的效果。即当有人讲话的时候，音频处理器做信号分析，分析出讲话者的频谱，从而抑制回声。
4.但在目前的消除回声系统设计上，回声采集部分一般都是在放音信号的原始音频数字信号阶段完成，音频处理器对放音信号的原始音频数字信号的频谱和录音信号对比分析处理。但事实上原始音频数字信号经过dac以及放大器，再由喇叭播出后再被麦克风录入采样，实际录入麦克风的放音信号的频谱已经发生改变。那么，根据放音信号的原始音频数字信号的频谱设计的数字滤波器去处理，就会将讲话者的声音频谱改变，声音失真。
5.使用这种消除回声的方式采集的放音信号，与实际录入的回声信号在频谱上存在的差异，导致回声消除处理时效率低下，造成麦克风录入的有效信号的损失。
6.技术内容
7.为了解决上述问题，本申请提供一种消除回音提高音频质量的系统，其能够采集与实际录入的回声信号频谱上最相近的放音信号。
8.本申请提供了一种消除回音提高音频质量的设备，其包括，音频处理器，与音频处理器连接的数模转换器dac,与dac连接的功率放大器，与功率放大器连接的外放音频的喇叭，以及与所述的音频处理器连接的第一模数转换器adc，所述的第一模数转换器adc与麦克风连接，还包括位于连接功率放大器与喇叭之间的分压器和滤波器，与所述分压器和滤波器连接的第二模数转换器adc，所述第二模数转换器adc与所述的音频处理器连接。
9.所述的分压器位于所述的滤波器之前以对所获得的信号的电平进行分压。
10.在功率放大器输出端所获得的放音信号通过所述的分压器进行分压，使得电平降低至符合所述的第二模数转换器adc的电平标准范围。
11.所述的分压器至少包括二个分压电阻，分别为第一分压电阻(r2)和第二分压电阻(r4)，根据计算得出第一分压电阻(r2)、第二分压电阻(r4)的合适的两个电阻
值；其中，vo 为放音信号的电平值；vadc为模数转换器adc的合适电平值；r2为第一分压电阻的电阻值，r4为第二分压电阻的电阻值。
12.所述的vo 通常电压幅度为5v；根据模数转换器adc采样电压范围，应使电压幅度vadc降低至1v；计算得出r2、r4分别可选择6.8kω和1.8kω合适电阻值。
13.所述的滤波器包括rc低通滤波器和/或rc高通滤波器。
14.所述的rc低通滤波器通过设计第三电阻(r3)和第一电容(c6)构成，用于进行低通滤波；所述的rc高通滤波器通过设计第三电阻(r3)和第二电容(c5)构成，用于进行高通滤波。
15.所述麦克风的频率响应范围不会超过20hz～10khz以外。
16.根据截止频率计算公式得出r3和c6分别取6.8kω电阻和2.2nf合适电容，滤除高于该截止频率为9.6khz的信号。
17.根据截止频率计算公式得出合适的电阻值和合适的电容值，将低于截止频率为21.1hz的信号滤除。
18.本申请的设备是从喇叭前端采集放音信号，再通过分压和滤波处理后的信号频谱与实际录进麦克风的回声信号频谱上最相近，进而提高了消音频处理器除回声的效率，避免将讲话者的声音频谱改变，声音失真。
附图说明
19.图1是现有技术中涉及到的放音收音的音频设备的框图示意图。
20.图2是本申请的消除回音提高音频质量的设备的框图示意图。
21.图3是本申请的具体实施例的电路图。
具体实施方式
22.如图1所示的，目前的消除回声的设计，音频处理器对录音信号和放音信号进行频谱分析，分析响应强度和频谱分布，由此去设计数字滤波器，这个数字滤波器根据两个信号的对比实时的改变，让讲话者声音频谱通过，对背景噪声即放音的频谱进行抑制，降低其能量，达到抑制回声的效果。即当有人讲话的时候，音频处理器做信号分析，分析出讲话者的频谱，从而抑制回声。
23.而本申请涉及的新的消除回声的设备，如图2所示，在喇叭前端采集的放音信号，其频谱与喇叭声音频谱一致，先通过分压使信号的电平降低至符合adc芯片的电平标准范围，再根据麦克风的频率响应，设计滤波器将麦克风频率响应以外的信号滤除。此时的采集的放音信号与实际录入的回声信号频谱上基本一致，根据此时采集的信号，设计的数字滤波器，可以更高效消除录音信号中的回声信号，避免了因频谱差异导致数字滤波器该变讲话者的声音谱，声音失真。具体的消除回音提高音频质量的设备，其包括，音频处理器，与音频处理器连接的数模转换器dac,与dac连接的功率放大器，与功率放大器连接的外放音频的喇叭，以及与所述的音频处理器连接的第一模数转换器adc，所述的第一模数转换器adc与麦克风连接，还包括位于连接功率放大器与喇叭之间的分压器和滤波器，与所述分压器
和滤波器连接的第二模数转换器adc，所述第二模数转换器adc与所述的音频处理器连接。所述的分压器位于所述的滤波器之前以对所获得的信号的电平进行分压。在功率放大器输出端所获得的放音信号通过所述的分压器进行分压，使得电平降低至符合所述的第二模数转换器adc的电平标准范围。
24.如下图3所示的电路中，在功率放大器的后端，喇叭的前端采集放音信号vo ，其电压幅度约5v，根据模数转换器adc采样电压范围，应使电压幅度降低至1v左右，通过分压电阻r2和r4对vo 进行分压，如下图根据计算得出r2、r4分别选择6.8kω和1.8kω电阻合适。又由于一般麦克风的频率响应范围不会超过20hz～10khz以外，设计通过电阻r3和电容c6构成的rc低通滤波器进行低通滤波，通过该截止频率计算公式得出r3和c6分别取6.8kω电阻和2.2nf电容合适，滤除高于该截止频率约9.6khz的信号。又因为adc芯片采样是采集变化的电压，而直流在频谱上是0hz，对采集没有意义。最后还需经过隔直电容c5(一般选择大于1uf的电容)去掉直流电平，再进入adc进行采样。
25.事实上c5与r3构成了rc高通滤波器，同样可根据截止频率计算公式得出，可以将低于该截止频率约21.1hz的信号滤除。
26.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。