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消除未稳态噪声的方法及其装置与流程

2022-07-15 23:02:16 来源:中国专利 TAG:
1.本案涉及一种音频处理技术,特别涉及一种消除未稳态噪声(unstablenoise)的方法及其装置。
背景技术
::2.一般的数字麦克风在录音当下,在麦克风刚启动或模式转换时,麦克风产生的瞬时变化往往会产生未稳态噪声,例如爆音噪声,因而导致听感不佳,降低使用者的感受。现有方式是采用软件方式处理音频,利用软件补偿高通滤波器(highpassfilter),让直流数值更快收敛,并配合一个音量屏蔽(volumemask)使初期的爆音噪声因为音量较小而不被察觉。然而,此种方式无法保证当麦克风产生较大直流数值时所加上的音量屏蔽能够在听感上不被察觉,并且,维持较高截止频率(-3dbcorner)的高通滤波器也会滤除部分的音频带宽(audiobw),造成音频失真。技术实现要素:3.有鉴于此,本案提出一种消除未稳态噪声的方法,其适用于一录音装置,并通过一编解码器(codec)进行处理。未稳态噪声消除方法包含:启动录音装置,以开始录音;根据录音装置的未稳态噪声及直流偏移值设定一抑制时间及一截止频率切换时间;将录音的前段音频以具有一第一截止频率的一滤波器进行处理,使前段音频中的未稳态噪声快速收敛,并输出前段音频信号;根据抑制时间,抑制前段音频信号,以消除未稳态噪声;以及根据截止频率切换时间,将滤波器的第一截止频率调整为一第二截止频率,其中第一截止频率大于第二截止频率。4.本案另外提出一种消除未稳态噪声的装置,包含一录音装置及一编解码器,且编解码器电性连接录音装置。编解码器包含一滤波器、一音频通道以及一抑制电路。滤波器电性连接录音装置及音频通道,在录音装置启动录音时,滤波器以一第一截止频率对录音的前段音频进行处理,并输出一前段音频信号,之后滤波器根据一截止频率切换时间,将第一截止频率调整为一第二截止频率,其中第一截止频率大于第二截止频率。音频通道电性连接抑制电路,以将前段音频信号传输至抑制电路,抑制电路根据一抑制时间,抑制前段音频信号,以消除前段音频中的未稳态噪声。5.依据一些实施例,启动该录音装置的步骤是在录音装置开启电源时或是在录音装置进行模式切换时。6.依据一些实施例,在根据录音装置的未稳态噪声及直流偏移值设定抑制时间及截止频率切换时间的步骤前,还包括:利用一检测电路检测录音装置的未稳态噪声及直流偏移值。7.依据一些实施例,检测电路进一步将未稳态噪声及直流偏移值传送至一决策电路,使决策电路根据未稳态噪声及直流偏移值设定抑制时间及截止频率切换时间。8.依据一些实施例,在根据录音装置的未稳态噪声及直流偏移值设定抑制时间及截止频率切换时间的步骤中,决策电路还可根据直流偏移值设定第一截止频率。9.依据一些实施例,第二截止频率为录音装置正常工作时的截止频率。10.依据一些实施例,录音装置为一数字麦克风。11.综上所述,本案是以硬件控制方式,使录音装置录音时产生的未稳态噪声(unstablenoise)能够更快收敛并被抑制,以去除录音装置录音前段音频中的未稳态噪声(瞬时变化)。并且,本案可根据录音装置的未稳态噪声及直流偏移值动态调整设定抑制时间、截止频率切换时间以及第一截止频率,以适应录音装置录音时的瞬时变化并减少录音失真的维持时间,达到较小的失真效果。附图说明12.图1为根据本案一实施例的消除未稳态噪声的装置的方框示意图。13.图2为根据本案一实施例的消除未稳态噪声的方法的流程示意图。14.图3为根据本案另一实施例的消除未稳态噪声的装置的方框示意图。15.图4为根据本案另一实施例的消除未稳态噪声的方法的流程示意图。16.图5为未使用本案的消除未稳态噪声的方法的音频信号示意图。17.图6为已使用本案的消除未稳态噪声的方法的音频信号示意图。具体实施方式18.图1为根据本案一实施例的消除未稳态噪声的装置的方框示意图,请参阅图1所示,消除未稳态噪声的装置1包含一编解码器10及一录音装置12,编解码器10电性连接录音装置12,编解码器10包含一暂存控制电路(registercontrolcircuit)14、一滤波器16、一音频通道(audiopath)18以及一抑制电路20。滤波器16电性连接录音装置12、暂存控制电路14以及音频通道18,且抑制电路20电性连接暂存控制电路14以及音频通道18,以利用滤波器16对音频信号进行滤波处理,并利用抑制电路20对音频信号在特定时间内进行抑制处理。19.在一实施例中,录音装置12为任一声转电装置,例如数字麦克风。在另一实施例中,录音装置12亦可由一模拟麦克风及一模拟数字转换器所组成。20.在一实施例中,滤波器16为高通滤波器。21.请同时参阅图1及图2所示,消除未稳态噪声的方法适用于录音装置12,并通过编解码器10进行处理。此消除未稳态噪声的方法包含:如步骤s10所示,启动录音装置12,以开始录音,其中录音装置12的启动可以是在录音装置12开启电源时或是在录音装置12进行模式切换时,以根据录音装置12产生不同的瞬时变化。由于已知录音装置12的特性,所以可得知此录音装置12对应的未稳态噪声及直流偏移值(dcoffsetvalue),如步骤s12所示,可以利用软件或固件进行设定,以根据录音装置12的未稳态噪声及直流偏移值设定一抑制时间tm及一截止频率切换时间tc,其中此抑制时间tm及截止频率切换时间tc可以储存在暂存控制电路14中,暂存控制电路14会将抑制时间tm传送给抑制电路20以及将截止频率切换时间tc传送给滤波器16。如步骤s14所示,当录音装置12将录制的音频数据传送至滤波器16时,滤波器16以较高的第一截止频率对录音的前段音频进行滤波处理,使前段音频中的未稳态噪声能够快速收敛后,滤波器16输出一前段音频信号。经过滤波器16处理后的前段音频信号会经过音频通道18传送至抑制电路20。如步骤s16所示,抑制电路20会根据抑制时间tm,抑制前段音频信号并维持一段抑制时间tm,以消除未稳态噪声。最后如步骤s18所示,暂存控制电路14根据截止频率切换时间tc,将滤波器16的截止频率由第一截止频率调整为一第二截止频率,其中第一截止频率大于第二截止频率,且第二截止频率为录音装置12正常工作时的截止频率,故可利用较高的第一截止频率让前段音频中的未稳态噪声快速收敛。换言之,在开始录音之际,滤波器16是以较高的第一截止频率进行处理,且在经过一段截止频率切换时间tc后,滤波器16会由初始具有的较高第一截止频率调整回正常的第二截止频率,并对后续的音频数据以正常的第二截止频率进行滤波处理,处理后的音频信号接续经过音频通道18及抑制电路20,使编解码器10输出音频串流,其中在音频信号经过抑制电路20时由于已经过了抑制时间tm,抑制电路20会取消抑制不工作,所以不会对音频信号进行抑制处理,故可直接通过抑制电路20而正常输出音频串流。22.在一实施例中,前述的未稳态噪声可为直流爆音噪声(popnoise),但不以此为限。23.在一实施例中,在步骤s12中设定抑制时间tm及截止频率切换时间tc时,亦可根据录音装置12的直流偏移值设定滤波器16初始的第一截止频率,以利用较高的第一截止频率快速收敛前段音频的未稳态噪声(瞬时变化)。24.在一实施例中,在步骤s16中,抑制步骤可采用静音(mute)的手段来达到消除未稳态噪声的目的,亦即,抑制电路20可根据抑制时间tm,静音前段音频信号并维持一段抑制时间tm,以据此消除未稳态噪声。25.图3为根据本案另一实施例的消除未稳态噪声的装置的方框示意图,请参阅图3所示,一消除未稳态噪声的装置1包含一编解码器10及一录音装置12,编解码器10电性连接录音装置12,编解码器10包含一检测电路22、一决策电路24、一滤波器16、一音频通道18以及一抑制电路20。检测电路22电性连接录音装置12及决策电路24,滤波器16电性连接录音装置12、决策电路24以及音频通道18,且抑制电路20电性连接决策电路24以及音频通道18。在此编解码器10中,检测电路22会检测录音装置12对应的未稳态噪声及直流偏移值,并将未稳态噪声及直流偏移值传送至决策电路24中,使决策电路24根据未稳态噪声及直流偏移值决定抑制时间tm及截止频率切换时间tc,以分别传送给抑制电路20及滤波器16,使抑制电路20根据抑制时间tm进行抑制,滤波器16根据截止频率切换时间tc来切换截止频率。26.请同时参阅图3及图4所示,消除未稳态噪声的方法适用于录音装置12,并通过编解码器10进行处理。此方法包含:如步骤s20所示,在录音装置12在开启电源或进行模式切换时启动录音装置12,以开始录音。如步骤s22所示,检测电路22检测录音装置12的未稳态噪声及直流偏移值,并将检测到的未稳态噪声及直流偏移值传送至决策电路24。如步骤s24所示,决策电路24根据未稳态噪声及直流偏移值设定抑制时间tm及截止频率切换时间tc,并将抑制时间tm传送给抑制电路20以及将截止频率切换时间tc传送给滤波器16。如步骤s26所示,当录音装置12将录制的音频数据传送至滤波器16时,滤波器16以较高的第一截止频率对录音的前段音频进行滤波处理,使前段音频中的未稳态噪声能够快速收敛后,滤波器16输出一前段音频信号。经过滤波器16处理后的前段音频信号会经过音频通道18传送至抑制电路20。如步骤s28所示,抑制电路20会根据接收到的抑制时间tm,抑制前段音频信号并维持一段抑制时间tm,以消除未稳态噪声。最后如步骤s30所示,决策电路24根据截止频率切换时间tc,将滤波器16的截止频率由较高的第一截止频率调整为正常的第二截止频率。滤波器16在经过截止频率切换时间tc后,会由初始具有的较高第一截止频率调整回正常的第二截止频率,并对后续的音频数据以正常的第二截止频率进行滤波处理,处理后的音频信号依序经过音频通道18及抑制电路20而输出音频串流,其中在音频信号经过抑制电路20时由于已经过了抑制时间tm,抑制电路20会取消抑制不工作,所以不会对音频信号进行抑制处理,故可直接通过抑制电路20而正常输出音频串流。27.在一实施例中,在步骤s24中决策电路24在设定抑制时间tm及截止频率切换时间tc时,决策电路24亦可根据录音装置12的直流偏移值设定滤波器16初始的第一截止频率,以利用较高的第一截止频率快速收敛前段音频的未稳态噪声。28.在一实施例中,在步骤s28中,抑制步骤可采用静音的手段来达到消除未稳态噪声的目的,亦即,抑制电路20可根据抑制时间tm,静音前段音频信号并维持一段抑制时间tm,以据此消除未稳态噪声。29.承上,在图3及图4所示的操作模式中,可以利用检测电路22自动检测录音装置12所贡献的未稳态噪声及直流偏移值并动态地调整抑制时间tm及截止频率切换时间tc,使系统能更加适应各种不同的录音装置12,以达到去除录音装置12录音时产生的未稳态噪声(瞬时变化)。30.在一实施例中,编解码器10可以内建在一主机(图中未示)中,且录音装置12可插接在主机上而与编解码器10形成电性连接,以通过编解码器10消除未稳态噪声。其中,主机可为笔记本电脑、平板计算机、个人计算机等,但不以此为限。31.请同时参阅图5及图6,在未使用本案的消除未稳态噪声的方法之前,如图5所示,在录音装置启动后,音频信号会从0秒开始,此时在音频信号的前段音频会有未稳态噪声产生,然后一直到400毫秒之后,直流信号(音频信号)才稳定下来。反观使用本案的消除未稳态噪声的方法之后,如图6所示,在录音装置启动后,音频信号同样会从0秒开始,但是在音频信号的前段音频中出现的未稳态噪声已经被抑制了,且直流信号(音频信号)在150毫秒处就已经稳定下来了,所以整个稳定时间加快许多。32.因此,本案是以硬件控制方式,使录音装置录音时产生的未稳态噪声能够更快收敛并被抑制,以去除录音装置录音前段音频中的未稳态噪声(瞬时变化)。并且,本案可根据录音装置的未稳态噪声及直流偏移值动态调整设定抑制时间、截止频率切换时间以及第一截止频率,以适应录音装置录音时的瞬时变化并减少录音失真的维持时间,达到较小的失真效果。33.以上所述的实施例仅为说明本案的技术思想及特点,其目的在于使本领域技术人员能够了解本案的内容并据以实施,当不能以之限定本案的权利要求范围,即凡是依本案所揭示的精神所作的均等变化或修饰,仍应涵盖在本案的权利要求范围内。34.【符号说明】35.1:消除未稳态噪声的装置36.10:编解码器37.12:录音装置38.14:暂存控制电路39.16:滤波器40.18:音频通道41.20:抑制电路42.22:检测电路43.24:决策电路44.s10至s18:步骤45.s20至s30:步骤46.tc:截止频率切换时间47.tm:抑制时间。当前第1页12当前第1页12
再多了解一些

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