声音反馈抑制方法及电子设备和存储介质与流程

1.本发明属于耳机声音抑制技术领域，尤其涉及一种声音反馈抑制方法及电子设备和存储介质。


背景技术：

2.在现有技术中，通过控制移动终端的扬声器播放至少一种声反馈探测信号并对声反馈探测信号进行记录；通过移动终端的麦克风采集声反馈探测信号并对采集的声反馈探测信号记录；将播放的声反馈探测信号和采集的声反馈探测信号比对得到声反馈探测结果；实时获取移动终端的位姿信息，基于位姿信息更新所述声反馈探测结果进行声反馈抑制。现有技术基于行声反馈的测试，并根据测试结果进行实时、动态的声反馈抑制，避免在移动终端的位姿发生改变后出现啸叫的情况。
3.在现有技术中，还提供另一种声反馈抑制的方法，主要通过线性预测单元接收外部输入音源进行啸叫抑制，通过自适应滤波单元接收所述线性预测单元处理过的信号，对声学环境进行建模，对声反馈中的回声信号进行抵消，消除回声。克服了传统的子带自适应滤波器对高度有色信号的有偏估计，不仅能对声学环境进行更准确的建模，也能对变化的声学环境进行有效的跟随，在进行有效的声反馈抑制的同时，降低对原始声音的影响，主要应用于医用助听器和扩声系统等场合。
4.发明人发现：产生啸叫主要是因为辅听耳机输出信号和输入信号会形成环路。环路的增益、相位偏移会导致啸叫产生，目前这是不可避免的，是该领域长期存在的问题，用自适应滤波器的方式取出声反馈有其自身瓶颈，当反馈达到一定程度后，会导致残留反馈信号不能完全被消除，经过系统多次放大后形成震荡，产生啸叫。对声反馈的抑制效果有限，在放大增益达到一定程度后会失效，对于辅听耳机设备使用时会对人声会造成失真。


技术实现要素：

5.本发明实施例旨在至少解决上述技术问题之一。
6.第一方面，本发明实施例提供一种声反馈抑制方法，包括：获取输入信号，降低所述输入信号和扬声器反馈信号的相关性；降低所述输入信号中的反馈信号的能量占比得到输出信号，其中，所述反馈信号为所述扬声器反馈信号经过反馈函数得到的信号。
7.第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明上述任一项声反馈抑制方法。
8.第三方面，本发明实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有一个或多个包括执行指令的程序，所述执行指令能够被电子设备(包括但不限于计算机，服务器，或者网络设备等)读取并执行，以用于执行本发明上述任一项声反馈抑制方法。
9.第四方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括
存储在存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述任一项声反馈抑制方法。
10.本发明实施例通过降低输入信号的相关性，破坏啸叫的达成条件，结合降低反馈信号的能量占比增加系统的最大增益，能够有效对啸叫抑制进行预防，同时增大辅听耳机系统对输入信号的放大增益上限，获得更大的输出增益。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为本发明的声反馈抑制方法的一实施例的流程图；
13.图2为本发明的声反馈抑制方法的啸叫产生示意图；
14.图3为本发明的声反馈抑制方法的自适应滤波器示意图；
15.图4为本发明的声反馈抑制方法的预滤波器去相关示意图；
16.图5为本发明的声反馈抑制方法的步骤流程图；
17.图6为本发明的电子设备的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、元件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
21.在本发明中，“模块”、“装置”、“系统”等指应用于计算机的相关实体，如硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件等。详细地说，例如，元件可以、但不限于是运行于处理器的过程、处理器、对象、可执行元件、执行线程、程序和/或计算机。还有，运行于服务器上的应用程序或脚本程序、服务器都可以是元件。一个或多个元件可在执行的过程和/或线程中，并且元件可以在一台计算机上本地化和/或分布在两台或多台计算机之间，并可以由各种计算机可读介质运行。元件还可以根据具有一个或多个数据包的信号，例如，来自一个与本地系统、分布式系统中另一元件交互的，和/或在因特网的网络通过信号与其它系统交互的数据的信号通过本地和/或远程过程来进行通信。
22.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作
之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
23.本发明实施例提供一种声反馈抑制方法，该方法可以应用于电子设备。电子设备可以是电脑、服务器或者其他电子产品等，本发明对此不作限定。
24.请参考图1，其示出了本发明一实施例提供的一种声反馈抑制方法。
25.如图1所示，在步骤101中，获取输入信号，降低所述输入信号和扬声器反馈信号的相关性；
26.在步骤102中，降低所述输入信号中的反馈信号的能量占比得到输出信号，其中，所述反馈信号为所述扬声器反馈信号经过反馈函数得到的信号。
27.在本实施例中，对于步骤101，通过喇叭对信号进行采集，并降低采集到的信号的相关性，其中主要降低采集到的输入信号和扬声器反馈信号的相关性，由于输入信号y(ω)和扬声器反馈信号u(ω)的高相关性，容易产生自消现象，因此需要对输入信号进行预处理，降低其相关性，去相关的方式可以是按信噪比加白噪进行去相关，或添加预滤波器做去相关。
28.之后，对于步骤102，降低输入信号中的反馈信号的能量占比得到输出信号，通过使用自适应滤波器减少输入信号中实际进行放大信号的实际声反馈信号能量的占比，来破坏啸叫的达成条件，反馈信号为扬声器反馈信号经过反馈函数得到的信号，其中系统频响为：
[0029][0030]
当反馈函数g(ω)、传递函数c(ω)同相位时，且|g(ω)*c(ω)*k|》1时产生啸叫，k为扬声器增益。
[0031]
本技术实施例的方法通过降低输入信号的相关性，破坏啸叫的达成条件，结合降低反馈信号的能量占比增加系统的最大增益，能够有效对啸叫抑制进行预防，同时增大辅听耳机系统对输入信号的放大增益上限，获得更大的输出增益。
[0032]
在一些可选的实施例中，对输入信号和扬声器反馈信号使用预滤波器对信号进行白化，降低其相关性，实际的输入信号y(ω)＝语音信号v(ω) 反馈信号x(ω) 环境噪声n(ω)，其中预滤波器为语音模型的估计的逆h
′-1
(ω)，利用输入信号和扬声器反馈信号对语音模型的估计的逆进行计算得到白化后的纯语音信号和白化后的扬声器反馈信号。
[0033]
本技术实施例的方法通过对输入信号y(ω)和输出信号u(ω)使用预滤波器h
′-1
(ω)的方式对信号进行白化，降低其相关性,增加系统的最大增益。
[0034]
在一些可选的实施例中，计算白化后的纯语音信号的估计和白化后的扬声器反馈信号的相关性，通过将输入信号y(ω)减去前一帧估计的反馈函数g
′
(ω)乘以扬声器反馈信号u(ω)，得到纯语音信号的估计e(ω)，利用纯语音信号的估计e(ω)乘以预滤波器h
’-1
(ω)，得到e
p
(ω)白化后的纯语音信号，上标p表示白化处理后的信号；扬声器反馈信号u(ω)乘以预滤波器h
’-1
(ω)，得到白化后的扬声器反馈信号u
p
(ω)，该纯语音信号的估计为输入信号减去反馈信号的估计得到，反馈信号的估计由扬声器反馈信号经过估计的反馈函
数得到，计算二者相关性，由相关系数计算添加到输出信号u(ω)的白噪声r(ω)，根据计算得到的相关性来确定预估计的信噪比，基于预估计的信噪比来计算所需添加白噪声信号强度。
[0035]
需要说明的是，在本技术中对输入信号y(ω)和输出信号u(ω)使用预滤波器h
′-1
(ω)的方式对信号进行白化，降低其相关性,增加系统的最大增益，同时使用预估计的信噪比来计算所需添加白噪声信号强度r(ω)。
[0036]
在一些可选的实施例中，对纯语音信号的估计和预滤波器进行计算，得到白化后的纯语音信号，利用纯语音信号的估计e(ω)乘以预滤波器h
’-1
(ω)，得到e
p
(ω)白化后的纯语音信号，再将扬声器反馈信号和预滤波器进行计算，得到白化后的扬声器反馈信号，扬声器反馈信号u(ω)乘以预滤波器h
’-1
(ω)，得到白化后的扬声器反馈信号u
p
(ω)，例如e(ω)和预滤波器h
’-1
(ω)相乘，得到e
p
(ω)；u(ω)和预滤波器h
’-1
(ω)相乘，得到u
p
(ω)。
[0037]
在一些可选的实施例中，通过对输入信号和前一帧估计的反馈函数以及反馈信号进行计算，得到纯语音信号的估计，输入信号y(ω)减去前一帧估计的反馈函数g
′
(ω)乘以扬声器反馈信号u(ω)得到纯语音信号的估计e(ω)，输入信号为纯输入信号，输入信号仅包含语音信号、反馈信号、以及环境噪声信号。
[0038]
在一些可选的实施例中，利用去相关之后的白化信号进行计算来获取反馈函数的估计，基于去相关性之后的白化后的扬声器反馈信号和去相关性之后的白化后的纯语音信号进行计算，得到反馈函数的估计，例如，利用去相关之后的e
p
(ω)和u
p
(ω)计算传递函数：u
p
(ω)/e
p
(ω)＝g
′
(ω)，得到当前辅听耳机反馈函数g(ω)的估计。
[0039]
在一些可选的实施例中，对白化后的纯语音信号的估计和(e
p
(ω))/(e
p
(ω))2进行计算，得到r(ω)，再利用r(ω)和预设的白噪声源进行计算，得到白噪声r(ω)，计算公式为u
p
(ω)*(e
p
(ω))/(e
p
(ω))2＝r(ω)；r(ω)*n(ω)＝r(ω)，其中n(ω)为设定的白噪声源。
[0040]
在一些可选的实施例中，计算输入信号y(ω)和前一帧估计的反馈函数g
′
(ω)以及扬声器反馈信号u(ω)，得到放大信号e(ω)，通过对放大信号e(ω)和扬声器增益k以及白噪声r(ω)进行传递函数c(ω)进行计算，得到输出信号，其中计算公式为y(ω)-g
′
(ω)*u(ω)＝e(ω)，e(ω)*c(ω)*k r(ω)＝输出信号。
[0041]
请参考图2，其出示了本发明的声反馈抑制方法的啸叫产生示意图。
[0042]
如图2所示，v(ω)是近端语音；n(ω)是环境噪声，不考虑；u(ω)是扬声器反馈信号；y(ω)是喇叭采集信号，也为输入信号；c(ω)是传递函数，k是扬声器增益；g(ω)反馈函数，x(ω)是反馈信号；
[0043]
系统频响为：
[0044]
因此：当g(ω)、c(ω)同相位时，且|g(ω)*c(ω)*k|》1时产生啸叫。
[0045]
请参考图3，其出示了本发明的声反馈抑制方法的自适应滤波器示意图。
[0046]
如图3所示，v(ω)是近端语音；n(ω)是环境噪声，不考虑；u(ω)是扬声器反馈信号；y(ω)是喇叭采集信号，也为输入信号；c(ω)是传递函数，k是扬声器增益；g(ω)反馈函
数，x(ω)是反馈信号；g
′
是对g的估计，x
′
是对x的估计，使用自适应滤波器方式的优点是可以减少实际进行放大信号e(ω)中实际声反馈信号能量的占比δ＝x(ω)
–
x^(ω)，破坏啸叫的达成条件，但是此类设计的问题是，因为y(ω)和u(ω)的高相关性，容易产生自消现象，因此需要对输入信号进行预处理，降低其相关性。
[0047]
请参考图4，其出示了本发明的声反馈抑制方法的预滤波器去相关示意图。
[0048]
如图4所示，v(ω)是近端语音；n(ω)是环境噪声，不考虑；u(ω)是扬声器反馈信号；y(ω)是麦克风采集信号；c(ω)是传递函数，k是扬声器增益；g(ω)反馈函数，x(ω)是反馈信号；g
′
(ω)是对g(ω)的估计，x
′
(ω)是对x(ω)的估计，
[0049]
w(ω)是假设的白噪声信号源；h(ω)是假设的语言模型；h
′-1
(ω)是对语音模型h的估计的逆；e(ω)是y(ω)减去反馈估计x
′
(ω)得到的对纯输入语音v(ω)的估计；e
p
(ω)是e(ω)经过h
′-1
(ω)之后的白化信号；u
p
(ω)是u(ω)经过h
′-1
(ω)之后的白化信号；u
p
和e
p
更新g
′
(ω)，同时计算二者相关性，由相关系数计算添加到输出信号u(ω)的白噪声r(ω)；通过对输入信号y(ω)和输出信号u(ω)使用预滤波器h
′-1
(ω)的方式对信号进行白化，降低其相关性,增加系统的最大增益。同时使用预估计的信噪比来计算所需添加白噪声信号强度r(ω)。
[0050]
请参考图5，其出示了本发明的声反馈抑制方法的步骤流程图。
[0051]
如图5所示，步骤1：实际输入信号为y(ω)＝v(ω) x(ω) n(ω)(语音 反馈声 环境噪声)
[0052]
步骤2：y(ω)减去前一帧估计的g
′
(ω)*u(ω)，得到e(ω)；
[0053]
e(ω)和预滤波器h
’-1
(ω)相乘，得到e
p
(ω)；u(ω)和预滤波器h
’-1
(ω)相乘，得到u
p
(ω)；
[0054]
步骤3：利用去相关之后的e
p
(ω)和u
p
(ω)计算传递函数：u
p
(ω)/e
p
(ω)＝g
′
(ω)，得到当前辅听耳机反馈函数g(ω)的估计。
[0055]
步骤4：r(ω)＝u
p
(ω)*conj(e
p
(ω))/(e
p
(ω))2；
[0056]
r(ω)＝r(ω)*n(ω)；n(ω)为设定的白噪声源
[0057]
步骤5：e(ω)＝y(ω)-g
′
(ω)*u(ω)；
[0058]
步骤6：u(ω)＝e(ω)*c(ω)*k r(ω)；得到输出信号。
[0059]
步骤7：对新一帧数据重复上述操作。
[0060]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作合并，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0061]
在一些实施例中，本发明实施例提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有一个或多个包括执行指令的程序，所述执行指令能够被电子设备(包括但不限于计算机，服务器，或者网络设备等)读取并执行，以用于执行本发明上述任一项声反馈抑制方法。
[0062]
在一些实施例中，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产
品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述任一项声反馈抑制方法。
[0063]
在一些实施例中，本发明实施例还提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行声反馈抑制方法。
[0064]
图6是本技术另一实施例提供的执行声反馈抑制方法的电子设备的硬件结构示意图，如图6所示，该设备包括：
[0065]
一个或多个处理器610以及存储器620，图6中以一个处理器610为例。
[0066]
执行声反馈抑制方法的设备还可以包括：输入装置630和输出装置640。
[0067]
处理器610、存储器620、输入装置630和输出装置640可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
[0068]
存储器620作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的声反馈抑制方法对应的程序指令/模块。处理器610通过运行存储在存储器620中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例声反馈抑制方法。
[0069]
存储器620可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据声反馈抑制设备的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器620可选包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至声反馈抑制设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0070]
输入装置630可接收输入的数字或字符信息，以及产生与声反馈抑制设备的用户设置以及功能控制有关的信号。输出装置640可包括显示屏等显示设备。
[0071]
所述一个或者多个模块存储在所述存储器620中，当被所述一个或者多个处理器610执行时，执行上述任意方法实施例中的声反馈抑制方法。
[0072]
上述产品可执行本技术实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本技术实施例所提供的方法。
[0073]
本技术实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:
[0074]
(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
[0075]
(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:pda、mid和umpc设备等。
[0076]
(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
[0077]
(4)其他具有数据交互功能的机载电子装置，例如安装上车辆上的车机装置。
[0078]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可
以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0079]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0080]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。