[發(fā)明專利]風噪聲消除系統(tǒng)及其消除方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610150929.1
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN107205183A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設計）人: 楊猛;馬翼平;李輝;余世經(jīng)
• 申請（專利權）人: 中航華東光電（上海）有限公司
• 主分類號: H04R1/08
• 分類號: H04R1/08;H04R3/00;G10L21/0208
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙)31288
• 代理人: 劉君

技術領域

本發(fā)明涉及一種消除系統(tǒng)及其消除方法，具體地，涉及一種風噪聲消除系統(tǒng)及其消除方法。

背景技術

風噪聲是影響戶外語音通訊質(zhì)量的最大干擾源之一。一般類型的噪聲如白噪聲、機械噪聲等對語音通訊的影響主要體現(xiàn)在降低語音的質(zhì)量，而風噪聲除了降低語音質(zhì)量還可能會阻塞通話麥克風正常的采集聲音信號，形成所謂的“風阻”效應，因此其對語音通訊的干擾尤甚。

目前為防止風噪聲干擾，通常的做法是在通話麥克風的外面罩上一層布網(wǎng)或泡沫塑料網(wǎng)，如此可以一定程度上降低“風阻”效應。但是，這種措施無法消除隨說話人語音一起被麥克風采集到的風噪聲，因此對改善通訊質(zhì)量的效果不大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種風噪聲消除系統(tǒng)及其消除方法，其適用于戶外語音通訊的風噪聲消除系統(tǒng)，可顯著改善戶外語音通訊質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種風噪聲消除系統(tǒng)，包括：

電容式麥克風，設有場效應管、電容、駐極體薄膜等，用于將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將電容式麥克風產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

音頻信號處理芯片，存儲有風噪聲消除算法，用于處理模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字信號并輸出一個語言增強信號；

數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接收音頻信號處理芯片產(chǎn)生的語言增強信號并轉(zhuǎn)換為模擬信號；

功率放大器，在給定失真率條件下，產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動負載；

電容式麥克風、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、音頻信號處理芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器依次連接。

優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、音頻信號處理芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器安裝在一塊電路板上。

優(yōu)選地，所述電容式麥克風的輸入端面固定安裝了一層金屬網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述音頻信號處理芯片內(nèi)置風噪聲消除算法。

優(yōu)選地，所述音頻信號處理芯片包括：

I²C總線，是一種高性能芯片間同步傳輸總線，用于芯片間的雙向同步數(shù)據(jù)傳輸；

輸入矩陣，用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的音頻數(shù)字信號并進行第一次信號處理；

相移模塊，用于控制音頻數(shù)字信號的移相大小；

低通濾波器，用于數(shù)字信號的濾波；

優(yōu)選地，所述功率放大器包括：

前置放大器，起匹配作用，可以將前面的信號大部分吸收過去，輸出阻抗低，可以將信號大部分傳送出去，它本身又是一種電流放大器，將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)化成電流信號，并給予適當?shù)姆糯螅?/p>

驅(qū)動放大器，起橋梁作用，它將前置放大器送來的電流信號作進一步放大，將其放大成中等功率的信號驅(qū)動末級功率放大器正常工作。

本發(fā)明還提供一種風噪聲消除系統(tǒng)的消除方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，計算頻譜，定義電容式麥克風的輸入信號為s(n)，對s(n)做快速傅立葉變換得到信號的頻譜為S(w)；

步驟二，提取低頻能量特征值，假設頻譜S(w)＝{s₁(w)，s₂(w)，…，s_N(w)}中最接近300Hz的頻點為s_k(w)，定義信號的低頻特征值為如下式：

步驟三，計算衰減系數(shù)，計算公式如下式：

步驟四，輸出增強語音，增強語音頻譜為如下式：

步驟五，對S'(w)做反傅立葉變換得到增強語音信號

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明適用于戶外語音通訊的風噪聲消除系統(tǒng)，可顯著改善戶外語音通訊質(zhì)量。本發(fā)明在電容式麥克風端面罩上一層細密的金屬網(wǎng)以克服“風阻”效應，同時對電容式麥克風采集到的信號進行后處理，消除其中的風噪聲成分，再將增強后的語音信號輸出，以此達到提高戶外語音通信質(zhì)量的目的。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明風噪聲消除系統(tǒng)的原理框圖。

圖2為被風噪聲污染的語音波形圖。

圖3為被風噪聲污染的語音語譜圖。

圖4為經(jīng)風噪聲消除后的語音波形圖。

圖5為經(jīng)風噪聲消除后的語音語譜圖。

圖6為音頻信號處理芯片的組成示意圖。

圖7為功率放大器的組成示意圖。

具體實施方式