[發(fā)明專利]一種麥克風背景噪音消除的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710539739.3
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107277654A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳永林;羅順發(fā);柴運濤;王臏樟;張森強
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市捷高電子科技有限公司
• 主分類號: H04R1/08
• 分類號: H04R1/08;H04R3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種麥克風背景噪音消除的方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：在安靜環(huán)境下，用錄音軟件錄出噪音的音頻數(shù)據(jù)：PCM1；

第二步，錄出在錄音時除說話聲外沒有其聲音的音頻數(shù)據(jù)：PCM2；

第三步，針對PCM1，我們進行頻譜分析，可以得到在安靜環(huán)境下的一組數(shù)據(jù)，這組數(shù)據(jù)就是我們認為的背景噪音x(n)；

第四步，以PCM1的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，我們對PCM2的數(shù)據(jù)進行FFT變換，信號相乘，IFFT變換就得到我們?nèi)コ尘霸胍艉蟮囊纛l數(shù)據(jù)：PCM3.。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麥克風背景噪音消除的方法，其特征在于，所述第四步中的FFT是離散傅立葉變換的快速算法，可以將一個信號變換到頻域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麥克風背景噪音消除的方法，其特征在于，所述背景噪音是通過音頻采集軟件，采集一段安靜環(huán)境下的音頻數(shù)據(jù)；這個音頻數(shù)據(jù)就是MIC采集的模擬信號經(jīng)過我們主控的ADC轉(zhuǎn)換過來的數(shù)字信號x(n)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種麥克風背景噪音消除的方法，其特征在于，所述離散傅立葉變換的快速算法如下：

X(n)=ΣK=0N=1x0(k)eπnkN,n=0,1,2...N-1---(1)]]>

由(1)式可知，對每一個n，計算X(n)須作N次復數(shù)乘法及N-1次復數(shù)加法，要完成這組變換共需N²次乘法及N(N-1)次復數(shù)加法；但以下介紹的快速傅里葉變換的算法，可大大減少運算次數(shù)，提高工作效率；

當N＝2^r時，n和k可用二進制數(shù)表示：

n＝2^r-1n_r-1+2^r-2n_r-2+…+n₀＝n_r-1n_r-2…n₀

k＝2^r-1k_r-1+2^r-2k_r-2+…+k₀＝k_r-1k_r-2…k₀

又記則(1)式可改寫為

X(nr-1nr-2...n0)=Σk0=01Σk1=01...Σkr-1=01x0(kr-1kr-2...k0)Wp---(2)]]>

式中：P＝nk＝(2^r-1k_r-1+2^r-2k_r-2+…+k₀)×(2^r-1n_r-1+2^r-2n_r-2+…+n₀)

WP=W(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)2r-1kr-1W(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)2r-2kr-2]]>

WK0(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)---(3)]]>

因為所以(2)可改成

X(nr-1nr-2...n0)Σk0=01Σk1=01...Σkr-1=01x0(kr-1kr-2...k0)]]>

W(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)2r-1kr-1W(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)2r-2kr-2WK0(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)---(4)]]>

x2(n0n1kr-3...k0)=Σkr-2=01x0(n0kr-2...k0)W(2n1+n0)2r-2kr-2---(5)]]>

X(n_r-1n_r-2…n₀)＝x_r(n₀n₁…n_r-1)

則式(5)即為式(4)的分解形式；將初始數(shù)據(jù)代入式(5)的第一個等式，可得每一組計算數(shù)據(jù)，一般將痗L-1組計算數(shù)據(jù)代入式(5)的第L個等式，計算后可得第L組計算數(shù)據(jù)(L＝1，2，…，γ)，計算公式也可表示為

x1(n0kr-2...k0)=Σkr-1=01x0(kr-1kr-2...k0)W(2r-1nr-1+2r-2nr-2+...+n0)k0=xl-1(n0n1...nr-20kr-1kr-2...k0)+xl-1(n0n1...nr-20kr-1kr-2...k0)WP---(6)]]>

式中P＝2^r-1n_l-1+2^r-2n_l-2+…+2^r-1n₀(7)

根據(jù)式(6)，第L個數(shù)組中每個x_l(k)＝x_l(n_r-1n_r-2…n₀k_r-1k_r-2…k₀)的計算只依賴于上一個數(shù)組的兩個數(shù)據(jù)這兩個數(shù)據(jù)的標號相差2^Y-1＝N/2^l，即j＝i+n/2^l，而且這兩個數(shù)據(jù)只用于計算第L個數(shù)組中標號的數(shù)據(jù)(等號右端為二進制數(shù))；當n_l-1分別取0和1時，分別有k＝i,k＝j(luò)＝i+n/2^l；因此，用上一組的兩個數(shù)據(jù)計算所得的兩個新數(shù)據(jù)仍可儲存在原來位置，計算過程中只需要N個存儲器；將x_l(i)與x_l(i+n/2^l)稱為第L個數(shù)組中的對偶結(jié)點對；計算每個對偶結(jié)點對只需一次乘法，事實上由式(6)可得

xl(i)=xl-1(i)+[i+N2l]Wp1]]>

xl(i+N2l)=xl-1(i)+xl-1[i+N2l]Wp2]]>

式中：P₁＝2^r-2n_l-2+...+2^r-ln₀；P₂＝2^r-l+2^r-2n_l-2+...+2^r-ln₀別為式(7)中n_l-1取0，1時對應的P值；因P₂＝P₁+2^R-1＝P₁+N/2，于是對偶結(jié)點的W^p有如下關(guān)系：

因此式(6)可表示為

xl(i)=xl-1(i)+xl-1[i+N2l]Wp]]>

xl(i+N2l)=xl-1(i)+xl-1[i+N2l]Wp]]>

P的求法：在x_l(i)中，i寫成二進制數(shù)n₀n₁...n_l-1k_r-l-1...k₀右移r-l位，就成為0...0n₀n₁...n_l-1顛倒位序得p＝n_l-1...n₁n₀0...0(l＝1,2,...,r)式(5)呂，前面的γ個等式，每個等式均對應一組數(shù)據(jù)進行計算，每組數(shù)據(jù)都有N/2對結(jié)點，根據(jù)式(9)，每對結(jié)點只需作1次乘法和2次加法，因此，每組數(shù)據(jù)只需N/2次乘法和N次加法，因而完成γ組數(shù)據(jù)的計算共需Nγ/2次乘法和Nγ次加法。