[发明专利]一种基于变换域的自适应声反馈消除的方法和系统

摘要

本发明涉及声学技术领域，特别是涉及一种基于变换域的自适应声反馈消除的方法和系统。本发明的一种基于变换域的自适应声反馈消除的方法和系统，通过音频信号采集、信号时频变换、自整定系数计算、自相关矩阵计算、矩阵方程快速解算、频域滤波、反馈消除、滤波器系数更新、信号时频反变换这几个步骤实现自适应声反馈消除。本发明实现声反馈消除，并且可以降低对目标音频信号的损伤，在反馈通路动态变化的环境下，均能得到较好的反馈消除效果并保持较高的音频质量。该技术利用算法估计反馈通路传递函数的原理，对目标音频信号和反馈信号进行分离，从而实现反馈消除，而与反馈通路的具体类型、各种反馈通路的个数、目标声源和反馈声源的空间拓扑结构无关，并且不会产生很大的音频损伤。

主权项

一种基于变换域的自适应声反馈消除的方法，其特征在于,包括：步骤1：将麦克风采集到的信号转化为数字音频信号，并将该数字音频信号定义为时域主信号，将输出到数模转换器的信号定义为时域参考信号，步骤2：通过时频变换，将时域主信号和时域参考信号分别从时域转换成频域，得到频域主信号和频域参考信号；步骤3：根据频域主信号和频域参考信号的能量计算出自适应滤波器的自整定系数；具体的，所述步骤3包括以下步骤：步骤31：对当前帧n频域主信号在K个频带上的能量分别进行计算：在第k个频带上，若当前帧n频域主信号的能量＞前一帧n‑1频域主信号的平均能量则将当前帧n的频域主信号能量作为当前帧n频域主信号的平均能量否则，则采用迭代更新方法计算出当前帧n频域主信号的平均能量其中，n为正整数，k∈[0,K‑1]；对当前帧n频域参考信号在K个频带上的能量分别进行计算：在第k个频带上，若当前帧n频域参考信号的能量＞前一帧n‑1的频域参考信号的平均能量则将当前帧n频域参考信号的能量作为当前帧n频域参考信号的平均能量否则，则采用迭代更新方法计算出当前帧n频域参考信号的平均能量其中，n为正整数，k∈[0,K‑1]；上述步骤中，ασ＝1‑L‑1，L为自适应滤波器长度；步骤32：对于K个频带，分别计算当前帧n在每个频带上的最大平均能量：在第k个频带上，根据频域主信号的平均能量和频域参考信号的平均能量计算当前帧n的最大平均能量Δn,k，计算方法为：其中，n为正整数，k∈[0,K‑1]，L为自适应滤波器长度，N为自适应滤波器伪反射投影阶数；步骤33：对于K个频带，分别计算当前帧n在每个频带上的自适应滤波器的自整定系数：在第k个频带上，如果当前帧n的最大平均能量Δn,k＞前一帧n‑1的自适应滤波器的自整定系数δn‑1,k，则将当前帧n的最大平均能量作为当前帧n的自适应滤波器的自整定系数δn,k＝Δn,k；否则，则采用迭代更新方法计算出当前帧n的自适应滤波器的自整定系数δn,k＝(1‑αδ)Δn,k+αδδn‑1,k；其中，n为正整数，k∈[0,K‑1]，αδ＝1‑(Fs/R)‑1，Fs为采样频率，R为每一帧的采样点数；步骤4：利用自适应滤波器的自整定系数和频域参考信号更新参考信号统计学自相关矩阵；步骤5：基于所述参考信号统计学自相关矩阵，利用快速迭代算法解算矩阵方程，得到矩阵方程解算结果；步骤6：利用前一帧的频域自适应滤波器系数对当前帧的频域参考信号进行频域滤波，得到当前帧的频域反馈估计信号；步骤7：将所述频域反馈估计信号从频域主信号中减去，得到反馈消除后的频域残差信号；步骤8：根据频域残差信号、矩阵方程解算结果和频域参考信号更新频域自适应滤波器系数，将更新后的频域自适应滤波器系数定义为当前帧反馈通路传递函数；步骤9：将频域残差信号从频域反变换到时域，得到时域残差信号，即时域上消除声反馈后的音频增强信号，以音频增强信号作为数模转换器的最后输出，同时作为下一帧的时域参考信号。