技术领域

本发明涉及语音增强技术领域， 具体涉及一种利用多麦克风阵列技术进行噪声 消除的方 法、 装置及系统。

背景技术

目前最常用的多麦克风阵列技术是 fixed beamforming (固定的波束成形）技术， 即将多 个麦克风的信号进行加权求和， 利用声音的方向特性， 保留特定方向的声音信号， 抑制其它 方向的噪声信号。 但是这种技术只对窄带的噪声有明显的降噪效 果， 而且不同的麦克风间距 有效降噪的频带不同， 小间距对高频的窄带降噪效果优于低频， 大间距对低频的窄带降噪效 果优于高频。 而在目前网络通信中由于通信带宽较宽， 因此只对窄带噪声有效的技术已不能 满足要求。

为了解决宽带噪声的抑制问题， 又提出 constant beamwidth beamforming (波束宽度恒定 的波束成形）技术， 利用数量很多的麦克风组成有各种麦克风间距 的麦克风阵列， 每种麦克 风间距对某个窄带成分有良好的降噪效果， 把这些在各个窄带成分的降噪效果综合起来得 到 较好的宽带降噪效果。 但是这种技术要求麦克风的数目很多， 而且为了在低频带能达到好的 降噪效果需要麦克风的间距很大， 导致整个麦克风阵列的尺度很大， 因此很不符合目前网络 和 TV摄像头小巧的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的多麦克风阵列不能很好 的抑制宽带噪声， 无法适用于越来越普遍 的宽带通信的问题， 本发明的实施例提供了一种多麦克风阵列噪声 消除方法、 装置及系统， 可以在宽带通信中有效地抑制全频带的噪声。

为达到上述目的， 本发明的实施例釆用如下技术方案：

一方面， 公开了一种多麦克风阵列噪声消除方法， 包括：

根据所述多麦克风阵列的每对麦克风构成的不 同间距的数量， 把全频带划分成相同数量 的子带；

将不同间距的每对麦克风的信号分解到相应的 子带内， 其中， 间距越大的每对麦克风的 信号其被分解到的子带的频率越低； 对所述不同间距的每对麦克风在其相应的子带 内的分解信号进行自适应降噪， 得到各个 子带降噪后的信号；

对所述各个子带降噪后的信号进行合成得到所 述多麦克风阵列在全频带降噪后的信号。 并且优选地， 本发明实施例的方法还可以包括：

才艮据保护角内目标信号成分的多少获取自适 应滤波器的控制参数， 并向在相应的子带内 进行自适应降噪的自适应滤波器输入所述控制 参数。

另一方面， 公开了一种多麦克风阵列噪声消除装置， 包括：

子带分解单元， 用于根据所述多麦克风阵列的每对麦克风构成 的不同间距的数量， 把全 频带划分成相同数量的子带； 将不同间距的每对麦克风的信号分解到相应的 子带内， 其中， 间距越大的每对麦克风的信号其被分解到的子 带的频率越低；

自适应滤波器， 用于对所述不同间距的每对麦克风在其相应的 子带内的分解信号进行自 适应降噪， 得到各个子带降噪后的信号；

子带合成单元， 用于对所述各个子带降噪后的信号进行合成得 到所述多麦克风阵列在全 频带降噪后的信号。

并且优选地， 本发明实施例的装置还可以包括：

降噪控制单元， 用于根据保护角内目标信号成分的多少获取自 适应滤波器的控制参数， 并向在相应的子带内进行自适应降噪的所述自 适应滤波器输入所述控制参数。

再一方面， 还公开了一种多麦克风阵列噪声消除系统， 包括：

多麦克风阵列， 所述多麦克风阵列由三个或三个以上的等间距 或不等间距的麦克风组成; 和,

上述的多麦克风阵列噪声消除装置， 用于对所述多麦克风阵列釆集到的信号进行降 噪处 理。

由此可知， 本发明的实施例的上述技术方案利用了多麦克 风阵列组成的不同的麦克风间 距， 把全频带分解成与不同间距数量相同数量的子 带， 通过将不同间距的每对麦克风的信号 分解到相应的子带内， 然后对不同间距的每对麦克风的信号在相应的 子带内进行自适应降噪, 得到各个子带降噪后的信号， 最后对各个子带降噪后的信号进行合成得到全 频带降噪后的信 号， 从而在宽带通信中有效地抑制了全频带的噪声 ， 解决了现有技术中多麦克风阵列不能很 好的进行宽带噪声抑制， 无法适用于越来越普遍的宽带通信的问题， 达到了可以利用较少的 麦克风和较小尺度的麦克风阵列即可对宽频带 内的噪声进行有效抑制的目的。

并且进一步地， 通过根据保护角内目标信号成分的多少获取自 适应滤波器的控制参数， 并向在相应的子带内进行自适应降噪的自适应 滤波器输入该控制参数用于控制其更新速度， 能够对宽频带内的噪声进行有效抑制的同时并 很好的保证语音质量， 提高全频带的信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案， 下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作筒单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一 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性的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他的附图。

图 1为本发明实施例提供的一种多麦克风阵列噪� �消除方法的流程图；

图 2为本发明实施例提供的一种等间距四麦克风� �列的结构示意图；

图 3为本发明实施例提供的一种等间距四麦克风� �列的应用场景示意图；

图 4为本发明实施例提供的一种非等间距三麦克� �阵列的结构示意图；

图 5为本发明实施例提供的一个非等间距四麦克� �阵列的结构示意图；

图 6为本发明实施例提供的一种等间距四麦克风� �列噪声消除原理示例图；

图 7为本发明实施例提供的一种根据保护角内目� �信号成分的多少获取自适应滤波器的 控制参数的方法的流程图；

图 8为本发明实施例提供的一种等间距四麦克风� �列获取自适应滤波器控制参数一种实 施方式的原理示意图；

图 9为本发明实施例提供的一种等间距四麦克风� �列获取自适应滤波器控制参数另一种 实施方式的原理示意图；

图 10为本发明实施例提供的一种多麦克风阵列噪� ��消除装置的功能单元示意图； 图 11为本发明实施例提供的降噪控制单元的一种� ��构示意图；

图 12为本发明实施例提供的一种多麦克风阵列噪� ��消除系统组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面结合附图和具体实施例对本发明 进行详细描述。 显然， 所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前 提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。

如图 1所示， 本发明实施例提供的一种多麦克风阵列噪声消 除方法， 包括：

511 , 根据所述多麦克风阵列的每对麦克风构成的不 同间距的数量， 把全频带划分成相同 数量的子带。

以如图 2所示的等间距四麦克风阵列为例， 其应用场景见图 3 , 四个麦克风组成一个等间 距麦克风阵列，用于抑制来自侧向的噪声信号 ，保留来自正前方的用户语音。四个麦克风 MIC1 , MIC2, MIC3和 MIC4之间有三种不同的间距： MIC1和 MIC4的间距 D ₁₄ ; MIC1和 MIC3的间 距 D is； MIC 1和 MIC2的间距1) ₁₂ 。 利用这三种不同的麦克风间距可以将全频带划 分成对应从 低到高的三个子带： 低频、 中频和高频。

以图 4所示的非等间距三麦克风阵列为例， 三个麦克风 MIC 1 , MIC2和 MIC3之间也有三 种不同的间距： MIC 1和 MIC3的间距 D is； MIC 1和 MIC2的间距 D ₁₂ ； MIC2和 MIC3的间距 D ₂₃ 。 利用这三种不同的麦克风间距可以将全频带划 分成对应从低到高的三个子带： 低频、 中 频和高频。

再以图 5所示的非等间距四麦克风阵列为例， 四个麦克风 MIC 1 , MIC2 , MIC3和 MIC4 之间最多有六种不同的间距： MIC 1和 MIC4的间距 D 14； MIC 1和 MIC3的间距1) ₁₃ ； MIC 1和 MIC2的间距 D 12； MIC2和 MIC4的间距 D ₂₄ ； MIC3和 MIC4的间距 D ₃₄ ； MIC2和 MIC3的间 距 D ₂₃ 。 利用这六种不同的麦克风间距可以将全频带划 分成对应从低到高的六个子带： 低频、 中频 1、 中频 2、 中频 3、 中频 4和高频。

512, 将不同间距的每对麦克风的信号分解到相应的 子带内， 其中， 间距越大的每对麦克 风的信号其被分解到的子带的频率越低。

仅以图 2所示的等间距四麦克风阵列为例， 参见图 6所示的噪声消除原理： 四个麦克风 MIC1 , MIC2, MIC3和 MIC4釆集到的信号分别是 _{S l} , s ₂ , s ₃ , s ₄ 。 其中间距最小的 MIC1和 MIC2的信号 s^ ₂ 经过子带分解单元被分解到高频的子带内 ， 得到其中的高频成分信号 su , s ₂₁ ； 间距居中的 MIC1和 MIC3的信号 s^ ₃ 经过子带分解单元被分解到中频的子带内 ， 得到 其中的中频成分信号 s ₁₂ , s ₃₂ ; 间距最大的 MIC1和 MIC4的信号 s^ ₄ 经过子带分解单元被分 解到低频的子带内， 得到其中的低频成分信号 S ₁₃ , S43 0

其中， 为将不同间距的每对麦克风的信号分解到相应 的子带内， 一种筒单的子带分解方 法是分别选择合适的低通、 带通和高通的滤波器分别对信号进行滤波得到 低频、 中频和高频 信号； 另一种更复杂和精确的子带分解方法是利用分 析滤波器组把信号分解到低、 中、 高三 个频带。

513 , 对所述不同间距的每对麦克风在其相应的子带 内的分解信号进行自适应降噪， 得到 各个子带降噪后的信号。

仍以图 2所示的等间距四麦克风阵列为例， 参见图 6所示的噪声消除原理： 首先选择任 一 MIC的信号作为期望信号，对于等间距的麦克风 阵列，优选的选择麦克风阵列的最外侧的麦 克风的信号作为期望信号，例如，在本示例中 选择的是 MIC1的信号 ₈₁ 作为期望信号，其他 MIC 的信号作为参考信号； 间距最小的 MIC1和 MIC2的信号 s^ ₂ 在高频子带的分解信号 su , s ₂₁ , 这两个信号经过一个自适应滤波器 滤除 _{S ll} 信号中来自侧向的高频噪声信号， 同时保留了来 自正前方的高频用户语音， 得到高频子带的输出信号 _yi ; 间距居中的 MIC1和 MIC3的信号 _{S l} 和 s ₃ 在中频子带的分解信号8 ₁₂ , s ₃₂ , 这两个信号经过一个自适应滤波器 ¾滤除 s ₁₂ 信号中来自 侧向的中频噪声信号， 同时保留了来自正前方的中频用户语音， 得到中频子带的输出信号 y ₂ ； 间距最大的 MIC1和 MIC4的信号 s^ ₄ 在低频子带的分解信号8 ₁₃ , s ₄₃ , 这两个信号经过一个 自适应滤波器 滤除 s ₁₃ 信号中来自侧向的低频噪声信号， 同时保留了来自正前方的低频用户 语音， 得到低频子带的输出信号 y ₃ 。

具体地，以自适应滤波器！^为例， s ₂₁ 信号作为参考信号输入到自适应滤波器 进行滤波， 输出信号与期望信号 su相减得到信号 _yi , 同时 反馈回自适应滤波器更新滤波器权值， 以使 得滤波器的输出信号逼近 su , 使得 _yi 的能量最小。 当麦克风阵列接收到噪声信号时， 自适应 滤波器不停地自适应更新使得 _yi 能量最小也就是噪声能量最小， 从而达到在高频的降噪效果。 同样的原理， 自适应滤波器 H ₂ , ¾分别在中频和低频进行降噪。

514, 对所述各个子带降噪后的信号进行合成得到所 述多麦克风阵列在全频带降噪后的信 号。

根据釆用的子带分解的方法选择子带合成方法 ： 对于选择合适的低通、 带通和高通的滤 波器分别对信号进行滤波得到相应的子带内的 分解信号的子带分解方法， 则釆用把各个子带 降噪后的信号直接相加的子带合成方法得到全 频带降噪后的信号； 对于利用分析滤波器组得 到相应的子带内的分解信号的子带分解方法， 则釆用相对应的综合滤波器组对各个子带降噪 后的信号进行合成的子带合成方法得到全频带 降噪后的信号。

在图 6所示的等间距四麦克风阵列噪声消除原理示� �图中， 例如子带合成单元可以把三 个频带得到的降噪后信号相加得到全频带信号 ： y=y i+ys+yg。

由此可知， 本发明实施例的多麦克风阵列噪声消除方法， 利用了多麦克风阵列组成的不 同的麦克风间距， 把全频带分解成与不同间距数量相同数量的子 带， 通过将不同间距的每对 麦克风的信号分解到相应的子带内， 然后对不同间距的每对麦克风的信号在相应的 子带内进 行自适应降噪， 得到各个子带降噪后的信号， 最后对各个子带降噪后的信号进行合成得到全 频带降噪后的信号， 从而在宽带通信中有效抑制了全频带的噪声， 解决了现有技术中多麦克 风阵列不能很好的进行宽带噪声抑制， 无法适用于越来越普遍的宽带通信的问题， 达到了可 以利用较少的麦克风和较小尺度的麦克风阵列 即可对宽频带内的噪声进行有效抑制的目的。

优选地， 本发明实施例的多麦克风阵列噪声消除方法， 还包括：

才艮据保护角内目标信号成分的多少获取自适 应滤波器的控制参数， 并向在相应的子带内 进行自适应降噪的自适应滤波器输入所述控制 参数。 其中， 所述目标信号成分主要指每对麦 克风的信号入射角在保护角内的成分。

在上述步骤 S13对不同间距的每对麦克风在其相应的子带内 的分解信号进行自适应降噪 过程中， 对麦克风阵列接收到用户语音， 若自适应滤波器仍然自由更新就会也把语音当 作噪 声消除。 因此需要对自适应滤波器的更新进行控制， 在只存在噪声时让自适应滤波器自由更 新有效抑制噪声， 当存在语音时停止自适应滤波器的更新， 保证语音不会被抑制。 其中自适 应滤波器可以选用时域滤波器、 频域滤波器和子带滤波器。 对于频率自适应滤波器或子带自 适应滤波器， 需要把全频带的信号分别变换到频域或子带后 进行自适应滤波， 然后再变换回 时域信号。

如图 7所示， 本发明实施例给出了一种才 居保护角内目标信号成分的多少获取自适应滤 波器的控制参数的方法， 包括：

571 , 对多麦克风阵列的每个麦克风的信号做离散傅 立叶变换转换到频域；

572, 在频域上计算不同间距的每对麦克风的信号的 相对延时； 573 , 根据所述每对麦克风的相对延时和不同间距计 算每对麦克风的信号入射角；

574, 统计所述每对麦克风的信号入射角在保护角内 的成分多少， 才 居统计结果换算出自 适应滤波器的控制参数。

以等间距四麦克风阵列为例， 首先把 4个 MIC信号 _{S l} , s ₂ , s ₃ , s ₄ 进行离散傅里叶变换 ( Discrete Fourier Transform, DFT ) 变换到频域； 接着计算出 MIC1和 MIC2, MIC1和 MIC3 , MIC1和 MIC4三对麦克风信号的相位差， 并由相位差计算出每对麦克风信号的相对延时 ； 然 后根据每对麦克风信号的相对延时和麦克风的 间距可以计算出每对麦克风的信号入射角， 三 对麦克风求出三个信号入射角； 最后统计这三个信号入射角在保护角内的成分 多少， 从而获 取自适应滤波器的控制参数。

由信号入射角可以控制自适应滤波器的更新， 信号入射角在保护角内则认为是正向用户 语音， 自适应滤波器应停止更新， 在保护角外则认为是侧向噪声， 自适应滤波器可自由更新。 在不同子带内进行自适应降噪的自适应滤波器 的控制参数可以相同也可以不同。

例如， 参见图 8, 可以对全频带内的每对麦克风的信号入射角在 保护角内的成分多少进行 统计， 才 居统计结果换算出全频带统一的自适应滤波器 的控制参数 α ( 0 < α < 1 ), 在保护角内 的目标信号成分越多， α越小， 自适应滤波器更新越慢， 全是保护角内的目标信号成分时 α=0, 自适应滤波器不更新， 保护目标语音信号； 反之保护角外的噪声成分越多 α越大， 自适应滤波 器更新越快， 全是保护角外的噪声成分时 α=1 , 自适应滤波器最快更新， 抑制噪声信号。

例如， 参见图 9, 也可分别统计各个子带内的每对麦克风的信号 入射角在保护角内的成分 多少， 根据统计结果换算出各个子带各自的自适应滤 波器的控制参数 α,· ( 0 < α, < 1 , 表示子 带）， 在保护角外的目标信号成分越多入射角度越大 α,越大， 该子带上的更新速度越快。 第 个子带的信号成分全是保护角内的目标语音时 =0, 该子带的自适应滤波器系数不更新， 保 护该子带的目标语音成分； 第个子带的信号成分全在保护角外时 α,=1 , 该子带上的自适应滤 波器系数最快更新， 抑制该子带的噪声成分。 上述目标信号成分主要指每对麦克风的信号入 射角在保护角内的成分。

本发明的优选实施例通过才 居保护角内目标信号成分的多少获取自适应滤 波器的控制参 数， 并向在相应的子带内进行自适应降噪的自适应 滤波器输入该控制参数用于控制其更新速 度， 能够对宽频带内的噪声进行有效抑制的同时并 很好的保证语音质量， 提高全频带的信噪 比。

如图 10所示， 本发明实施例提供的一种多麦克风阵列噪声消 除装置， 包括：

子带分解单元 101 , 用于根据所述多麦克风阵列的每对麦克风构成 的不同间距的数量，把 全频带划分成相同数量的子带； 将不同间距的每对麦克风的信号分解到相应的 子带内， 其中， 间距越大的每对麦克风的信号其被分解到的子 带的频率越低；

自适应滤波器 102,用于对所述不同间距的每对麦克风在其相� �的子带内的分解信号进行 自适应降噪， 得到各个子带降噪后的信号；

子带合成单元 103 ,用于对所述各个子带降噪后的信号进行合成� �到所述多麦克风阵列在 全频带降噪后的信号。

具体地， 所述子带分解单元 101可以选择合适的低通、 带通和高通的滤波器对不同间距 的每对麦克风的信号分别进行滤波得到相应的 子带内的信号； 或者， 利用分析滤波器组将构 成不同间距的每对麦克风的信号分解到相应的 子带内。

相应地， 所述子带合成单元 103在所述子带分解单元 101选择合适的低通、 带通和高通 的滤波器分别对信号进行滤波得到相应的子带 内的分解信号时， 则釆用把各个子带降噪后的 信号直接相加的子带合成方法得到全频带降噪 后的信号； 所述子带合成单元 103在所述子带 分解单元 101利用分析滤波器组得到相应的子带内的分解 信号时， 则釆用相对应的综合滤波 器组对各个子带降噪后的信号进行合成的子带 合成方法得到全频带降噪后的信号。

并且优选地， 仍参见图 10, 本发明实施例的多麦克风阵列噪声消除装置还 包括： 降噪控制单元 104, 用于根据保护角内目标信号成分的多少获取自 适应滤波器的控制参 数， 并向在相应的子带内进行自适应降噪的所述自 适应滤波器 102输入所述控制参数。 其中， 所述目标信号成分主要指每对麦克风的信号入 射角在保护角内的成分。

进一步地， 参见图 11本发明实施例提供的降噪控制单元的一种结� ��示意图， 所述降噪控 制单元 104可以包括：

DFT模块 1041 , 用于对所述多麦克风阵列的每个麦克风的信号 做离散傅立叶变换转换到 频域；

时延计算模块 1042, 用于在频域上计算不同间距的每对麦克风信号 的相对延时； 方向计算模块 1043 , 用于根据所述相对延时和不同间距计算每对麦 克风的信号入射角； 以及，

控制参数获取模块 1044,用于统计所述每对麦克风的信号入射角在� ��护角内的成分多少， 根据统计结果换算出自适应滤波器的控制参数 。

一种实施例方式， 所述控制参数获取模块 1044可以为全频带控制参数获取模块， 用于统 计全频带内的每对麦克风的信号入射角在保护 角内的成分多少， 才艮据统计结果换算出全频带 统一的自适应滤波器的控制参数 α, 其中 0 < α < 1 , 并且在保护角内的成分越多 α越小， 自适 应滤波器更新越慢， 全是保护角内的成分时 α=0, 自适应滤波器不更新； 反之保护角外的成分 越多 α越大， 自适应滤波器更新越快， 全是保护角外的成分时 α=1 , 自适应滤波器最快更新。

另一种实施例方式， 所述控制参数获取模块 1044可以为子带控制参数获取模块， 用于分 别统计各个子带内的每对麦克风的信号入射角 在保护角内的成分多少， 根据统计结果换算出 各个子带各自的自适应滤波器的控制参数 α,· , 其中 0 < α,· < 1 , 表示子带， 并且信号入射角在 保护角内的成分越多 α,越小， 该子带的自适应滤波器更新越慢， 信号入射角全是保护角内的 成分时 α, =0, 该子带的自适应滤波器不更新， 反之信号入射角在保护角外的成分越多 α,越大， 该子带的自适应滤波器更新越快， 信号入射角全是保护角外的成分时 α,· =1 , 该子带的自适应 滤波器最快更新。

本发明的上述装置实施例中的各功能单元或模 块的具体工作方法可参见本发明的方法实 施例。 可以理解， 本发明实施例提供的多麦克风阵列噪声消除装 置可以由硬件逻辑或软件实 现， 装置中的各个功能单元或模块可以集成于一体 ， 也可以分离部署； 多个功能单元或模块 可以合并为一个单元， 也可以进一步拆分成多个子单元。

由此可知， 本发明实施例提供的多麦克风阵列噪声消除装 置， 利用了多麦克风阵列组成 的不同的麦克风间距， 把全频带分解成与不同间距数量相同数量的子 带， 通过子带分解单元 101将不同间距的每对麦克风的信号分解到相应 的子带内，然后由自适应滤波器 102将不同间 距的每对麦克风的信号在相应的子带内进行自 适应降噪， 得到各个子带降噪后的信号， 最后 由子带合成单元 103通过对各个子带降噪后的信号进行合成得到 全频带降噪后的信号， 从而 能够在宽带通信中有效地抑制全频带的噪声， 解决了现有技术中多麦克风阵列不能很好的进 行宽带噪声抑制， 无法适用于越来越普遍的宽带通信的问题， 达到了可以利用较少的麦克风 和较小尺度的麦克风阵列即可对宽频带内的噪 声进行有效抑制的目的。 并且优选地， 通过降噪控制单元 104根据保护角内目标信号成分的多少获取自适 应滤波 器的控制参数， 并向在相应的子带内进行自适应降噪的自适应 滤波器输入该控制参数用于控 制其更新速度， 能够对宽频带内的噪声进行有效抑制的同时并 很好的保证语音质量， 提高全 频带的信噪比。

如图 12所示， 本发明实施例还提供一种多麦克风阵列噪声消 除系统， 包括：

多麦克风阵列， 所述多麦克风阵列由三个或三个以上的等间距 或不等间距的麦克风组成； 和, 上述的本发明实施例的多麦克风阵列噪声消除 装置， 用于对所述多麦克风阵列釆集到的 信号进行降噪处理。

可以理解， 本发明上述实施例的技术方案适用于三个或三 个以上的麦克风组成的等间距 或不等间距的多麦克风阵列， 其中麦克风不限指向， 可以为单指向麦克风也可以为全指向麦 克风。 并且多麦克风阵列构成的不同麦克风间距的数 量越多， 全频带划分的子带越多越窄， 从而利用本发明提供的技术方案获得的降噪效 果越好。

下面釆用一个具体实施例对本发明的上述技术 方案做进一步说明。

参见图 2 , 四个麦克风 MIC 1、 MIC2、 MIC3、 MIC4组成一个等间距的麦克风阵列， 相邻 麦克风的间距 D=2cm, 使用者在图 3所示的应用场景中的 -45度与 45度间 （即 6>为 45度） 的 范围内说话。 四个麦克风以 = 16 Hz的釆样频率分别接收到信号 _{S l} 、 s ₂ 、 s ₃ 、 s ₄ 。 本发明的 处理过程参见图 6:

步骤 1 :这四路信号首先经过降噪控制单元在频域中� �计出信号的入射角从而计算出控制 参数 α以控制自适应滤波器更新。

具体实施： 对信号 _{S l} 、 s ₂ 、 s ₃ 、 s ₄ 做离散傅立叶变换： 首先对 s,进行分帧处理（ = l ~ 4 ), 每帧 N个釆样点， 或帧长 10ms ~ 32ms, 设第 m帧信号是 t ,.(w，"),其中 0≤ " < N, Q≤m。 相邻 两帧有 M个釆样点的混叠， 即当前帧的前 M个釆样点是前一帧的最后 M个釆样点， 每帧只有

L=N-M个釆样点的新数据。 因此第 m帧数据为 d _t (m, ) = (w * + ")。 本实施方案取帧长

N=512 , 即 32ms, 混叠 M=256 , 即 50%的混叠。 分帧处理后对每帧信号用窗函数 win(n)进行 加窗处理， 加窗后的数据为 ( ,《) = \¥ (《) * (^,«)。 窗函数可选择汉明窗， 汉宁窗等窗函 数， 本实施方案选取汉宁窗

加窗后的数据最后进行 DFT转换到频域

2

G _i {m,k)e' ^i<l>i{ - ^m ' ^k) -— *^ ,(m, ή)β' ^]2πΛΙΝ , 其中 0≤ ≤ 是频率子带， 是幅度， 是相位。 对延时： 计算信号 S,和 Sy的相对延时 13, 14。

计算信号入射角： 根据 S,和 Sy的相对延时计算信号入射角 获取控制参数： 根据全频带内的每对麦克风的信号入射角 (^=12, 13, 14)统计在保护 角内 [-45° ,45。 ]的成分得到自适应滤波器更新的控制参数 α, α是 0~1之间的数， 由频率成分 在保护角内的多少决定。 频率成分在保护角内的个数是 0时， α=1; 频率成分在保护角外的个 数为 0时， α=0。

步骤 2: _Sl 、 s ₂ 、 s ₃ 、 s ₄ 通过子带分解单元分解到高频信号 s _u 和 s ₂₁ , 中频信号 s ₁₂ 和 s ₃₂ , 氐频信号 s ₁₃ 和 s ₄₃ 。

具体实施： Si、 s ₂ 通过截止频率为 3kHz的高通滤波器得到高频信号 s _u 和 s ₂₁ ； Si、 s ₃ 通过 截止频率为 1kHz和 3kHz的带通通滤波器得到中频信号 s ₁₂ 和 s ₃₂ ; s ₄ 通过截止频率为 1kHz 的低通滤波器得到低频信号 s ₁₃ 和 s ₄₃ 。

步骤 3: s _u 和 s ₂₁ 经过由控制参数 α控制更新的时域自适应滤波器 H _l 得到降噪后的高频 成分 y 1； s i2^s ₃₂ 经过由控制参数 α控制更新的时域自适应滤波器 ¾ , 得到降噪后的中频成分 y ₂ ; sis和 s ₄₃ 经过由控制参数 α控制更新的时域自适应滤波器 ¾ , 得到降噪后的低频成分 y ₃ 。

具体实施： 自适应滤波器是一个阶长为 P (P> 1 ) 的 FIR滤波器， 滤波器 的权值是

= [ _w .(0), _Wj (l), ...,Wj(P- 1)] , 本实施方案 P=64。 Hy滤波的滤波结果是 y ) = - ( (0) * _S(j+l)J (n) + _Wj (\) * _S(j+l)J (n - 1) +… + (尸 - 1) * _S(j+l)J (n -P + \) 其中 ·=1,2,3,

y n)反馈回自适应滤波器 Hy进行滤波器权值 的更新： w, («) = vfj (n) + μ * yj (n) * s 其中 = — )， —尸 + ¹ )] ' 其更新速度/受参数 α的控制， 本实施方案/ = 0.3 * «。 当 a=l , 即信号中全是噪声成分， / = 0.3， 自适应滤波器快速收敛到 y (n)能量最小， 从而消除噪声。 当 a=0, 即信号中全是目标 语音成分， / = 0， 自适应滤波器停止更新， 从而语音成分不会被抵消， 输出 y n)中保留了语 音成分。 当 0<α<1时， 即麦克风釆集到的信号中同时有语音成分和噪 声成分， 这时自适应滤 波器更新速度由语音成分和噪声成分的多少来 控制， 以保证消除噪声的同时保留语音成分。

步骤 4: 高频信号 _yi , 中频信号 y ₂ 和低频信号 y ₃ 经过子带合成单元得到全频带降噪后的 信号 y。 本实施方案中把三个频带得到的降噪后信号相 加得到全频带信号：

= （w) + y ₂ (w) + y ₃ (w)。

需要说明的是， 本实施方案选取的保护角的保护范围是 -45° ~ 45°, 但在实际中可根据用 户的实际位置与需求做调整。 麦克风的数量也不限于四个， 只要麦克风数量> 3都适用， 并且 相邻的麦克风间距也不需要相等。 更多的麦克风和更多的麦克风的间距可以把信 号分解到更 多更窄的子带内进行更精细的自适应降噪处理 ， 从而获得更好的降噪效果。

另外可以理解， 本发明各实施例在各个子带进行自适应降噪处 理中， 可以利用时域自适 应滤波器降噪， 但不限于时域自适应滤波器， 也可利用频域或子带自适应滤波器降噪。 另外， 本发明可以使用低通， 带通和高通滤波器来进行子带分解和各子带成 分相加来进行子带合成， 也可使用更精确的子带分解和合成方法， 例如利用分析滤波器组和综合滤波器组的方式 来减 小子带分解和合成带来的信号失真。

最后需要说明是， 本发明实施例提供的多麦克风阵列噪声消除方 法、 装置及系统， 可以 应用在免提视频通话的场景中， 通过消除免提视频通话中存在的噪声， 回声和混响， 增强远 场语音， 从而达到全频带提高信噪比的效果， 使得免提通话更清晰流畅。

以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉 本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内， 可轻易想到变化或替换， 都应涵盖在本 发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为 准。