CN107910015A - 一种终端设备降噪方法及终端设备 - Google Patents

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CN107910015A CN201711318562.0A CN201711318562A CN107910015A CN 107910015 A CN107910015 A CN 107910015A CN 201711318562 A CN201711318562 A CN 201711318562A CN 107910015 A CN107910015 A CN 107910015A
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Abstract

本发明实施例涉及信号处理技术领域，公开了一种终端设备降噪方法及终端设备。本发明中，所述终端设备降噪方法包括：获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离；根据所述第二距离与所述第一距离，获取用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量；当所述特征量大于第一预设阈值，且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，输出降噪处理后的语音信号。本发明提供的终端设备降噪方法及终端设备能够针对性的对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。

Description

一种终端设备降噪方法及终端设备
技术领域
本发明实施例涉及信号处理技术领域，特别涉及一种终端设备降噪方法及终端设备。
背景技术
目前在终端设备中已经广泛使用双麦克风降噪功能以提高通话过程中的清晰度，其原理是在终端设备中设置两个麦克风，均用来拾取语音通话信号(包括用户语音信号和环境噪音信号)。在实际使用时，主麦克风拾取的语音通话信号要比副麦克风拾取的语音通话信号大很多，对主麦克风拾取的语音通话信号减去副麦克风拾取的语音通话信号使用，降低了通话过程中的噪声，使通话质量提高。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：只有当用户贴近主麦克风说话时主麦克风拾取的语音通话信号才会比副麦克风拾取的语音通话信号大很多，若偏离主麦克风较远说话会导致主麦克风拾取的语音通话信号和副麦克风拾取的语音通话信号差别不大，上述处理方法完全失效，没有必要对主麦克风拾取的语音通话信号再进行降噪处理。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种终端设备降噪方法及终端设备，使其能够针对性的对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种终端设备降噪方法，包括以下步骤：
获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离；根据所述第二距离与所述第一距离，获取用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量；当所述特征量大于第一预设阈值，且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，输出降噪处理后的语音信号。
本发明的实施方式还提供了一种终端设备，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上述终端设备降噪方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离，得到用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量，当所述特征量大于第一预设阈值且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，最后输出降噪处理后的语音信号。通过判断所述特征量与所述第一预设阈值的大小关系，使得所述终端设备在所述特征量大于所述第一预设阈值情况下对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。由于还需判断所述第二距离与所述第一距离的大小关系，进一步保证了所述终端设备还要在所述发声源距离所述主麦克风较近而距离所述副麦克风较远的情况下才对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，从而使所述终端设备能够针对性的对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，无需在任何情况下都会对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。
另外，所述特征量为所述第二距离与所述第一距离的比值。
另外，当所述特征量小于或等于所述第一预设阈值时，输出所述主麦克风拾取的语音信号。当特征量小于或等于第一预设阈值时，此时认为用户的嘴部离主麦克风是比较远的，这时候主麦克风和副麦克风拾取用户说的语音信号大小相差不大，直接使用主麦克风拾取的语音信号，避免了在降噪处理完全失效的情况下仍对主麦克风拾取的语音信号进行处理，降低了终端设备的功耗，提高了电池的续航能力。
另外，所述对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，具体包括：所述主麦克风拾取的语音信号与所述副麦克风拾取的语音信号作差，得到差值信号St；对所述差值信号St进行放大，将放大后的信号作为所述降噪处理后的语音信号。
另外，所述对所述差值信号St进行放大，具体包括：如果所述特征量大于第二预设阈值，则采用第一放大倍数对所述差值信号St进行放大；如果所述特征量小于或等于所述第二预设阈值，则采用第二放大倍数对所述差值信号St进行放大；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；所述第一放大倍数大于所述第二放大倍数。通过判断特征量与第一预设阈值以及第二预设阈值的大小关系，根据不同的情况对差值信号采用不同的放大倍数，使得终端设备在不同情况下对获取的语音信号进行对应的降噪处理方式，以达到最优的降噪效果。
另外，在所述对所述差值信号St进行放大前，还包括：根据所述主麦克风拾取的语音信号和所述副麦克风拾取的语音信号之间的信号强度差值，获取所述第一放大倍数和所述第二放大倍数。
另外，所述信号强度差值根据以下公式计算得到：Vc＝20Lg(c/a)，其中，a为所述第一距离，c为所述第二距离，Vc为所述信号强度差值。
另外，所述获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离，具体包括：获取所述终端设备与人脸的垂直距离，并将所述垂直距离作为所述第一距离；根据以下公式，计算所述第二距离：c2＝a2+b2，其中，所述c为所述第二距离，所述a为所述第一距离，所述b为所述主麦克风与所述副麦克风之间的直线距离。
另外，所述获取所述终端设备与人脸的垂直距离，具体为：通过设置于所述终端设备上的距离传感器，获取所述终端设备与人脸的垂直距离。通过距离传感器可以轻易测得终端设备与人脸的垂直距离，从而得到发声源与副麦克风的第二距离，极大的降低了降噪处理过程的复杂程度。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的一种终端设备降噪方法的流程图；
图2是根据本发明第二实施方式提供的一种终端设备降噪方法的流程图；
图3是根据本发明第三实施方式提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种终端设备降噪方法，本实施方式的核心在于：获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离；根据所述第二距离与所述第一距离，获取用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量；当所述特征量大于第一预设阈值，且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，输出降噪处理后的语音信号。通过判断所述特征量与所述第一预设阈值以及所述第二距离与所述第一距离的大小关系，使得所述终端设备能够针对性的对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，无需在任何情况下都会对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。下面对本实施方式的降噪方法的实施细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实施细节，并非实施本方案的必须。
本实施方式中的终端设备降噪方法如图1所示，具体包括：
S101：获取发声源与主麦克风的第一距离以及发声源与副麦克风的第二距离。
具体的说，在步骤S101中，可以通过超声波测距传感器、红外线测距传感器、激光测距传感器等距离传感器获取发声源与主麦克风的第一距离。下面以红外线测距距离传感器为例进行说明：在终端设备的中下部设置一个红外线测距传感器，红外线测距传感器利用红外信号测得终端设备离用户脸部的垂直距离，近似等于用户的嘴部到主麦克风的第一距离。因为红外线测距传感器和主麦克风在一个平面上，人的脸部和嘴部也在同一个平面，红外线测距传感器测试的为垂直距离，这种场景下机主的嘴部和主麦克风所在的平面也是垂直的。即翻译机离用户脸部的垂直距离约等于第一距离。
由于终端设备上主麦克风与副麦克风之间的距离为已知量，第一距离a、主麦克风与副麦克风之间的距离b以及第二距离c构成一个近似直角三角形，所以可以根据勾股定理c2＝a2+b2可以计算出第二距离的长度。可以理解的是，第二距离是大于第一距离的。
S102：根据第二距离与第一距离，获取用于表征第二距离与第一距离之间的距离差的特征量。
具体的说，在步骤S102中，特征量可以为第二距离与第一距离的比值，也可以为第二距离与第一距离，下面以特征量为第二距离与第一距离的比值举例进行说明：比值越大，表示发声源距离主麦克风越近，距离副麦克风越远；比值越小，表示发声源距离主麦克风越远，距离副麦克风越近。
S103：判断特征量是否大于第一预设阈值，若否，则执行步骤S104，若是，则执行步骤S105。
具体的说，在步骤S103中，第一预设阈值要根据实际终端设备以及终端设备的测试情况而定，以确保终端设备能够在满足用户需求的同时针对性的对主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，从而避免出现在需要进行降噪处理时没有进行降噪处理的情况。
S104：输出主麦克风拾取的语音信号。
具体的说，在步骤S104中，当特征量小于或等于第一预设阈值时，此时认为用户的嘴部离主麦克风是比较远的，这时候主麦克风和副麦克风拾取用户说的语音信号大小相差不大，这时候不能做双麦克风降噪处理，处理器不使用副麦克风采集到的音频数据，直接使用主麦克风拾取的语音信号。避免了在降噪处理完全失效的情况下仍对主麦克风拾取的语音信号进行处理，降低了终端设备的功耗，提高了电池的续航能力。
在现有技术中，终端设备通常为手机，手机具有A、B两个性能相同的电容式麦克风，其中A是主话筒，用于拾取通话的语音，话筒B是背景声拾音话筒，它通常安装在手机话筒的背面，并且远离A话筒，两个话筒在内部有主板隔离。正常语音通话时，嘴巴靠近话筒A，它产生较大的音频信号Va，与此同时，话筒B多多少少也会得到一些语音信号Vb，但它要比A小得多，这两个信号输入话筒处理器，其输入端是个差分放大器，也就是把两路信号相减后再放大，于是得到的信号是Vm＝Va-Vb。如果在使用环境中有背景噪音，因为音源是远离手机的，所以到达手机的两个话筒时声波的强度几乎是一样的，也就是Va≈Vb，于是对于背景噪音，两个话筒虽然是都拾取了，但Vm＝Va-Vb≈0从上面的分析可以看出，这样的设计可以有效地抵御手机周边的环境噪声干扰，大大提高正常通话的清晰度。
而在本发明的实施方式中，终端设备可以为翻译机，翻译机不同于手机，用户在使用翻译机的时候，最多的场景是用户的脸部正对着翻译机说话，但是脸部到翻译机的距离是随机的。当机器靠近脸部的时候双麦克风降噪是有效果的，如果距离机器距离脸部较远时这种降噪处理就完全失效了。本实施方式通过检测翻译机和人脸的距离，再根据检测的距离配合不同的处理方式对拾取的语音信号进行处理，使得不会因用户距离翻译机较远而导致输出的语音信号效果不好。
S105：根据主麦克风拾取的语音信号及副麦克风拾取的语音信号，对主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。
具体的说，在步骤S105中，让终端设备安装两个麦克风，再通过技术处理，将外界的噪声消除，从而使听筒声音非常干净。这种设计也是来自于“声波叠加互抵”的原理，由于声音的传播是通过介质的振动来实现的，波与波之间的波形如果呈反相，则在理论条件下会抵消。
S106：输出降噪处理后的语音信号。
与现有技术相比，本发明实施方式通过获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离，得到用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量，当所述特征量大于第一预设阈值且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，最后输出降噪处理后的语音信号。通过判断所述特征量与所述第一预设阈值的大小关系，使得所述终端设备在所述特征量大于所述第一预设阈值情况下对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。由于还需判断所述第二距离与所述第一距离的大小关系，进一步保证了所述终端设备还要在所述发声源距离所述主麦克风较近而距离所述副麦克风较远的情况下才对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，从而使所述终端设备能够针对性的对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，无需在任何情况下均会对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。
本发明的第二实施方式涉及一种终端设备降噪方法。第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：本发明第二实施方式中，对主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理具体包括：对主麦克风拾取的语音信号与所述副麦克风拾取的语音信号作差，得到差值信号St，再根据不同情况采用对应的放大倍数对差值信号St进行放大，通过此种对语音信号的处理方式使得终端设备在不同情况下能够对获取的语音信号进行对应的降噪处理方式，以达到最优的降噪效果。本实施方式中的终端设备降噪方法如图2所示，具体包括：
S201：获取发声源与主麦克风的第一距离以及发声源与副麦克风的第二距离。
S202：根据第二距离与第一距离，获取用于表征第二距离与第一距离之间的距离差的特征量。
S203：判断特征量是否大于第一预设阈值，若否，则执行步骤S204，若是，则执行步骤S205。
S204：输出主麦克风拾取的语音信号。
本发明第二实施方式中步骤S201至步骤S204分别与第一实施方式中步骤S101至步骤S104大致相同，为避免重复在此不再赘述。
S205：对主麦克风拾取的语音信号与副麦克风拾取的语音信号作差，得到差值信号St。
S206：判断特征量是否大于第二预设阈值，若是，则执行步骤S207，若否，则执行步骤S208。
S207：采用第一放大倍数对差值信号St进行放大。
S208：采用第二放大倍数对所述差值信号St进行放大。
具体的说，在步骤S206至步骤S208中，第二预设阈值要根据实际终端设备以及终端设备的测试情况而定，且第二预设阈值大于第一预设阈值，以确保终端设备能够顺利对差值信号St进行放大处理。当特征量大于第二预设阈值时，此时认为用户的嘴巴是很贴近主麦克风的，采用第一放大倍数对差值信号St进行放大，当特征量小于第二预设阈值且大于第一预设阈值时，此时用户嘴部没有贴近主麦克风，但是离的也不是特别远，可以采用第二放大倍数对所述差值信号St进行放大，且第二放大倍数小于第以放大倍数。通过判断特征量与第一预设阈值以及第二预设阈值的大小关系，根据不同的情况对差值信号St采用不同的放大倍数，使得终端设备在不同情况下能够对获取的语音信号进行对应的降噪处理方式，以达到最优的降噪效果。
值得一提的是，在本实施方式中，根据主麦克风拾取的语音信号和副麦克风拾取的语音信号之间的信号强度差值，获取所述第一放大倍数和所述第二放大倍数。语音信号之间的信号强度差值根据以下公式计算得到：Vc＝20Lg(c/a)，其中，a为所述第一距离，c为所述第二距离，Vc为所述信号强度差值。通过比较简单的运算，就实现了对语音信号的降噪处理，相比于传统的谱相相减中端点检测算法，大大降低了算法的复杂程度。
S209：输出降噪处理后的语音信号。
为了便于理解，下面对本实施方式的核心思想进行具体说明，本实施方式旨在根据第一距离a和第二距离c的比值大小分下面三种情况对主麦克风拾取的语音信号和副麦克风拾取的语音信号进行处理：
当c的距离大于n(相当于本实施方式中的第二预设阈值)倍a的距离时候，即c/a>n。此时认为用户的嘴部是很贴近主麦克风的，采用第一放大倍数对差值信号St进行放大处理。
当c的距离小于m(相当于本实施方式中的第一预设阈值)倍a的距离时候，即c/a<m。此时认为用户的嘴部离主主麦克风是比较远的，这时候主麦克风和副麦克风拾取用户说的语音信号大小相差不大，这时候不能做双麦克风降噪处理，处理器不使用副麦克风采集到的音频数据，直接使用主麦克风拾取的语音信
当c的距离大于m倍a的距离且小于n倍的a的距离的时候。即m<c/a<n。此时用户嘴部没有贴近主麦克风，但是离的也不是特别远，可以做一定的降噪处理，即采用第二放大倍数对差值信号St进行放大处理。
与现有技术相比，本发明实施方式通过获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离，得到用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量，当所述特征量大于第一预设阈值且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，最后输出降噪处理后的语音信号。通过判断所述特征量与所述第一预设阈值的大小关系，使得所述终端设备在所述特征量大于所述第一预设阈值情况下对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。由于还需判断所述第二距离与所述第一距离的大小关系，进一步保证了所述终端设备还要在所述发声源距离所述主麦克风较近而距离所述副麦克风较远的情况下才对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，从而使所述终端设备能够针对性的对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，无需在任何情况下均会对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第三实施方式涉及一种终端设备，如图3所示，包括：
至少一个处理器301；以及，
与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，
存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行如第一或第二实施方式中的终端设备降噪的方法。
其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。
处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，***接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种终端设备降噪方法，其特征在于，包括：
获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离；
根据所述第二距离与所述第一距离，获取用于表征所述第二距离与所述第一距离之间的距离差的特征量；
当所述特征量大于第一预设阈值，且所述第二距离大于所述第一距离时，根据所述主麦克风拾取的语音信号及所述副麦克风拾取的语音信号，对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，输出降噪处理后的语音信号。
2.根据权利要求1所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，所述特征量为所述第二距离与所述第一距离的比值。
3.根据权利要求1所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，还包括：
当所述特征量小于或等于所述第一预设阈值时，输出所述主麦克风拾取的语音信号。
4.根据权利要求1所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，所述对所述主麦克风拾取的语音信号进行降噪处理，具体包括：
所述主麦克风拾取的语音信号与所述副麦克风拾取的语音信号作差，得到差值信号St；
对所述差值信号St进行放大，将放大后的信号作为所述降噪处理后的语音信号。
5.根据权利要求4所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，所述对所述差值信号St进行放大，具体包括：
如果所述特征量大于第二预设阈值，则采用第一放大倍数对所述差值信号St进行放大；
如果所述特征量小于或等于所述第二预设阈值，则采用第二放大倍数对所述差值信号St进行放大；
其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；所述第一放大倍数大于所述第二放大倍数。
6.根据权利要求5所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，在所述对所述差值信号St进行放大前，还包括：
根据所述主麦克风拾取的语音信号和所述副麦克风拾取的语音信号之间的信号强度差值，获取所述第一放大倍数和所述第二放大倍数。
7.根据权利要求6所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，所述信号强度差值根据以下公式计算得到：
Vc＝20Lg(c/a)
其中，a为所述第一距离，c为所述第二距离，Vc为所述信号强度差值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，所述获取发声源与主麦克风的第一距离以及所述发声源与副麦克风的第二距离，具体包括：
获取所述终端设备与人脸的垂直距离，并将所述垂直距离作为所述第一距离；
根据以下公式，计算所述第二距离：
c2＝a2+b2
其中，所述c为所述第二距离，所述a为所述第一距离，所述b为所述主麦克风与所述副麦克风之间的直线距离。
9.根据权利要求8所述的一种终端设备降噪方法，其特征在于，所述获取所述终端设备与人脸的垂直距离，具体为：通过设置于所述终端设备上的距离传感器，获取所述终端设备与人脸的垂直距离。
10.一种终端设备，其特征在于，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如权利要求1至9中任一项所述的终端设备降噪方法。
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