CN113573205B - 信号处理方法、设备及计算机存储介质 - Google Patents

信号处理方法、设备及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种信号处理方法、装置、电子设备及计算机存储介质，其中，信号处理方法包括：获取目标设备的至少一个频段的单频信号；确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。根据单频信号的失真参数可以确定谐波信号中的失真频段，对失真频段进行增益补偿可以提高谐波信号的质量，而且因为是针对失真较为严重的频段进行增益补偿，使得补偿效果更好。

Description

信号处理方法、设备及计算机存储介质
技术领域
本发明实施例涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种信号处理方法、设备及计算机存储介质。
背景技术
谐波是包含多种频率成分的波，通常，由于放大器不能对所有频率的信号进行放大，所以一个非正弦波经过放大处理后，其谐波成份发生了改变，就会导致谐波失真。例如，对于音箱，电信号因为谐波失真在转换为声音信号时，声音质量就会降低；又如，利用电磁波传输数据，电信号因为谐波失真在转换为电磁波时，电磁波就会收到影响，导致传输的数据不准确，因此，谐波失真会影响信号质量。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种业务对象切换方案，以解决上述部分或全部问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种信号处理方法，包括：获取目标设备的至少一个频段的单频信号；确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种信号处理设备，包括：获取模块，用于获取目标设备的至少一个频段的单频信号；失真参数模块，用于确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；确定模块，用于根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；补偿模块，用于根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，处理器、存储器和通信接口通过通信总线完成相互间的通信；存储器用于存放至少一程序，程序使处理器执行如第一方面的信号处理方法对应的操作。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面的信号处理方法。
根据本发明实施例提供的信号处理方法，获取目标设备的至少一个频段的单频信号；确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。根据单频信号的失真参数可以确定谐波信号中的失真频段，对失真频段进行增益补偿可以提高谐波信号的质量，而且因为是针对失真较为严重的频段进行增益补偿，使得补偿效果更好。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本申请实施例一提供的一种智能音箱应用场景示意图；
图1b为本申请实施例一提供的一种智能手机应用场景示意图；
图1c为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的原理示意图；
图2为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的流程图；
图2a为本申请实施例一提供的一种频率成分强度示意图；
图3为本申请实施例二提供的一种信号处理方法的流程图；
图3a为本申请实施例二提供的一种信号处理方法的逻辑图；
图3b为本申请实施例二提供的一种至少一个频段的信号示意图；
图3c为本申请实施例二提供的另一种至少一个频段的信号示意图；
图3d为本申请实施例二提供的另一种信号处理方法的逻辑图；
图4为本申请实施例三提供的一种信号处理方法的流程图；
图4a为本申请实施例三提供的一种信号处理方法的场景示意图；
图5为本申请实施例三提供的一种信号处理设备的结构图；
图6为本申请实施例三提供的另一种信号处理设备的结构图；
图7为本申请实施例四提供的一种电子设备的结构图；
图8为本申请实施例四提供的另一种电子设备的结构图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。本申请中各个实施例中的描述可以互相支持，互相解释说明。
实施例一
本申请实施例一提供一种信号处理方法，为了便于理解，对信号处理方法的应用场景进行说明，如图1a所示，图1a为本申请实施例一提供的一种智能音箱应用场景示意图，当然，图1a只是示例性说明，并不代表本申请所提供的信号处理方法只能应用于此。
参照图1a所示，智能音箱具有采集声音信号和播放声音的功能，用户可以对智能音箱通过语音进行控制，而且智能音箱通过网络接口与云端连接，可以接收云端从网络上获取的音频资源进行播放。
云端可以对智能音箱或智能手机提供各种网络服务，云端可以是服务器，或者云端也可以是一个服务器组，本发明对此不作限制。需要说明的是，本申请中，网络服务可以通过例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网或者它们的组合。
例如，智能音箱可以播放歌曲、相声、戏曲、电台广播等，需要说明的是，随着科技的发展，智能音箱已经不局限于播放声音，一些智能音箱也带有显示屏，能够显示图像和视频，也就是智能音箱从云端获取视频和图像资源并进行播放，智能音箱也可以成为智能语音助手或者语音精灵等，以上只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。
在用户通过语音对智能音箱进行控制时，智能音箱接收用户的声音信号，然后，对声音信号进行识别，并根据识别结果生成控制指令，根据控制指令播放音频、图像、视频等。此处分别对用户唤醒智能音箱以及智能音箱播放声音这两种情况为例进行说明：在第一种情况中，智能音箱接收用户的声音信号，将声音信号转换为电信号，在转换为电信号后，因为谐波失真，使得电信号发生变化，可能会导致对用户的声音识别不够准确，这就会影响智能音箱的唤醒率；在第二种情况中，智能音箱从云端获取音频数据后，要将电信号转换为声音信号，而电信号因为谐波失真，在转换为声音信号后，声音质量就会降低。本申请提供的信号处理方法，就是对电信号(也就是谐波信号)失真频段的信号进行增益补偿，提高声音质量。
图1b为本申请实施例一提供的一种智能手机应用场景示意图，图1b 中，用户A使用智能手机a，用户B使用智能手机b，用户A和用户B通过互联网进行网络通话，此时，智能手机a将用户A的声音信号转换为电信号，并通过互联网传输至智能手机b，智能手机b将接收到的电信号转换为声音信号进行播放，同时，智能手机b也执行和智能手机a同样的操作，这就使得用户A和用户B可以进行网络通话。但是，智能手机a和智能手机b在电信号处理过程中，因为谐波失真，就会导致转换的声音信号发生变化，影响通话质量。例如，智能手机a采集用户A的声音信号，转换为电信号后，因为谐波失真可能导致电信号发生变化，而传输至智能手机b后，智能手机b 因为谐波失真，将电信号转化为声音信号播放给用户B时，又一次影响了信号质量，这就导致播放给用户B的声音信号与采集到的用户A的声音信号发生了很大变化，影响信号质量，从而影响通话质量。
本申请实施例一提供的信号处理方法，可以应用于上述图1a和图1b 所示的应用场景，但是，这并不代表本申请实施例一所提供的信号处理方法只能应用于图1a和图1b所示的应用场景，图1a和图1b只是示例性说明，本申请实施例一所提供的信号处理方法可以应用于很多涉及电信号处理的场景中。参照图1c所示，图1c为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的原理示意图，该方法可以应用于电子设备，例如智能音箱、智能手机、个人计算机(英文：Personal Computer，PC)、平板电脑等等，如图1c所示，信号处理方法包括两个阶段，第一个阶段是检测阶段，通过扬声器播放至少一个频段的单频信号，可以是一个频段对应一个单频信号，需要说明的是，单频信号可以一个一个播放，这样，通过麦克风可以在不同时段分别采集到不同频段的单频信号，对每个单频信号确定其失真参数，一个单频信号的失真参数表示了该单频信号的失真程度，因为一个单频信号对应一个频段，所以，单频信号的失真参数也表示了该单频信号对应频段的信号的失真程度，这样就可以确定各频段的信号的失真程度，因为谐波失真是电子设备自身***引起的，所以一个电子设备在一个频段的失真程度是一致的，可以述至少一个频段的单频信号中失真参数大于预设阈值的单频信号对应的频段确定为失真频段，在根据失真参数确定出失真频段后，检测阶段结束。第二个阶段是补偿阶段，检测到失真频段后，在电子设备之后处理电信号的过程中，就可以对失真频段的信号进行增益补偿。例如，电子设备可以从云端获取音频数据，电子设备接收到的是承载了音频数据的电信号，该电信号是谐波信号，对谐波信号进行滤波处理，将谐波信号拆分为多个频段的信号，根据第一阶段检测到的失真频段，将失真频段的信号进行增益补偿，需要说明的是，失真频段可以是一个频段或多个频段，本申请对此不作限制，增益补偿结束后，将增益补偿后的多个频段的信号进行融合，并转换为声音信号播放。
当然，图1c只是为了方便理解进行的原理说明，并不代表本申请局限于此，结合图1c的原理说明，图2为本申请实施例一提供的一种信号处理方法的流程图，该方法可以应用于电子设备，电子设备可以是智能音箱，语音助手、智能手机、平板电脑等，参照图2所示，该信号处理方法包括以下步骤：
步骤201、获取目标设备的至少一个频段的单频信号。
可选地，一个频段可以对应一个单频信号。例如，第一单频信号对应第一频段，第一单频信号的频率范围就是第一频段，同理，第二单频信号对应第二频段，也就是表示第二单品信号的频率范围是第二频段。每个频段的频率宽度可以相同或者不同，频率宽度即为频段的最高频率减去最低频率的差值。
目标设备是待检测失真频段的设备，目标设备可以是电子设备，也可以是与电子设备能够进行数据传输的设备。需要说明的是，目标设备可以是具有电信号处理功能的设备，例如，目标设备可以是包括声音采集和声音播放功能的设备；又如，目标设备可以是具有处理谐波信号功能的设备，谐波信号也是一种电信号。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。
需要说明的是，步骤201可以根据用户操作触发，例如，获取目标设备的至少一个频段的单频信号，包括：触发预设的交互操作，获取目标设备的至少一个频段的单频信号。可选地，在一种实施例中，预设的交互操作包括对目标设备的音量放大或缩小的交互操作，获取目标设备的至少一个频段的单频信号，包括：根据对目标设备的音量放大或缩小的交互操作，触发获取目标设备的至少一个频段的单频信号。在对目标设备的音量进行放大或缩小的交互操作时，可能是用户听不清或者不喜欢当前播放声音的音质，例如，用户听不清，对音量进行放大；又如，用户不喜欢听，对音量进行缩小；这些都可以触发电子设备对谐波信号执行检测并进行增益补偿。当然，也可以是用户在进行多次放大或缩小的交互操作后触发，例如，在预设时段内对目标设备的音量进行放大或缩小的交互操作超过预设次数时，触发获取目标设备的至少一个频段的单频信号。预设时段可以是1分钟、2分钟或者5分钟等，本申请对此不作限制，预设次数可以是5次，10次等，例如，在1分钟内对音量进行放大或缩小的交互操作超过5次，则触发获取目标设备的至少一个频段的单频信号。交互操作可以包括触摸式操作、语音控制操作、手势控制操作等，本申请对此不作限制，只要能够实现用户与电子设备之间的交互即可。在用户进行交互操作时，说明用户对当前声音不满意，此时触发执行谐波信号的增益补偿，更符合用户需求，提高用户体验。
对于单频信号的获取，可以有多种实现方式，此处，列举两种具体的实现方式进行说明，当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。
例如，在第一种实现方式中，目标设备可以是电子设备，获取至少一个单频信号，包括：
按照预先设定的至少一个频段，分别播放各频段的声音信号；分别对各频段的声音信号进行采集得到至少一个频段的单频信号。即电子设备分别播放各频段的声音信号，并进行采集得到至少一个频段的单频信号，电子设备自身完成对单频信号的采集，这样，避免了在目标设备将电信号传输至电子设备的过程中，因为信号损失影响采集到的信号质量，在后续确定单频信号的失真参数时，导致失真参数不够准确。电子设备自身播放的声音信号所采集到的单频信号，可以较为准确地体现电子设备的谐波失真情况，计算出较为准确的失真参数，不借助外部声学设备，使电子设备的谐波失真一次性就可以测量得到。
又如，在第二种实现方式中，目标设备不是电子设备，获取至少一个单频信号，包括：接收目标设备分别传输的至少一个频段的单频信号。
虽然单频信号从目标设备传输到电子设备，可能会产生质量损失，但在传输质量较好的情况下，可以在一定程度上测量出目标设备的失真情况，也就是电子设备可以测量其他设备的谐波失真情况。
步骤202、确定单频信号的失真参数。
失真参数用于表示单频信号的失真程度。因为单频信号与频段是对应的，因此，单频信号的失真参数也可以用于表示该单频信号对应的频段的失真程度，也可以说是表示谐波信号中，该单频信号对应的频段的失真程度。对各单频信号进行检测，即可确定出各单频信号的失真参数，因为有至少一个单频信号，就确定出对应的至少一个失真参数。
可选地，在一种实现方式中，确定单频信号的失真参数，包括：
计算单频信号所包含的至少一个频率成分的强度；根据至少一个频率成分的强度计算单频信号的失真参数。
此处，对频率成分强度进行说明，一个单频信号的频段，指的是其主要频率成分所在的频段，但单频信号并不只是包含一个主要频率成分的信号，还可能因为谐波失真而包含其频段之外的次要频率成分的信号，即一个单频信号，包含对应的频段的信号(即主要频率成分的信号)，还包括对应的频段之外的次要频率成分(即谐波失真产生的谐波频率信号)的信号。如图2a 所示，图2a为本申请实施例一提供的一种频率成分强度示意图，图2a中示出了3个频率成分，其中，成分强度最大的频率为主要频率成分，即单频信号对应的频段，其余两个频率成分的强度较低。当然，图2a只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。例如，单频信号对应的频段为200Hz到400Hz，但是，在单频信号的采集过程、处理过程中，因为谐波失真，会产生200Hz 到400Hz这一频段之外的信号，例如，600Hz的信号，800Hz的信号，因此，单频信号不仅仅是包含其对应频段的信号，还包含其对应频段之外的信号，单频信号所对应的频段指的是单频信号主要频率成分所在的频段。
可选地，在另一种实现方式中，确定所述单频信号的失真参数，包括：
确定单频信号所包含的至少一个频率成分的强度，向云端发送所述至少一个频率成分的强度，以使云端根据至少一个频率成分的强度计算单频信号的失真参数；接收云端发送的单频信号的失真参数。云端计算失真参数，可以减小电子设备的运算量。
步骤203、根据失真参数在至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号。
可选地，在一种实现方式中，根据失真参数在至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号，包括：
将至少一个频段的单频信号中失真参数大于预设阈值的单频信号确定为失真单频信号。
因为单频信号与频段对应，因此，单频信号的失真参数也表示了该单频信号对应的频段的失真程度，因此，可以根据失真参数在至少一个频段中确定出失真频段。
步骤204、根据失真单频信号的频段对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。
谐波信号包含至少两个频段，至少两个频段包含失真频段。需要说明的是，在本申请中，失真频段指的是失真单频信号的频段，在一种可选的实现方式中，该方法还包括：获取目标设备的谐波信号，并根据失真单频信号的频段对谐波信号进行滤波得到谐波信号中对应的失真频段的信号。对谐波信号进行滤波后，即可得到至少两个的频段的信号，对其中失真频段的信号进行增益补偿，就有针对性地减少了失真频段的信号强度，减少了谐波失真的影响，而且也不会影响其他频段的信号，提高了信号质量。例如，如果是用户对智能音箱进行唤醒，因为声音信号转换为电信号后，对电信号进行增益补偿，减小谐波失真的影响，提高声音识别的准确率，提高了唤醒率；又如，如果是电子设备对音频数据进行播放，在播放前对谐波信号进行增益补偿，减小谐波失真的影响，播放出的声音质量更高。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。
可选地，在一种实现方式中，根据失真单频信号的频段对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿，包括：根据失真单频信号对应的增益参数对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。
例如，根据增益参数减小失真频段的信号的强度，也可以说是根据增益参数减小失真频段的信号的振幅，对失真频段进行增益补偿，抑制了谐波失真的影响，可选地，失真单频信号对应的增益参数为预设参数与失真单频信号的失真参数的比值。当然，此处只是示例性说明，失真单频信号对应的增益参数能够对失真单频信号对应的谐波信号中失真频段的信号进行抑制即可。
此处列举两种实现方式具体说明如何进行增益补偿：
可选地，在第一种实现方式中，根据失真单频信号的频段对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿，包括：计算预设参数与失真单频信号的失真参数的比值作为失真单频信号对应的增益参数，根据失真单频信号对应的增益参数对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。失真单频信号对应的增益参数即为失真单频信号对应的失真频段的增益参数，需要说明的是，该预设参数可以是用于判断信号是否失真的一个阈值，例如，预设参数等于预设阈值，或者，预设参数可以是用于进行增益补偿的一个阈值。如果失真参数小于或等于预设参数，说明该频段谐波失真较小，不需要抑制；如果失真参数大于预设参数，说明该频段谐波失真较大，需要进行抑制，此时，预设参数与失真参数的比值小于1，该频段的信号强度就会减小，谐波失真越大，比值越小，信号强度减小得就越厉害，谐波失真就越能够得到抑制。
可选地，在第二种实现方式中，根据失真单频信号的频段对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿，包括：向云端发送请求信息，请求信息用于请求对失真频段的信号进行增益补偿；接收云端发送的失真单频信号对应的增益参数；根据失真单频信号对应的增益参数对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。向云端发送请求信息，由云端计算失真单频信号对应的增益参数，减小了电子设备本地的运算量。
根据本发明实施例提供的信号处理方法，获取目标设备的至少一个频段的单频信号；确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。根据单频信号的失真参数可以确定谐波信号中的失真频段，对失真频段进行增益补偿可以提高谐波信号的质量，而且因为是针对失真较为严重的频段进行增益补偿，使得补偿效果更好。
实施例二
结合上述实施例一中的描述，本申请实施例二提供一种信号处理方法，本实施例中，该方法可以应用于如智能音箱，智能语音助手等电子设备，当然，本实施例以智能音箱为例进行说明，并不代表本申请局限于此。如图3 所示，图3为本申请实施例二提供的一种信号处理方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤301、按照预先设定的至少一个频段，通过扬声器分别播放各频段的声音信号。
需要说明的是，不同频段的声音信号在不同的时间段播放，例如，预先设定了3个频段，分别在3个时段内播放这3个频段的声音信号，第1分钟播放第1个频段的声音信号，第2分钟播放第2个频段的声音信号，第3 分钟播放第3个频段的声音信号。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。频段的数量可以有更多，例如，5个频段，10个频段等，频段数量根据智能音箱的自身的电信号特性确定。
示例性的，针对0Hz-2000Hz做区间划分，可以等间距划分，也可以非等间距划分。例如，等间距划分，可以分为[0,400)，[400,800)，[800,1200)， [1200,1600)，[1600,2000)；又如，也可做非等间距划分，低频划分间距较小，越往高频间距越大，可以分为[0,200)，[200,400)，[400,800)，[800,1400)，
[1400,2000)；当然，以上均为示例性说明，并不代表本申请局限于此。
步骤302、通过麦克风采集至少一个频段的声音信号得到对应的至少一个单频信号。
具体地，可以通过麦克风在不同时段分别采集至少一个频段的声音信号，采集声音信号的过程中，将声音信号转换为电信号，即单频信号。需要说明的是，一个单频信号对应一个频段，但采集到的单频信号不只是包含其对应频段的信号，还可能包含对应频段之外的信号，上述实施例一中已经进行详细阐述，此处不再赘述。
步骤301和步骤302中，麦克风和扬声器均属于智能音箱的一部分，当然，麦克风和扬声器可以是设置于智能音箱主体之上的，也可以是通过网络接口或外设接口连接的，其具体的表现形式本申请不做限制。
步骤303、计算单频信号的失真参数。
可选的，失真参数表示单频信号中次要频率成分的强度之和与主要频率成分的强度的比值，次要频率成分即为谐波失真产生的谐波频率成分。
此处，列举一个具体示例进行说明，可以采用傅里叶变换计算单频信号的失真参数。例如，在某一时段，通过扬声器播放某一频段的声音信号，利用麦克风采集到对应的单频信号，该单频信号中除了包含对应频段的主要频率成分，用f表示该频段的主要频率，单频信号还包含多个谐波如f×2、f×3、 f×4等频率成分，为了分别计算上述频率成分强度，对单频信号做傅里叶变换得到频域数据，使用频域数据即可计算得到f对应的频率成分强度H(f)，以及谐波对应频率成分强度为H(nf)，n为大于1的整数，失真参数THD_Val 可以通过公式一计算：
Figure BDA0002474203120000121
其中，THD_Val表示失真参数，n为[n,N]之间的整数，N为谐波数量。
步骤304、根据失真参数在至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号。
如果失真参数大于预设阈值，即THD_Val>THD_THRE，则确定单频信号为失真单频信号，失真单频信号对应的频段为失真频段，表明主要频率成分的频点f处谐波失真较大，需要进行抑制；如果失真参数小于或等于预设阈值，即THD_Val≤THD_THRE，则单频信号不属于失真单频信号，单频信号对应的频段不是失真频段，表明主要频率成分的频点f处谐波失真较小，不需要进行抑制。其中，THD_THRE表示预设阈值。
步骤305、向云端发送请求信息。
请求信息用于请求对失真频段的信号进行增益补偿。云端可以根据请求信息计算失真单频信号的失真参数。该请求信息可以包括失真单频信号的失真参数。当然，也可以是电子设备计算失真单频信号的增益参数。
可选地，可以计算预设参数与失真单频信号的失真参数的比值作为失真单频信号对应的增益参数。
失真单频信号对应的增益参数即为对应的失真频段的信号在进行增益补偿时所使用的增益参数，也可以称为失真单频信号对应的失真频段的增益参数。
本实施例中，失真参数即为步骤303中的预设阈值。增益参数可以通过公式二计算：
Figure BDA0002474203120000131
其中，THD_Val表示失真参数，THD_THRE表示预设参数(即预设阈值)，gain_x表示增益参数。需要说明的是，可以只计算失真频段的增益参数，也可以计算每个频段的增益参数，本申请对此不作限制。
步骤306、接收云端发送的失真单频信号对应的增益参数。
可选地，一个失真频段对应一个增益参数，如果失真频段有多个，则需要分别根据每个失真频段的增益参数对失真频段的信号进行增益补偿。也可以对所有频段都进行增益补偿，例如，可以将不需要增益补偿的频段的增益参数都设置为1；又如，可以计算所有频段的增益参数，分别对各频段的信号进行增益补偿。
步骤307、根据增益参数对失真频段的信号进行增益补偿。
对失真频段的信号进行增益补偿，也可以说是对失真频段的信号进行抑制，此处，列举两种实现方式对增益补偿进行说明。
可选地，在第一种实现方式中，可以通过带通滤波器组对谐波信号进行滤波处理得到至少一个频段的音频数据(即至少一个频段的信号)。如图 3a所示，图3a为本申请实施例二提供的一种信号处理方法的逻辑图，图3a 中，扬声器播放声音信号，麦克风采集声音信号并得到单频信号，对单频信号计算失真参数，并计算增益参数，谐波信号通过带通滤波器分为多个频段的信号，利用增益参数对多个的频段的信号进行增益补偿，然后合并得到待输出的音频信号。带通滤波器可以包括低通滤波器(英文：Low Pass Filter， LPF)，伯克利封包过滤器(英文：Berkeley Packet Filter，BPF)以及高通滤波器(英文：High PassFilter，HPF)中的至少一项，需要说明的是，此处，至少一个频段的音频数据与步骤301中至少一个频段的声音信号，其划分的频段是对应的，例如，步骤301中，分为[0,400)，[400,800)，[800,1200)， [1200,1600)，[1600,2000)这5个频段，则此处，至少一个频段的音频数据也分为[0,400)，[400,800)，[800,1200)，[1200,1600)，[1600,2000)这5个频段。
用data_out表示谐波信号，该谐波信号即为待输出的语音信号，谐波信号可以用公式三表示：
Figure BDA0002474203120000141
其中，m为[1,M]之内的整数，M为频段的数量，dana_band(m)表示第 m个频段的音频数据。
增益补偿后的谐波信号(即增益补偿后的待输出音频数据)可以表示为data_out_eq，可以通过公式四表示：
Figure BDA0002474203120000142
其中，gain(m)表示第m个频段的信号的增益参数。
如图3b所示，图3b为本申请实施例二提供的一种至少一个频段的信号示意图。图3b中，band1表示第1个频段的信号(即第1个频段的音频数据)，band2表示第2个频段的信号，band3表示第3个频段的信号，以此类推，bandM表示第M个频段的信号，其中，横坐标表示频率，纵坐标表示强度。例如，计算得到band3，即第3个频段的信号谐波失真比较严重，计算第3个频段的增益参数，然后对第3个频段的信号进行增益补偿，可以是根据公式四，将第3个频段的音频数据乘以第3个频段的增益参数，对第3个频段的信号进行抑制，使得第3个频段的信号强度降低，减少谐波失真对整体谐波信号(即待输出音频数据)的影响。如图3c所示，图3c为本申请实施例二提供的另一种至少一个频段的信号示意图。图3c中，第3个频段的信号强度低于其他频段的信号强度，当然，结合图3b和图3c，此处只是示例性说明增益补偿的效果，并不代表本申请局限于此。
可选地，在第二种实现方式中，如图3d所示，图3d为本申请实施例二提供的另一种信号处理方法的逻辑图，在计算得到失真参数后，可获取到需要抑制的失真频段的信息，失真频段的信息可以表示为band_set＝ {band_x,band_y,band_z…}，其中band_x,band_y,band_z∈[band_1,band_M]；当然，此处只是一种表现形式，用于说明失真频段的组合方式，基于此可以生成一个二进制数据串00010010100……，该数据串包含M位，分别对应谐波信号的M个频段，其中1表示该频段需要抑制，0表示该频段不需要抑制；将该数据串与均衡器(英文：Equalizer)备选集中的各EQ对应的二进制序列进行匹配，选取匹配度最高的EQ对待输出的谐波信号进行处理，实现增益补偿。可选的，该EQ备选集中各EQ对应的二进制序列可以使用低阶数字滤波器(英文：Infinite Impulse Response，IIR)离线设计完成，对第m个频段的信号的增益补偿可以通过公式五表示：
Figure BDA0002474203120000151
Figure BDA0002474203120000152
其中P和Q是滤波阶数，可选的，P＝3，Q＝3；ak、bk可以是离线设计的滤波系数。
需要说明的是，在这两种增益补偿的实现方式中，第一种方式利用带通滤波器组将谐波信号拆分为多个频段的信号，对各频段的信号分别进行增益补偿，针对谐波失真影响较大的频段有针对性地进行抑制，补偿效果更好，信号质量提高效果更优；第二种方式利用低阶数字滤波器对谐波信号进行递归式补偿，运算量较低，响应速度更快，在具体应用层中可以根据具体情况进行选择，此处，只是列举两种实现方式对增益补偿的效果进行说明，并不代表本申请局限于此。
根据本发明实施例提供的信号处理方法，获取目标设备的至少一个频段的单频信号；确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。根据单频信号的失真参数可以确定谐波信号中的失真频段，对失真频段进行增益补偿可以提高谐波信号的质量，而且因为是针对失真较为严重的频段进行增益补偿，使得补偿效果更好。
实施例三
结合上述实施例一中的描述，本申请实施例三提供一种信号处理方法，可以在实施例一中的信号处理方法之后执行，也可以独立执行，应用于电子设备本实施例中。如图4所示，图4为本申请实施例三提供的一种信号处理方法的流程图，本实施例中，以该方法在步骤204之后执行为例，该方法包括以下步骤：
步骤205、将增益补偿后的谐波信号转换为声音信号，并播放声音信号。
本实施例中，电子设备可以是目标设备，也可以是与目标设备能够进行数据传输的设备。播放声音信号可以是目标设备进行播放，例如，电子设备控制目标设备播放声音信号；又如，电子设备是目标设备，电子设备播放声音信号。
步骤206、接收对声音信号的评价操作，并根据评价操作生成重新调整指令。
在对谐波信号进行检测并进行增益补偿的过程中，可以显示交互界面，以便用户确定对增益补偿的结果是否满意。在播放声音信号后，如果用户喜欢该声音信号的音质，可以通过确认操作确认喜欢，则电子设备存储增益参数，并对后续的谐波信号都利用增益参数对失真频段的信号进行增益补偿；如果用户不喜欢该声音信号的音质，可以通过评价操作确认不喜欢，则生成重新调整指令。示例性的，确认操作可以是点头，评价操作可以是摇头；或者，确认操作是语音信号“喜欢”，评价操作是语音信号“不喜欢”；或者电子设备包括触摸屏，确认操作是通过触摸屏进行触摸操作选择喜欢，评价操作是通过触摸屏进行触摸操作选择不喜欢。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。通过用户评价确定是否重新进行增益补偿，可以更好的满足不同用户对不同音质的需求，提高了用户体验。
此处，列举两种实现方式进行具体说明：
可选地，在第一种实现方式中，接收对声音信号的评价操作，并根据评价操作生成重新调整指令，包括：采集用户的声音信号；对声音信号进行声纹分析获取声音信号对应的用户特征数据，并生成重新调整指令，重新调整指令用于指示根据用户特征数据对谐波信号进行增益补偿。利用声音信号进行交互更加便捷，用户体验更好。
可选地，在第二种实现方式中，接收对声音信号的评价操作，并根据评价操作生成重新调整指令，包括：触发对声音信号评价的触控操作，并根据所述触控操作生成重新调整指令，评价操作包括用于评价的触控操作。利用触控操作进行评价，交互操作更加准确，避免误操作。
步骤207、根据重新调整指令对谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿。
需要说明的是，对其他频段的信号进行增益补偿可以是对谐波信号中失真频段的信号进行增益补偿，也可以是对其他非失真频段的信号进行增益补偿，需要说明的是，增益补偿的方式与实施例一中对失真频段的信号进行增益补偿的方式可以相同，例如，可以将谐波信号进行滤波得到各频段的信号，利用各频段的信号对应的增益参数分别对各频段的信号进行增益补偿，将增益补偿后的各频段的信号进行融合得到增益补偿后的谐波信号，不再赘述。此处，列举两种具体的应用场景进行说明如下：
可选地，在第一种应用场景中，结合步骤206中的第一种实现方式，根据重新调整指令对谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿，包括：
向云端发送重新调整指令，以使云端根据重新调整指令包含的用户特征数据确定对应的补偿算法，并根据确定的补偿算法计算用户特征数据对应的增益参数；接收云端发送的用户特征数据对应的增益参数，并根据用户特征数据对应的增益参数对谐波信号进行增益补偿。用户特征数据可以包括年龄、性别、爱好、职业等信息，云端可以通过大数据分析，确定用户特征数据对应的谐波特征，该谐波特征包括谐波信号中各频段的信号强度，以此确定对应的补偿算法，这样，利用计算得到的增益参数对谐波信号进行增益补偿之后得到的谐波信号满足该用户特征数据对应的谐波特征，即满足用户喜好，提高了用户体验。
可选地，在第二种应用场景中，根据重新调整指令对谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿，包括：
向云端发送重新调整指令；接收云端发送的谐波信号的至少一个频段的增益参数，至少一个频段的增益参数是根据多个设备的重新调整指令生成的；根据至少一个频段的增益参数对谐波信号中对应频段的信号进行增益补偿。云端如果收到了多个设备发送的重新调整指令，可以根据多个设备的重新调整指令进行综合优化，生成至少一个频段的增益参数，这样可以在一次优化过程中满足多个用户的需求，提高了优化效率。
需要说明的是，在步骤403之后，还可以重复执行步骤401-403，直到用户满意为止，这样根据用户评价对谐波信号进行增益补偿，可以更好得满足不同用户得需求和喜好，提高了用户体验。
基于步骤205-206的描述，图4a为本申请实施例三提供的一种信号处理方法的场景示意图，图4a中，电子设备向用户播放声音信号，用户通过对声音信号的评价操作，触发对谐波信号进行重新调整，电子设备根据评价操作生成重新调整指令，通过与云端交互获得增益参数，根据增益参数对谐波信号进行增益补偿，然后将增益补偿后的谐波信号转换为声音信号对用户播放。当然，以上只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。
实施例四
结合上述实施例一至实施例三中描述的信号处理方法，本申请实施例三提供一种信号处理设备，用于执行上述实施例一至实施例三中所描述的方法，如图5所示，图5为本申请实施例四提供的一种信号处理设备的结构图，该信号处理设备50，包括：
获取模块501，用于获取目标设备的至少一个频段的单频信号；
失真参数模块502，用于确定单频信号的失真参数，失真参数用于表示单频信号的失真程度；
确定模块503，用于根据失真参数在至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；
补偿模块504，用于根据失真单频信号的频段对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。
在一种可选的实现方式中，获取模块501，还用于按照预先设定的至少一个频段，分别播放各频段的声音信号；分别对各频段的声音信号进行采集得到至少一个频段的单频信号。
在一种可选的实现方式中，失真参数模块502，还用于计算单频信号所包含的至少一个频率成分的强度；根据至少一个频率成分的强度计算单频信号的失真参数。
在一种可选的实现方式中，确定模块503，还用于将至少一个频段的单频信号中失真参数大于预设阈值的单频信号确定为失真单频信号。
在一种可选的实现方式中，补偿模块504还用于向云端发送请求信息，所述请求信息用于请求对所述失真频段的信号进行增益补偿；接收云端发送的所述失真单频信号对应的增益参数；根据失真单频信号对应的增益参数对目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。
在一种可选的实现方式中，所述失真单频信号对应的增益参数为预设参数与所述失真单频信号的失真参数的比值。
在一种可选的实现方式中，补偿模块504，还用于获取目标设备的谐波信号，并根据失真单频信号的频段对谐波信号进行滤波得到谐波信号中对应的失真频段的信号。
在一种可选的实现方式中，获取模块501，用于根据对目标设备的音量放大或缩小的交互操作，触发获取目标设备的至少一个频段的单频信号。
在一种可选的实现方式中，如图6所示，信号处理设备50还包括播放模块505、交互模块506；
播放模块505，用于将增益补偿后的谐波信号转换为声音信号，并播放声音信号；
交互模块506，用于接收对声音信号的评价操作，并根据评价操作生成重新调整指令；
补偿模块504，还用于根据重新调整指令对谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿。
在一种可选的实现方式中，交互模块506，用于采集用户的声音信号；对声音信号进行声纹分析获取声音信号对应的用户特征数据，并生成重新调整指令，重新调整指令用于指示根据用户特征数据对谐波信号进行增益补偿。
在一种可选的实现方式中，补偿模块504，还用于向云端发送重新调整指令，以使云端根据重新调整指令包含的用户特征数据确定对应的补偿算法，并根据确定的补偿算法计算用户特征数据对应的增益参数；接收云端发送的用户特征数据对应的增益参数，并根据用户特征数据对应的增益参数对谐波信号进行增益补偿。
在一种可选的实现方式中，补偿模块504，还用于向云端发送重新调整指令；接收云端发送的谐波信号的至少一个频段的增益参数，至少一个频段的增益参数是根据多个设备的重新调整指令生成的；
根据至少一个频段的增益参数对谐波信号中对应频段的信号进行增益补偿。
本实施例的信号处理设备用于实现前述多个方法实施例中相应的信号处理方法，并具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。此外，本实施例的信号处理设备中的各个模块的功能实现均可参照前述方法实施例中的相应部分的描述，在此亦不再赘述。
实施例五
结合上述实施例一至实施例三中描述的信号处理方法，本申请实施例五提供一种电子设备，用于执行上述实施例一至实施例三中所描述的方法，参照图7，示出了根据本发明实施例五的一种电子设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。
如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)602、存储器 (memory)606、以及通信总线608。
其中：
处理器602、以及存储器606通过通信总线608完成相互间的通信；存储器606用于存放至少一项程序610，处理器602，用于执行程序610，具体可以执行上述信号处理方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序610可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器602可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC (ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。电子设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器606，用于存放程序610。存储器606可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
程序610具体可以用于使得处理器602执行前述实施例一至实施例三中任一信号处理方法。
程序610中各步骤的具体实现可以参见上述信号处理方法实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
可选地，基于上述图7所示的电子设备的结构，如图8所示，电子设备还可以包括通信接口604，声音采集器612和声音播放器614中的至少一项。
通信接口604，用于与其它电子设备如终端设备或服务器进行通信。
声音采集器612，用于进行声音采集，声音采集器612可以是一个麦克风；声音播放器614，用于播放声音信号，声音播放器可以是一个扬声器。当然，此处只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。通信接口604，声音采集器612和声音播放器614均与通信总线608连接。
通过本实施例的电子设备，获取目标设备的至少一个频段的单频信号；确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿。根据单频信号的失真参数可以确定谐波信号中的失真频段，对失真频段进行增益补偿可以提高谐波信号的质量，而且因为是针对失真较为严重的频段进行增益补偿，使得补偿效果更好。
实施例六
结合上述实施例一至实施例三中描述的信号处理方法，本申请实施例六提供一种一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一至实施例三中所描述的方法。
需要指出，根据实施的需要，可将本发明实施例中描述的各个部件/ 步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明实施例的目的。
上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的信号处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的信号处理方法的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的信号处理方法的专用计算机。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。
以上实施方式仅用于说明本发明实施例，而并非对本发明实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明实施例的范畴，本发明实施例的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (13)

1.一种信号处理方法，其包括：
获取目标设备的至少一个频段的单频信号；
确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；
根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；
根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿；
所述根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿，包括：
根据所述失真单频信号的失真参数，获得失真频段的信息，所述失真频段的信息包括所述失真单频信号中谐波信号包括的多个频段的信号；
根据所述失真频段的信号，生成二进制数据串，所述二进制数据串用于指示所述失真单频信号中谐波信号包括的各频段是否需要抑制；
将所述二进制数据串与均衡器备选集中的各均衡器对应的二进制序列进行匹配，选取匹配度最高的均衡器，对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行处理，实现增益补偿，所述均衡器备选集中各均衡器对应的二进制序列使用低阶数字滤波器离线设计完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取目标设备的至少一个频段的单频信号，包括：
按照预先设定的所述至少一个频段，分别播放各频段的声音信号；
分别对各频段的声音信号进行采集得到所述至少一个频段的单频信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述单频信号的失真参数，包括：
计算所述单频信号所包含的至少一个频率成分的强度；
根据所述至少一个频率成分的强度计算所述单频信号的失真参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号，包括：
将所述至少一个频段的单频信号中失真参数大于预设阈值的单频信号确定为所述失真单频信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
获取所述目标设备的谐波信号，并根据所述失真单频信号的频段对所述谐波信号进行滤波得到所述谐波信号中对应的失真频段的信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取目标设备的至少一个频段的单频信号，包括：
根据对所述目标设备的音量放大或缩小的交互操作，触发获取所述目标设备的至少一个频段的单频信号。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
将增益补偿后的所述谐波信号转换为声音信号，并播放所述声音信号；
接收对所述声音信号的评价操作，并根据所述评价操作生成重新调整指令；
根据所述重新调整指令对所述谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述接收对所述声音信号的评价操作，并根据所述评价操作生成重新调整指令，包括：
采集用户的声音信号；
对所述声音信号进行声纹分析获取所述声音信号对应的用户特征数据，并生成所述重新调整指令，所述重新调整指令用于指示根据所述用户特征数据对所述谐波信号进行增益补偿。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述根据所述重新调整指令对所述谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿，包括：
向云端发送所述重新调整指令，以使所述云端根据所述重新调整指令包含的所述用户特征数据确定对应的补偿算法，并根据确定的补偿算法计算所述用户特征数据对应的增益参数；
接收云端发送的所述用户特征数据对应的增益参数，并根据所述用户特征数据对应的增益参数对所述谐波信号进行增益补偿。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述根据所述重新调整指令对所述谐波信号中至少一个频段的信号进行增益补偿，包括：
向云端发送所述重新调整指令；
接收云端发送的所述谐波信号的至少一个频段的增益参数，所述至少一个频段的增益参数是根据多个设备的重新调整指令生成的；
根据所述至少一个频段的增益参数对所述谐波信号中对应频段的信号进行增益补偿。
11.一种信号处理设备，其包括：
获取模块，用于获取目标设备的至少一个频段的单频信号；
失真参数模块，用于确定所述单频信号的失真参数，所述失真参数用于表示所述单频信号的失真程度；
确定模块，用于根据所述失真参数在所述至少一个频段的单频信号中确定失真单频信号；
补偿模块，用于根据所述失真单频信号的频段对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行增益补偿；
所述补偿模块，用于根据所述失真单频信号的失真参数，获得失真频段的信息，所述失真频段的信息包括所述失真单频信号中谐波信号包括的多个频段的信号；根据所述失真频段的信号，生成二进制数据串，所述二进制数据串用于指示所述失真单频信号中谐波信号包括的各频段是否需要抑制；将所述二进制数据串与均衡器备选集中的各均衡器对应的二进制序列进行匹配，选取匹配度最高的均衡器，对所述目标设备的谐波信号中对应的失真频段的信号进行处理，实现增益补偿，所述均衡器备选集中各均衡器对应的二进制序列使用低阶数字滤波器离线设计完成。
12.一种电子设备，其包括：处理器、存储器和总线，所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一项程序，所述程序使所述处理器执行如权利要求1-10中任一项所述的信号处理方法对应的操作。
13.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-10中任一项所述的信号处理方法。
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