本申請涉及音頻技術領域，且更具體地，涉及一種音頻信號處理方法、裝置、電子設備、計算機程序產(chǎn)品和計算機可讀存儲介質(zhì)。

背景技術：

語音控制遠場設備的應用中存在諸多問題，尤其對干擾環(huán)境下的語音控制提出很高的要求。

某些電子設備，如洗衣機、掃地機、空調(diào)、空氣凈化器等，由于例如其中的電機轉動、齒輪摩擦等原因，在正常工作的時候，自身會產(chǎn)生強烈的機械振動并發(fā)出巨大的振動噪聲。該振動噪聲容易被在該電子設備上裝備的麥克風單元所采集，引入較高的噪聲分量，從而對語音識別產(chǎn)生很大的影響。

因此，現(xiàn)有的音頻信號處理方法存在缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，提出了本申請。本申請的實施例提供了一種音頻信號處理方法、裝置、電子設備、計算機程序產(chǎn)品和計算機可讀存儲介質(zhì)，其可以實現(xiàn)無損的關注信號增強和噪聲信號抑制。

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種音頻信號處理方法，包括：接收揚聲器單元采集的第一輸入信號，所述第一輸入信號包括源自振動源所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量；接收麥克風單元采集的第二輸入信號，所述第二輸入信號包括源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量；以及根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種音頻信號處理裝置，包括：第一接收單元，用于接收揚聲器單元采集的第一輸入信號，所述第一輸入信號包括源自振動源所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量；第二接收單元，用于接收麥克風單元采集的第二輸入信號，所述第二輸入信號包括源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量；以及信號提取單元，用于根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種電子設備，包括：處理器；存儲器；以及存儲在所述存儲器中的計算機程序指令，所述計算機程序指令在被所述處理器運行時使得所述處理器執(zhí)行上述的音頻信號處理方法。

根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序指令，所述計算機程序指令在被處理器運行時使得所述處理器執(zhí)行上述的音頻信號處理方法。

根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令在被處理器運行時使得所述處理器執(zhí)行上述的音頻信號處理方法。

與現(xiàn)有技術相比，采用根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理方法、裝置、電子設備、計算機程序產(chǎn)品和計算機可讀存儲介質(zhì)，可以接收揚聲器單元采集的第一輸入信號，所述第一輸入信號包括源自振動源所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量；接收麥克風單元采集的第二輸入信號，所述第二輸入信號包括源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量；并且根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。因此，可以很好地從麥克風單元所采集的音頻輸入信號中提取聲源所發(fā)出的聲源音頻信號并濾除源自噪聲源的振動噪聲信號。

附圖說明

通過結合附圖對本申請實施例進行更詳細的描述，本申請的上述以及其他目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。附圖用來提供對本申請實施例的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本申請實施例一起用于解釋本申請，并不構成對本申請的限制。在附圖中，相同的參考標號通常代表相同部件或步驟。

圖1圖示了根據(jù)本申請實施例的揚聲器的結構示意圖。

圖2圖示了根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理操作的應用場景的示意圖。

圖3圖示了根據(jù)本申請第一實施例的音頻信號處理方法的流程圖。

圖4圖示了根據(jù)本申請第一實施例的自適應濾波器處理的示意圖。

圖5圖示了根據(jù)本申請第二實施例的音頻信號處理方法的流程圖。

圖6圖示了根據(jù)本申請第二實施例的分量提取步驟的流程圖。

圖7圖示了根據(jù)本申請第二實施例的自適應濾波器處理的示意圖。

圖8圖示了根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理裝置的框圖。

圖9圖示了根據(jù)本申請實施例的電子設備的框圖。

具體實施方式

下面，將參考附圖詳細地描述根據(jù)本申請的示例實施例。顯然，所描述的實施例僅僅是本申請的一部分實施例，而不是本申請的全部實施例，應理解，本申請不受這里描述的示例實施例的限制。

申請概述

如上所述，現(xiàn)有的音頻信號處理方法存在缺陷。即，在電子設備上裝備的麥克風單元容易采集到由于設備自身或周圍環(huán)境中的機械振動所產(chǎn)生的噪聲分量，從而對諸如用戶等的實際關注聲源發(fā)出的聲源音頻信號造成干擾，使得后續(xù)的語音識別等音頻處理無法準確地實現(xiàn)。

例如，像空調(diào)、洗衣機、掃地機等電子設備，本身在工作時會產(chǎn)生很強的機械振動，這個機械振動會作用在設備結構上而產(chǎn)生相應的振動噪音，該振動噪音傳導到電子設備上裝備的麥克風單元處，使得麥克風單元在正常獲取用戶發(fā)出的語音指令的同時，不利地受到該振動噪音的干擾。

針對該技術問題，本申請的基本構思是提出一種音頻信號處理方法、裝置、電子設備、計算機程序產(chǎn)品和計算機可讀存儲介質(zhì)，其可以利用揚聲器單元來作為機械振動的采集單元，獲取設備的振動噪聲的參考信號，從而將通過麥克風單元所采集到的振動噪聲濾除，而僅僅保留所關注的音頻信號。典型地，在裝備有麥克風單元的電子設備中，揚聲器單元也通常是不可缺少的部件，只不過它一般都是作為發(fā)聲器件使用。在本申請的實施例中，可以將揚聲器單元單獨地或復用地作為信號采集單元來使用，從而可以減少向電子設備中添加新部件的設計成本和設計難度。

圖1圖示了根據(jù)本申請實施例的揚聲器的結構示意圖。

揚聲器是電子設備中常見的電子器件，常用于輸出音頻信號。如圖1所示，揚聲器sp可以包括磁體m、線圈c、和振膜vd，其發(fā)聲原理為：當線圈c中有交流電信號通過時，線圈c會在磁體m的磁場中受力振動，并帶動振膜vd振動進而推動空氣，發(fā)出聲音被人耳聽到。

然而，不為人熟知的是，與麥克風相似地，揚聲器sp也可以用于信號采集。與麥克風的區(qū)別在于，在揚聲器sp中，為了以大音量輸出音頻信號，振膜vd的面積通常較大，因而其質(zhì)量也通常較大，從而難以被微弱聲音信號所產(chǎn)生的空氣壓差所驅動。然而，當外界存在機械振動時，由于振膜vd的面積較大，它很容易會因受到該機械振動的影響而產(chǎn)生共振，振膜vd的振動將導致線圈c隨之振動，因而線圈c會切割磁體m的磁力線，從而產(chǎn)生交流電信號，隨后，該交流電信號可被采集并用來作為濾除麥克風所采集的由于該機械振動所發(fā)出的振動噪聲的依據(jù)。

在介紹了本申請的基本原理之后，下面將參考附圖來具體介紹本申請的各種非限制性實施例。

示例性系統(tǒng)

圖2圖示了根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理操作的應用場景的示意圖。

如圖2所示，用于音頻信號處理操作的應用場景包括音頻信號處理設備100、聲源200、和振動源300。

該聲源200可以是任何類型的聲源，包括有生命的聲源和無生命的聲源。例如，有生命的聲源可以包括人和動物等；而無生命的聲源可以包括機器人、電視機、音響等。該聲源200可以是發(fā)出希望被關注的聲源音頻信號的信號源。

該振動源300可以是任何類型的振動源，其與音頻信號處理設備100處于同一環(huán)境中，該振動源300可能由于電機轉動、齒輪摩擦等原因產(chǎn)生機械振動，進而發(fā)出振動噪聲。例如，該振動源300可以處于該音頻信號處理設備100內(nèi)部，替換地，也可以處于該音頻信號處理設備100外部，但是該振動源300所產(chǎn)生的機械振動將會對該音頻信號處理設備100的音頻采集造成影響。在前一情況下，例如，該音頻信號處理設備100可以是洗衣機，該振動源300可以是洗衣機的驅動馬達。在后一情況下，例如，該音頻信號處理設備100可以是臨時放置在電冰箱頂部的移動電話，該振動源300可以是電冰箱內(nèi)的壓縮機。

該音頻信號處理設備100用于從輸入音頻信號中濾除振動源300所產(chǎn)生的振動噪聲信號，保留聲源200發(fā)出的聲源音頻信號。例如，該音頻信號處理設備100可以包括揚聲器單元110、麥克風單元120、和信號處理模塊130。

該揚聲器單元110可以用于采集機械振動，并且還可以用于播放輸出音頻信號。該揚聲器單元110可以是單獨的揚聲器，或者是由多個揚聲器組成的陣列。例如，揚聲器可以是如圖1所示的揚聲器sp。

該麥克風單元120可以用于采集輸入音頻信號，例如，聲源200發(fā)出的聲源音頻信號、由于振動源300的振動所產(chǎn)生的振動噪聲等。該麥克風單元120可以是單獨的麥克風，或者是由一定數(shù)目的麥克風組成、用來對聲場的空間特性進行采樣并處理的系統(tǒng)。取決于指向性，麥克風可以包括全向麥克風和/或指向麥克風。全向麥克風對于來自不同角度的聲音，其靈敏度是基本相同的，其頭部采用壓力感應的原理設計，振膜只接受來自外界的壓力。指向麥克風主要采用壓力梯度的原理設計，通過頭部腔體后面的小孔，振膜接受到正反兩面的壓力，因此振膜受不同方向的壓力并不相同，麥克風具有了指向性。例如，麥克風陣列可以包括各自拾音區(qū)不完全相同的多個麥克風mic1到micn，其中n是大于等于2的自然數(shù)。例如，取決于各個麥克風的相對位置關系，麥克風陣列可以分為：線性陣列，其陣元中心位于同一條直線上；平面陣列，其陣元中心分布在一個平面上；以及空間陣列，其陣元中心分布在立體空間中。

該信號處理模塊130可以接收揚聲器單元110采集的源自振動源300所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量；接收麥克風單元120采集的源自聲源200所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量；并且濾除所述干擾分量并提取所述信號分量。

需要注意的是，上述應用場景僅是為了便于理解本申請的精神和原理而示出，本申請的實施例不限于此。相反，本申請的實施例可以應用于可能適用的任何場景。例如，該聲源和/或振動源可以是一個或多個，類似地，該音頻信號處理設備也可以為一個或多個。

示例性方法

下面結合圖2的應用場景，參考圖3來描述根據(jù)本申請第一實施例的音頻信號處理方法。

圖3圖示了根據(jù)本申請第一實施例的音頻信號處理方法的流程圖。

如圖3所示，根據(jù)本申請第一實施例的音頻信號處理方法可以包括：

在步驟s110中，接收揚聲器單元采集的第一輸入信號，所述第一輸入信號包括源自振動源所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量。

在步驟s120中，接收麥克風單元采集的第二輸入信號，所述第二輸入信號包括源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量。

在如圖2所示的應用場景中，該音頻信號處理設備100的麥克風單元120在采集聲源200所發(fā)出的聲源音頻信號的同時，也將采集到由于振動源300的機械振動所帶來的振動噪聲信號，導致該聲源音頻信號無法被正確地分離，從而使得基于它的后續(xù)處理(例如，音頻存儲、語義識別、聲紋識別)受到干擾或甚至失敗。

為此，可以在驅動麥克風單元120工作的同時，驅動揚聲器單元110對該機械振動進行信號采集。然后，可以接收揚聲器單元110和麥克風單元120所采集的輸入信號。

在第一實施例中，假設揚聲器單元110僅僅用于信號輸入、而不用于信號輸出，那么，揚聲器單元110所采集的第一輸入信號可以僅僅包括源自振動源300所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量spv，而麥克風單元120所采集的第二輸入信號可以僅僅包括源自聲源200所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量ms和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量mn。該第一輸入信號和該第二輸入信號可以進一步用于后續(xù)的音頻信號處理。

在一個示例中，揚聲器單元110和麥克風單元120可以經(jīng)過預先校準，以使得兩者具有相同的或已知對應關系的信號采集能力。這樣，可以保證揚聲器單元110所采集到的干擾分量與麥克風單元120所采集到的噪聲分量可以具有相同的幅度，或者可以建立相應的對應關系(例如，放大系數(shù))，從而保證可以在后續(xù)處理中從第二輸入信號中準確、完全地濾除振動噪聲。

替換地，也可以不對揚聲器單元110和麥克風單元120進行預先校準，而將尋找對應關系的處理代價放到后續(xù)提取操作中直接實現(xiàn)。

在步驟s130中，根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

可以使用揚聲器單元110所采集到的干擾分量作為噪聲參考來對所述第二輸入信號執(zhí)行分離操作，以提取其中的信號分量。

例如，在揚聲器單元110和麥克風單元120已經(jīng)經(jīng)過預先校準、以使得兩者具有相同的信號采集能力的情況下，可以直接使用減法器來從第二輸入信號中減去干擾分量(其等于噪聲分量)，從而獲得信號分量。

又如，在揚聲器單元110和麥克風單元120已經(jīng)經(jīng)過預先校準、以使得兩者具有已知對應關系的信號采集能力的情況下，可以使用減法器和乘法器來從第二輸入信號中減去經(jīng)過預定倍數(shù)倍乘后的干擾分量(使其等于噪聲分量)，從而獲得信號分量。

替換地，為了保證更加精確的信號提取結果，也可以使用自適應濾波器，來實現(xiàn)自適應的噪聲濾除。

自適應濾波器是能夠根據(jù)輸入信號自動調(diào)整性能進行數(shù)字信號處理的數(shù)字濾波器。對于一些應用來說，由于事先并不知道所需要進行操作的參數(shù)，例如一些噪聲信號的特性，所以要求使用自適應的系數(shù)進行處理。在這種情況下，通常使用自適應濾波器，自適應濾波器使用反饋來調(diào)整濾波器系數(shù)以及頻率響應。總的來說，自適應的過程涉及到將代價函數(shù)用于確定如何更改濾波器系數(shù)，從而減小下一次迭代過程成本的算法。價值函數(shù)是濾波器最佳性能的判斷準則，比如減小輸入信號中的噪聲成分的能力。

具體地，該步驟s130可以包括：將所述干擾分量作為噪聲參考并將所述第二輸入信號作為待處理信號輸入自適應濾波器；以及調(diào)整所述自適應濾波器的參數(shù)，從所述第二輸入信號中去除所述噪聲分量，以得到所述信號分量。

圖4圖示了根據(jù)本申請第一實施例的自適應濾波器處理的示意圖。

如圖4所示，例如，可以將揚聲器單元110所采集到的干擾分量spv作為噪聲參考提供到自適應濾波器中，并且可以將麥克風單元120所采集到的信號分量ms和噪聲分量mn作為待處理信號提供到自適應濾波器中，由于干擾分量spv與噪聲分量mn之間存在一定的對應關系，所以可以通過調(diào)整濾波器系數(shù)以及頻率響應來濾除噪聲分量mn并提取信號分量ms。

由此可見，采用根據(jù)本申請第一實施例的音頻信號處理方法，可以接收揚聲器單元采集的第一輸入信號，所述第一輸入信號包括源自振動源所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量；接收麥克風單元采集的第二輸入信號，所述第二輸入信號包括源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量；并且根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。因此，可以很好地從麥克風單元所采集的音頻輸入信號中提取聲源所發(fā)出的聲源音頻信號并濾除源自噪聲源的振動噪聲信號。

具體來說，根據(jù)本申請第一實施例的音頻信號處理方法具有以下好處：

1)揚聲器單元是大功率驅動電聲器件，可以很好地采集振動，但是對于遠場的語音幾乎沒有任何響應。因此，可以很好地采集自適應濾波器需要的振動噪聲，以將振動噪聲濾除；

2)不需要額外增加器件，一般電子設備都裝備有麥克風單元和揚聲器單元。

在本申請的第一實施例中，簡單地假設揚聲器單元110僅用于振動信號采集。然而，在實際應用中，揚聲器單元110還具有音頻信號輸出功能。

如果揚聲器單元110在播放輸出音頻信號的同時采集振動信號，則一方面，振膜vd會因受到振動源的機械振動的影響而產(chǎn)生振動，而另一方面，振膜vd也會因受到線圈c中的交流電信號驅動而發(fā)生振動。也就是說，揚聲器單元110所采集的第一輸入信號除了包括源自振動源300所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量之外，還可能包括源自所述輸出音頻信號的回聲分量。同時，該輸出音頻信號也會被麥克風單元120所采集，而向第二輸入信號中引入回聲分量。

為此，在第二實施例中，可以進一步判斷所述揚聲器單元是否正在播放輸出音頻信號，并且由于輸出音頻信號是已知的，所以可以據(jù)此來濾除源自噪聲源的振動噪聲信號。

下面結合圖2的應用場景，參考圖5來描述根據(jù)本申請第二實施例的音頻信號處理方法。

圖5圖示了根據(jù)本申請第二實施例的音頻信號處理方法的流程圖。

如圖5所示，根據(jù)本申請第二實施例的音頻信號處理方法可以包括：

在步驟s210中，預先對所述揚聲器單元和所述麥克風單元進行校準。

在進行信號采集之前，可以對所述揚聲器單元和所述麥克風單元進行預先校準，以使得所述揚聲器單元采集特定機械振動所得到的第一信號和所述麥克風單元采集所述特定機械振動所產(chǎn)生的特定振動噪聲信號所得到的第二信號具有相同的幅度。

這樣，可以保證揚聲器單元110所采集到的干擾分量與麥克風單元120所采集到的噪聲分量可以具有相同的幅度，或者可以建立相應的對應關系(例如，放大系數(shù))，從而保證可以在后續(xù)處理中從第二輸入信號中準確、完全地濾除振動噪聲。

在步驟s220中，接收揚聲器單元采集的第一輸入信號。

在步驟s230中，接收麥克風單元采集的第二輸入信號。

在步驟s240中，根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

圖6圖示了根據(jù)本申請第二實施例的分量提取步驟的流程圖。

如圖6所示，步驟s240可以包括：

在子步驟s241中，判斷所述揚聲器單元是否正在播放輸出音頻信號。

在揚聲器單元110正在播放輸出音頻信號spo時，其中振膜vd因受到振動源的機械振動的影響而產(chǎn)生振動，同時振膜vd也因受到線圈c中的交流電信號驅動而發(fā)生振動，則揚聲器單元110采集的第一輸入信號除了所述干擾分量spv之外，還包括源自所述輸出音頻信號的第一回聲分量spe。另一方面，由于揚聲器單元110正在播放輸出音頻信號除了被自身采集之外，它也會被麥克風單元120所采集。即，麥克風單元120采集的第二輸入信號除了源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量ms和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量mn之外，還包括源自所述輸出音頻信號的第二回聲分量me。

相反地，在揚聲器單元110沒有播放輸出音頻信號spo時，與第一實施例中類似地，揚聲器單元110采集的第一輸入信號僅僅包括干擾分量spv，麥克風單元120采集的第二輸入信號僅僅包括信號分量ms和噪聲分量mn。

如果判斷出揚聲器單元110正在播放輸出音頻信號，則該方法前進到子步驟s242，否則，該方法前進到子步驟s243。

在子步驟s242中，響應于所述揚聲器單元正在播放所述輸出音頻信號，根據(jù)所述輸出音頻信號和所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

具體地，子步驟s242可以包括：根據(jù)所述輸出音頻信號從所述第一輸入信號中提取所述干擾分量；根據(jù)所述輸出音頻信號從所述第二輸入信號中提取所述信號分量和所述噪聲分量，作為中間結果信號；以及根據(jù)所述干擾分量來從所述中間結果信號中提取所述信號分量。

例如，在子步驟s242的各個處理中，可以使用自適應濾波器來實現(xiàn)更加精確的信號提取結果。

具體地，首先，可以將所述輸出音頻信號作為第一噪聲參考并將所述第一輸入信號作為待處理信號輸入第一自適應濾波器；以及調(diào)整所述第一自適應濾波器的參數(shù)，從所述第一輸入信號中去除所述第一回聲分量，以得到所述干擾分量。

在此之前、之后或與之同時地，可以將所述輸出音頻信號作為第二噪聲參考并將所述第二輸入信號作為待處理信號輸入第二自適應濾波器；以及調(diào)整所述第二自適應濾波器的參數(shù)，從所述第二輸入信號中去除所述第二回聲分量，以得到所述中間結果信號。

最后，可以將所提取的干擾分量作為第三噪聲參考并將所述中間結果信號作為待處理信號輸入第三自適應濾波器；以及調(diào)整所述第三自適應濾波器的參數(shù)，從所述中間結果信號中去除所述噪聲分量，以得到所述信號分量。

圖7圖示了根據(jù)本申請第二實施例的自適應濾波器處理的示意圖。

如圖7所示，例如，首先，可以將揚聲器單元110正在播放的輸出音頻信號spo作為噪聲參考提供到第一自適應濾波器中，并且可以將揚聲器單元110所采集到的干擾分量spv和第一回聲分量spe作為待處理信號提供到該第一自適應濾波器中，由于輸出音頻信號spo與第一回聲分量spe之間存在一定的對應關系，所以可以通過調(diào)整濾波器系數(shù)以及頻率響應來濾除第一回聲分量spe并提取干擾分量spv。

在此之前、之后或與之同時地，可以將揚聲器單元110正在播放的輸出音頻信號spo作為噪聲參考提供到第二自適應濾波器中，并且可以將麥克風單元120所采集到的信號分量ms和噪聲分量mn和第二回聲分量me作為待處理信號提供到該第二自適應濾波器中，由于輸出音頻信號spo與第二回聲分量me之間存在一定的對應關系，所以可以通過調(diào)整濾波器系數(shù)以及頻率響應來濾除第二回聲分量me并提取信號分量ms和噪聲分量mn。

最后，可以將第一自適應濾波器輸出的干擾分量spv作為噪聲參考提供到第三自適應濾波器中，并且可以第二自適應濾波器輸出的信號分量ms和噪聲分量mn作為待處理信號提供到該第三自適應濾波器中，由于干擾分量spv與噪聲分量mn之間存在一定的對應關系，所以可以通過調(diào)整濾波器系數(shù)以及頻率響應來濾除噪聲分量mn并提取信號分量ms。

在子步驟s243中，響應于所述揚聲器單元沒有播放所述輸出音頻信號，僅僅根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

具體地，子步驟s243可以包括：直接將所述干擾分量作為第四噪聲參考并將所述第二輸入信號作為待處理信號輸入第四自適應濾波器；以及調(diào)整所述第四自適應濾波器的參數(shù)，從所述第二輸入信號中去除所述噪聲分量，以得到所述信號分量。

由于子步驟s243與第一實施例中的步驟s130基本相似，因而省略其詳細描述。

需要說明的是，盡管上面以使用單獨的自適應濾波器分別實現(xiàn)各個提取操作來進行描述，但是在實際應用中，可以使用更少的自適應濾波器來復用地實現(xiàn)上述的分量提取操作。另一方面，也可以除了自適應濾波器之外，也可以使用簡單的減法器和乘法器的組合，或者其他任何可能實現(xiàn)相同操作的信號處理器件。

在獲得源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量之后，可以直接進行后續(xù)的音頻信號處理(例如，音頻存儲、語義識別、聲紋識別)。替換地，也可以在進行音頻信號處理之前，進一步引入空域濾波波束形成等方式，進一步濾除可能的噪聲，以提高音頻信號的精度。

此外，根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理方法還可以包括其他的附加步驟。

例如，在步驟s250中，根據(jù)所述干擾分量來確定所述振動源的工作狀態(tài)。

揚聲器單元110所采集到的干擾分量除了可以用于對所述第二輸入信號執(zhí)行分離操作，以濾除其中的噪聲分量之外，還可以用于建立振動基準，以確定振動源的工作狀態(tài)是否正常。

具體地，步驟s250可以包括：根據(jù)所述干擾分量來確定所述振動源的當前振動參數(shù)；獲取所述振動源的基準振動參數(shù)；以及將所述基準振動參數(shù)與所述當前振動參數(shù)進行比較，以確定所述振動源的工作狀態(tài)。

例如，可以監(jiān)控振動源在正常狀態(tài)下的諸如振動頻率、振動幅度、振動規(guī)律等的振動參數(shù)，并設定門限(例如，±5％或±10％)進行存儲。然后，可以實時地監(jiān)控振動源的這些振動參數(shù)。當實時采集到的振動參數(shù)超過正常門限之外，則可能諸如設備馬達之類的振動源300存在可疑故障，并提出報警。

由此可見，采用根據(jù)本申請第二實施例的音頻信號處理方法，可以接收揚聲器單元采集的第一輸入信號；接收麥克風單元采集的第二輸入信號；判斷所述揚聲器單元是否正在播放輸出音頻信號，以確定所述第一輸入信號和所述第二輸入信號中是否存在回聲分量；并且根據(jù)回聲分量的存在與否來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。因此，本申請的實施例不僅可以適用于揚聲器單元不發(fā)聲的場景，而且即使它正在發(fā)聲，也可以結合回聲抑制來實現(xiàn)振動采集，從而很好地從麥克風單元所采集的音頻輸入信號中提取聲源所發(fā)出的聲源音頻信號并濾除源自噪聲源的振動噪聲信號。

具體來說，根據(jù)本申請第二實施例的音頻信號處理方法具有以下好處：

1)揚聲器單元是大功率驅動電聲器件，可以很好地采集振動，但是對于遠場的語音幾乎沒有任何響應。因此，可以很好地采集自適應濾波器需要的振動噪聲，以將振動噪聲濾除；

2)不需要額外增加器件，一般電子設備都裝備有麥克風單元和揚聲器單元；

3)利用自適應回聲抑制的方法不僅可以濾除振動噪聲，還可以濾除可能出現(xiàn)的回聲。

示例性裝置

下面，參考圖8來描述根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理裝置。

圖8圖示了根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理裝置的框圖。

如圖8所示，根據(jù)本申請實施例的所述音頻信號處理裝置400可以包括：第一接收單元410，用于接收揚聲器單元采集的第一輸入信號，所述第一輸入信號包括源自振動源所產(chǎn)生的機械振動的干擾分量；第二接收單元420，用于接收麥克風單元采集的第二輸入信號，所述第二輸入信號包括源自聲源所發(fā)出的聲源音頻信號的信號分量和源自所述機械振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號的噪聲分量；以及信號提取單元430，用于根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

在一個示例中，所述音頻信號處理裝置400還可以包括：校準單元，用于預先對所述揚聲器單元和所述麥克風單元進行校準，以使得所述揚聲器單元采集特定機械振動所得到的第一信號和所述麥克風單元采集所述特定機械振動所產(chǎn)生的特定振動噪聲信號所得到的第二信號具有相同的幅度。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以將所述干擾分量作為噪聲參考并將所述第二輸入信號作為待處理信號輸入自適應濾波器；并且調(diào)整所述自適應濾波器的參數(shù)，從所述第二輸入信號中去除所述噪聲分量，以得到所述信號分量。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以判斷所述揚聲器單元是否正在播放輸出音頻信號；響應于所述揚聲器單元正在播放所述輸出音頻信號，根據(jù)所述輸出音頻信號和所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量，所述第一輸入信號除了所述干擾分量之外，還包括源自所述輸出音頻信號的第一回聲分量，所述第二輸入信號除了所述信號分量和所述噪聲分量之外，還包括源自所述輸出音頻信號的第二回聲分量；并且響應于所述揚聲器單元沒有播放所述輸出音頻信號，僅僅根據(jù)所述第一輸入信號來從所述第二輸入信號中提取所述信號分量。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以根據(jù)所述輸出音頻信號從所述第一輸入信號中提取所述干擾分量；根據(jù)所述輸出音頻信號從所述第二輸入信號中提取所述信號分量和所述噪聲分量，作為中間結果信號；并且根據(jù)所述干擾分量來從所述中間結果信號中提取所述信號分量。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以將所述輸出音頻信號作為第一噪聲參考并將所述第一輸入信號作為待處理信號輸入第一自適應濾波器；并且調(diào)整所述第一自適應濾波器的參數(shù)，從所述第一輸入信號中去除所述第一回聲分量，以得到所述干擾分量。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以將所述輸出音頻信號作為第二噪聲參考并將所述第二輸入信號作為待處理信號輸入第二自適應濾波器；并且調(diào)整所述第二自適應濾波器的參數(shù)，從所述第二輸入信號中去除所述第二回聲分量，以得到所述中間結果信號。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以將所提取的干擾分量作為第三噪聲參考并將所述中間結果信號作為待處理信號輸入第三自適應濾波器；并且調(diào)整所述第三自適應濾波器的參數(shù)，從所述中間結果信號中去除所述噪聲分量，以得到所述信號分量。

在一個示例中，所述信號提取單元430可以直接將所述干擾分量作為第四噪聲參考并將所述第二輸入信號作為待處理信號輸入第四自適應濾波器；并且調(diào)整所述第四自適應濾波器的參數(shù)，從所述第二輸入信號中去除所述噪聲分量，以得到所述信號分量。

在一個示例中，所述音頻信號處理裝置400還可以包括：狀態(tài)確定單元，用于根據(jù)所述干擾分量來確定所述振動源的工作狀態(tài)。

在一個示例中，所述狀態(tài)確定單元可以根據(jù)所述干擾分量來確定所述振動源的當前振動參數(shù)；獲取所述振動源的基準振動參數(shù)；并且將所述基準振動參數(shù)與所述當前振動參數(shù)進行比較，以確定所述振動源的工作狀態(tài)。

上述音頻信號處理裝置400中的各個單元和模塊的具體功能和操作已經(jīng)在上面參考圖1到圖7描述的音頻信號處理方法中詳細介紹，并因此，將省略其重復描述。

如上所述，根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理裝置400可以應用于如圖2所示的音頻信號處理設備100中，以用于從輸入音頻信號中濾除振動源300所產(chǎn)生的振動噪聲信號，保留聲源200發(fā)出的聲源音頻信號。

在一個示例中，根據(jù)本申請實施例的音頻信號處理裝置400可以作為一個軟件模塊和/或硬件模塊而集成到該音頻信號處理設備100中。例如，該音頻信號處理裝置400可以是被實現(xiàn)為音頻信號處理設備100中的信號處理模塊130。例如，該音頻信號處理裝置400可以是該音頻信號處理設備100的操作系統(tǒng)中的一個軟件模塊，或者可以是針對于該音頻信號處理設備100所開發(fā)的一個應用程序；當然，該音頻信號處理裝置400同樣可以是該音頻信號處理設備100的眾多硬件模塊之一。

替換地，在另一示例中，該音頻信號處理裝置400與該音頻信號處理設備也可以是分立的設備，并且該音頻信號處理裝置400可以通過有線和/或無線網(wǎng)絡連接到該音頻信號處理設備，并且按照約定的數(shù)據(jù)格式來傳輸交互信息。

示例性電子設備

下面，參考圖9來描述根據(jù)本申請實施例的電子設備。該電子設備可以是計算機或服務器或其他設備。

圖9圖示了根據(jù)本申請實施例的電子設備的框圖。

如圖9所示，電子設備10包括一個或多個處理器11和存儲器12。

處理器11可以是中央處理單元(cpu)或者具有數(shù)據(jù)處理能力和/或指令執(zhí)行能力的其他形式的處理單元，并且可以控制電子設備10中的其他組件以執(zhí)行期望的功能。

存儲器12可以包括一個或多個計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品可以包括各種形式的計算機可讀存儲介質(zhì)，例如易失性存儲器和/或非易失性存儲器。所述易失性存儲器例如可以包括隨機存取存儲器(ram)和/或高速緩沖存儲器(cache)等。所述非易失性存儲器例如可以包括只讀存儲器(rom)、硬盤、閃存等。在所述計算機可讀存儲介質(zhì)上可以存儲一個或多個計算機程序指令，處理器11可以運行所述程序指令，以實現(xiàn)上文所述的本申請的各個實施例的音頻信號處理方法以及/或者其他期望的功能。在所述計算機可讀存儲介質(zhì)中還可以存儲諸如干擾分量、信號分量、噪聲分量等各種內(nèi)容。

在一個示例中，電子設備10還可以包括：輸入裝置13和輸出裝置14，這些組件通過總線系統(tǒng)和/或其他形式的連接機構(未示出)互連。

例如，該輸入裝置13可以是上述的揚聲器單元110，用于采集振動源300產(chǎn)生的機械振動，并且還可以用于播放輸出音頻信號。該輸入裝置13還可以是上述的麥克風單元120，用于采集輸入音頻信號，例如，聲源200發(fā)出的聲源音頻信號、由于振動源300的振動所產(chǎn)生的振動噪聲信號等。

此外，該輸入設備13還可以包括例如鍵盤、鼠標、以及通信網(wǎng)絡及其所連接的遠程輸入設備等等。

該輸出裝置14可以向外部輸出各種信息，包括提取出的干擾分量、信號分量、噪聲分量等音頻信號。該輸出設備14可以包括例如顯示器、揚聲器、打印機、以及通信網(wǎng)絡及其所連接的遠程輸出設備等等。

當然，為了簡化，圖9中僅示出了該電子設備10中與本申請有關的組件中的一些，省略了諸如總線、輸入/輸出接口等等的組件。除此之外，根據(jù)具體應用情況，電子設備10還可以包括任何其他適當?shù)慕M件。

示例性計算機程序產(chǎn)品和計算機可讀存儲介質(zhì)

除了上述方法和設備以外，本申請的實施例還可以是計算機程序產(chǎn)品，其包括計算機程序指令，所述計算機程序指令在被處理器運行時使得所述處理器執(zhí)行本說明書上述“示例性方法”部分中描述的根據(jù)本申請各種實施例的音頻信號處理方法中的步驟。

所述計算機程序產(chǎn)品可以以一種或多種程序設計語言的任意組合來編寫用于執(zhí)行本申請實施例操作的程序代碼，所述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言，諸如java、c++等，還包括常規(guī)的過程式程序設計語言，諸如“c”語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算設備上執(zhí)行、部分地在用戶設備上執(zhí)行、作為一個獨立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計算設備上部分在遠程計算設備上執(zhí)行、或者完全在遠程計算設備或服務器上執(zhí)行。

此外，本申請的實施例還可以是計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令在被處理器運行時使得所述處理器執(zhí)行本說明書上述“示例性方法”部分中描述的根據(jù)本申請各種實施例的音頻信號處理方法中的步驟。

所述計算機可讀存儲介質(zhì)可以采用一個或多個可讀介質(zhì)的任意組合?？勺x介質(zhì)可以是可讀信號介質(zhì)或者可讀存儲介質(zhì)?？勺x存儲介質(zhì)例如可以包括但不限于電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合?？勺x存儲介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括：具有一個或多個導線的電連接、便攜式盤、硬盤、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦式可編程只讀存儲器(eprom或閃存)、光纖、便攜式緊湊盤只讀存儲器(cd-rom)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。

以上結合具體實施例描述了本申請的基本原理，但是，需要指出的是，在本申請中提及的優(yōu)點、優(yōu)勢、效果等僅是示例而非限制，不能認為這些優(yōu)點、優(yōu)勢、效果等是本申請的各個實施例必須具備的。另外，上述公開的具體細節(jié)僅是為了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述細節(jié)并不限制本申請為必須采用上述具體的細節(jié)來實現(xiàn)。

本申請中涉及的方法、器件、裝置、設備、系統(tǒng)的方框圖僅作為例示性的例子并且不意圖要求或暗示必須按照方框圖示出的方式進行執(zhí)行、連接、布置、配置。如本領域技術人員將認識到的，可以按任意方式連接、布置、配置這些器件、裝置、設備、系統(tǒng)。諸如“包括”、“包含”、“具有”等等的詞語是開放性詞匯，指“包括但不限于”，且可與其互換使用。這里所使用的詞匯“或”和“和”指詞匯“和/或”，且可與其互換使用，除非上下文明確指示不是如此。這里所使用的詞匯“諸如”指詞組“諸如但不限于”，且可與其互換使用。

還需要指出的是，在本申請的裝置、設備和方法中，各部件或各步驟是可以分解和/或重新組合的。這些分解和/或重新組合應視為本申請的等效方案。

提供所公開的方面的以上描述以使本領域的任何技術人員能夠做出或者使用本申請。對這些方面的各種修改對于本領域技術人員而言是非常顯而易見的，并且在此定義的一般原理可以應用于其他方面而不脫離本申請的范圍。因此，本申請不意圖被限制到在此示出的方面，而是按照與在此公開的原理和新穎的特征一致的最寬范圍。

為了例示和描述的目的已經(jīng)給出了以上描述。此外，此描述不意圖將本申請的實施例限制到在此公開的形式。盡管以上已經(jīng)討論了多個示例方面和實施例，但是本領域技術人員將認識到其某些變型、修改、改變、添加和子組合。