公共廣播聲壓自適應(yīng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種公共廣播聲壓自適應(yīng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，許多公共場(chǎng)所都安裝了公共廣播或語音指引系統(tǒng)。比如：學(xué) 校、車站、公園、商場(chǎng)等場(chǎng)所的公共廣播系統(tǒng)可用于播放背景音樂、應(yīng)急安全指引、業(yè)務(wù)宣傳 等。公共廣播雖然給人們的工作生活帶來方便，但也存在一個(gè)不可忽視的問題，即系統(tǒng)播放 的聲音音量是固定的，該會(huì)帶來兩個(gè)方面的問題；首先，音量過小系統(tǒng)播放的聲音會(huì)被噪聲 所掩蔽；其次，音量過大則會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。因此，人們希望公共廣播系統(tǒng)應(yīng)能夠依據(jù)擴(kuò)聲 現(xiàn)場(chǎng)的信噪比來自適應(yīng)地調(diào)節(jié)廣播擴(kuò)聲聲壓級(jí)；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)信噪比較高時(shí)，應(yīng)降低廣播信號(hào)聲 壓級(jí)；反之則升高。該樣既保證了公共場(chǎng)所廣播服務(wù)的需求，又維護(hù)了公共場(chǎng)所舒適的聲環(huán) 境。
[0003] 目前國內(nèi)外對(duì)此問題的研究主要集中在對(duì)擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境噪聲的識(shí)別上，歸納起 來有W下幾種技術(shù)：
[0004] (1)間隙檢測(cè)噪聲
[0005] 該種方法的思路是在播音停頓音隙時(shí)刻采集噪聲信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算噪聲 的平均功率，然后據(jù)此調(diào)節(jié)功放的音量。此方法只需應(yīng)用一般的模擬技術(shù)和通用數(shù)字技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但效果并不理想。該是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行背景廣播時(shí)，實(shí)際可W利用的間隙并不很多， 不能夠提取足夠的數(shù)據(jù)。
[0006] (2)包絡(luò)檢、頻譜鑒別
[0007] 從擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)拾取的音頻信噪比信號(hào)中分辨噪聲信號(hào)，沿噪聲曲線保持適當(dāng)?shù)臄U(kuò)聲 聲壓。但因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中所應(yīng)對(duì)的并不是典型的白噪聲或粉紅噪聲，而是（至少包括）人 群噪聲，其包絡(luò)不會(huì)同廣播信號(hào)有重大差異；其頻譜則會(huì)同廣播信號(hào)互相交錯(cuò)。
[000引 （3)自適應(yīng)回波消除方法
[0009] 利用聲學(xué)回波消除（AEC;AcousticEchoCancellation)模型和方法，將送給功放 的信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)的回波消除處理，從而得到噪聲信 號(hào)，該種方法會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)混響和反射聲的影響。
[0010] 由于公共場(chǎng)合的主要噪聲來源為人群噪聲，而噪聲信號(hào)（及現(xiàn)場(chǎng)混響）和廣播信 號(hào)物理特性差異不大，很難準(zhǔn)確分離出噪聲信號(hào)，該也是W上基于環(huán)境噪聲識(shí)別的方法均 不大理想的根本原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種公共廣播聲壓自適應(yīng)控制方法，使聲壓 級(jí)調(diào)整后的現(xiàn)場(chǎng)混合信號(hào)明顯比原現(xiàn)場(chǎng)混合信號(hào)清晰，能夠清楚地聽到廣播的內(nèi)容，為實(shí) 現(xiàn)上述目的本發(fā)明的具體方案如下：
[0012] 一種公共廣播聲壓自適應(yīng)控制方法，通過MSC函數(shù)計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)聲音信號(hào)與廣播源信 號(hào)頻譜的相干性，W獲得的MSC系數(shù)作為MSC信噪比表征值來間接表征現(xiàn)場(chǎng)信噪比，從而自 適應(yīng)調(diào)節(jié)公共廣播聲壓。
[0013] 優(yōu)選的，所述的公共廣播聲壓自適應(yīng)控制方法包括W下步驟：
[0014] 1)、在播音室進(jìn)行廣播，直接在電路中拾取廣播源信號(hào)；廣播源信號(hào)經(jīng)過公共廣播 系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器播放；
[0015] 2)、廣播源信號(hào)經(jīng)過公共廣播系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器播放，在擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)通過設(shè)置傳聲器 來拾取現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲混合信號(hào)，即廣播源信號(hào)與聲場(chǎng)脈沖卷積，然后與噪聲信號(hào)相加后的信 號(hào)；
[0016]3)、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲混合信號(hào)和廣播源信號(hào)進(jìn)行幅度平方相干算法分析，提取MSC信 噪比表征值間接表示現(xiàn)場(chǎng)信噪比信息，并據(jù)此調(diào)整源信號(hào)的增益；
[0017] 4)、將調(diào)整后的聲壓增益gain與聲場(chǎng)卷積信號(hào)相乘，重復(fù)步驟2)。
[001引優(yōu)選的，采用Welch譜估計(jì)法來計(jì)算MSC值。
[0019] 優(yōu)選的，W-定頻段內(nèi)MSC系數(shù)的平均值作為MSC信噪比表征值。
[0020] 優(yōu)選的，所述公共廣播聲壓調(diào)節(jié)方法包括W下步驟：
[0021] 1)、當(dāng)收集到前一段時(shí)間的一帖信號(hào)后，先計(jì)算該一帖信號(hào)的MSC信噪比表征值 E，進(jìn)而對(duì)E的大小進(jìn)行判斷；
[002引 2)、當(dāng)E低于最小閥值，則認(rèn)為此時(shí)擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)背景噪聲太大，已經(jīng)將公共廣播信號(hào) 掩蔽了，該時(shí)調(diào)節(jié)公共廣播沒有任何意義，故聲壓增益gain不變；
[002引當(dāng)E低于合理區(qū)間，則認(rèn)為此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲音信號(hào)與廣播源信號(hào)頻譜的相干性一般， 需要適當(dāng)調(diào)高聲壓級(jí)，升高聲壓增益gain;
[0024] 當(dāng)E位于合理區(qū)間，則認(rèn)為此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲音信號(hào)與廣播源信號(hào)頻譜的相干性較高， 說明此時(shí)擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)背景噪聲的成分比較低，不需要調(diào)節(jié)聲壓級(jí)，聲壓增益gain不變；
[0025] 當(dāng)E高于合理區(qū)間，說明此刻擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)背景噪聲成分很低，過高的廣播聲壓有可 能影響到現(xiàn)場(chǎng)聲環(huán)境，造成廣播噪聲，所W應(yīng)該降低聲壓增益gain;
[0026] 3)聲壓增益gain與廣播聲壓量程對(duì)比，若聲壓增益gain高于廣播聲壓量程，貝U 控制聲壓增益gain為最大廣播聲壓，若聲壓增益gain低于廣播聲壓量程，則控制聲壓增益 gain為最小廣播聲壓，否則聲壓增益gain不變；
[0027]4)、最后得到的聲壓增益gain與下一帖的廣播信號(hào)相乘。
[002引優(yōu)選的，所述MSC信噪比表征值E的合理區(qū)間為0. 6~0. 8。
[0029] 優(yōu)選的，所述MSC信噪比表征值E的最小閥值為0. 2。
[0030] 優(yōu)選的，所述公共廣播聲壓調(diào)節(jié)方法還包括：
[0031] 在對(duì)MSC信噪比表征值E判斷之前先判斷廣播源能量Es，如果Es低于能量源閥 值，認(rèn)為此段為靜音段，聲壓增益gain不變。
[0032] 優(yōu)選的，所述廣播源能量Es的能量源閥值為0.3。
[0033] 本發(fā)明提供的公共廣播聲壓自適應(yīng)控制方法提出利用幅度平方相干函數(shù) (MagnitudeSquaredCoherence,MSC)估計(jì)現(xiàn)場(chǎng)聲音信號(hào)與廣播信號(hào)頻譜的相干性，來獲 得現(xiàn)場(chǎng)信噪比（SignaltoNoiseRatio,SNR)信息，從而自適應(yīng)調(diào)節(jié)公共廣播聲壓，使聲壓 級(jí)調(diào)整后的現(xiàn)場(chǎng)混合信號(hào)明顯比原現(xiàn)場(chǎng)混合信號(hào)清晰，能夠清楚地聽到廣播的內(nèi)容。
【附圖說明】
[0034] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中：
[0035] 圖1是擴(kuò)聲現(xiàn)場(chǎng)聲線示意圖；
[0036] 圖2是MSC算法設(shè)計(jì)步驟圖；
[0037] 圖3是自適應(yīng)聲壓控制算法框圖；
[003引圖4為廣播源信號(hào)即錄制的語音信號(hào)；
[0039] 圖5為聲場(chǎng)脈沖響應(yīng)信號(hào)；
[0040] 圖6為噪聲信號(hào)選取噪聲數(shù)據(jù)庫NOISEX92_19k