CN113132880B - 基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法和系统 - Google Patents
基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，用于助听器中，助听器包括第一前馈麦克风、第二前馈麦克风和扬声器，第一前馈麦克风的灵敏度小于所述第二前馈麦克风的灵敏度，第一前馈麦克风和第二前馈麦克风位于助听器远离耳道的一侧，扬声器位于靠近耳道的一侧，方法包括：获取输入信号，输入信号包括通过第一麦克风提供的第一信号和通过第二前馈麦克风提供的第二信号；根据第一信号的第一时域信号能量和第二信号的第二时域信号能量，判断输入信号是否包括冲击信号；若输入信号包括冲击信号，则对输入信号进行冲击信号抑制操作。本发明提供的技术方案计算过程简单，计算资源消耗小、反应速度快。
Description
技术领域
本发明涉及语音处理领域，尤其涉及一种基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着电子设备的发展，针对听力障碍人士，人们开发出了听力设备(如，耳机或助听器)用于补充听力障碍人士的听力损失。听力设备通常安装在用户的耳内，用于放大声音并将放大后的声音提供给佩戴者。听力设备通常包含一个收集输入信号的麦克风；一个放大输入信号的处理器；和一个输出声音的扬声器(在助听器领域可称为接收器)。
在听力设备的佩戴中，当外界环境信号较小或者声源距离听力设备较远的时候，由于其到达麦克风时候的能量强度相对较弱，因此需要进行放大。但是线性放大会导致新的问题的产生，如放大量达到一定程度的时候，如果输入信号为或包括冲击信号，该信号本身的增益可能达到了100dB甚至更大的能量。此时再经过听力设备的放大，会导致输出一个能量幅度非常大的信号，从而对听力造成损伤。
为解决上述问题，通常直接采用WDRC(Wide Dynamic Range Compression，多通道动态范围压扩)算法或者AGCO(Automatic Gain Control，输出自动增益控制)，将相对微弱的信号放大，同时针对能量较大的信号进行一定程度压制，从而使得耳机佩戴者产生较好的听觉体验。但是，上述方法是对所有信号直接在频域段进行复杂的处理，计算资源消耗大反应速度慢，需要比较长的时间才能完成处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，用于解决以下问题：冲击噪声抑制的计算资源消耗大反应速度慢。
本发明实施例的一个方面提供了一种基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，用于助听器中，所述助听器包括第一前馈麦克风、第二前馈麦克风和扬声器，所述第一前馈麦克风的灵敏度小于所述第二前馈麦克风的灵敏度，所述第一前馈麦克风和所述第二前馈麦克风位于所述助听器远离耳道的一侧，所述扬声器位于靠近所述耳道的一侧，所述方法包括：
获取输入信号，所述输入信号包括通过所述第一麦克风提供的第一信号和通过所述第二前馈麦克风提供的第二信号；
根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号；及
若所述输入信号包括所述冲击信号，则对所述输入信号进行冲击信号抑制操作。
可选的，根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号的步骤，包括：
获取所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异；其中，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；
判断所述时域能量差异是否小于预设能量差异阈值；及
若所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
可选的，根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号的步骤，包括：
判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；
判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；及
若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，且所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
可选的，根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号的步骤，包括：
判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；
判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；
获取所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量，并判断所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异是否大于第二预设能量阈值；及
若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，且所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于所述第二预设能量阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
可选的，所述第一时域信号能量包括多个第一子带能量，所述第二时域信号能量包括多个第二子带能量；判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值的步骤，包括：
对所述第一信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第一子带信号，并计算所述多个第一子带信号的所述多个第一子带能量；
对所述第二信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第二子带信号，并计算所述多个第二子带信号的所述多个第二子带能量；
计算各个通道内的第一子带能量差异，其中，所述第一子带能量差异表示在相应通道内的第一子带能量和该相应通道的第二子带能量之间的能量差异；及
将所述各个通道内的第一子带能量差异分别与所述预设能量差异阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第一判别结果，各个第一判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
可选的，所述第二信号的平均能量包括所述第二信号的多个第二子带平均能量，所述第二信号的瞬态峰值能量包括所述第二信号的多个第二子带瞬时峰值能量；获取所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量，并判断所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于第二预设能量阈值的步骤，包括：
计算对应于所述多个通道的多个第二子带平均能量；
计算对应于所述多个通道的多个第二子带瞬时峰值能量；
计算各个通道内的第二子带能量差异，其中，所述第二子带能量差异表示在相应通道内的第二子带平均能量和该相应通道的第二子带瞬时峰值能量之间的能量差异；
将所述各个通道内的第二子带能量差异分别与所述第二预设能量阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第二判别结果，各个第二判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
可选的，若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，且所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于所述第二预设能量阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号的步骤，包括：
根据各个通道对应的第一判别结果和对应的第二判别结果，得到各个通道是否出现冲击信号的综合判别结果；
根据各个通道的综合判别结果和各个通道的权重值，计算出所述输入信号包括所述冲击信号的概率。
可选的，还包括：预先为所述多个通道分别配置多个权重值，所述多个权重值与所述多个通道一一对应；其中，高于预设频点的各个通道的权重值被配置为第一数值，不高于所述预设频点的各个通道的权重值被配置为第二数值，所述第一数值大于所述第二数值。
本发明实施例的一个方面又提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的步骤。
本发明实施例的一个方面又提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的步骤。
本发明实施例提供的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法、设备及计算机可读存储介质，基于不同灵敏度的第一前馈麦克风和第二前馈麦克风采集周围环境信号，以得到具有差异性的第一信号和第二信号，通过第一信号的第一时域信号能量和第二信号的第二时域信号能量之间，来判断输入信号是否包括冲击信号并实施冲击噪声抑制。在本实施例中，通过时域信号能量来分析是否存在冲击信号，计算过程简单，计算资源消耗小、反应速度快，保障佩戴者有较好的听觉体验。
附图说明
图1示意性示出了本发明的助听器的结构示意图；
图2为包括冲击信号的信号时域图；
图3为不同灵敏度的两个前馈麦克风提供的信号的时域图；
图4为基于双麦克风架构的冲击噪声抑制流程框架；
图5为基于双麦克风架构的另一冲击噪声抑制流程框架；
图6为基于双麦克风架构的另一冲击噪声抑制流程框架；
图7为基于双麦克风架构的另一冲击噪声抑制流程框架；
图8为基于双麦克风架构的另一冲击噪声抑制流程框架；
图9示意性示出了根据本发明实施例一的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的流程图；
图10是图9中步骤S902的流程图；
图11是图9中步骤S902的另一流程图；
图12是图9中步骤S902的另一流程图；
图13是图12中步骤S1204的流程图；
图14是图12中步骤S1204的另一流程图；
图15是图12中步骤S1206的流程图；
图16示意性示出了根据本发明实施例一的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的新增步骤；
图17示意性示出了根据本发明实施例二的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制系统的框图；
图18示意性示出了根据本发明实施例三的适于实现基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的计算机设备的硬件架构示意图；
图19为基于单麦克风架构的冲击噪声抑制流程框架；及
图20示意性示出了将冲击信号抑制之前和之后的效果对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，在本发明实施例中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，步骤前的数字标号并不标识执行步骤的前后顺序，仅用于方便描述本发明及区别每一步骤，因此不能理解为对本发明的限制。
图1示意性示出了根据本发明实施例的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的环境应用示意图。
所述基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法可以被执行在助听器2中。
助听器2，包括外壳，该外壳内包括第一前馈麦克风21、第二前馈麦克风22、处理器23、扬声器24。
第一前馈麦克风21，位于助听器2远离耳道的一侧，可以用于获取佩戴者周围的周围环境信号。
第二前馈麦克风22，位于助听器2远离耳道的一侧(即，位于第一前馈麦克风21的同侧)，可以用于获取佩戴者周围的周围环境信号。第一前馈麦克风21的灵敏度小于第二前馈麦克风22的灵敏度。其中，所述灵敏度可以包括声音敏感度。所述灵敏度，是指麦克风的输出端对于给定标准声学输入的电气响应。对于固定的声学输入，灵敏度高的第二前馈麦克风22比灵敏度低的第一前馈麦克风21输出的电信号幅度高。
处理器23，电连接第一前馈麦克风21、第二前馈麦克风22和扬声器24，用于处理第一前馈麦克风21和第二前馈麦克风22提供的信号。例如，冲击噪声抑制、宽动态范围压缩(WDRC)、波束形成等。处理器23可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片等。
扬声器24，用于接收处理器23处理后的信号，并将处理后的信号输出到耳道4中。
硅胶套25，用于当助听器2被佩戴时，至少部分插入耳道4中。硅胶套25可以在一定程度阻断佩戴者周围的声音进入到耳道4中。当然，硅胶套25的材质可置换。
本发明可以基于上述助听器的结构，提供一个基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方案，根据第一前馈麦克风21提供的第一信号和和第二前馈麦克风22提供的第二信号，判断是否存在冲击信号。若存在所述冲击信号，对进行冲击噪声抑制操作。
当然，本发明也提供了一种单麦克风架构(第一前馈麦克风21)冲击噪声抑制方案。
以下提供基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方案的实现原理。
设计思路：采用灵敏度不同的第一前馈麦克风和第二前馈麦克风。
冲击信号的持续时间可能在10-200ms之间，最快需要在几十毫秒的范围内检测到，并且实现对于该冲击信号的处理。冲击信号的特征包括：在很短的时间内，能量剧烈增加到非常大。
如图2所示，对于具有较高灵敏度的麦克风来说：其动态范围会减小，送到处理器23的信号幅度会较大。当信号中包括冲击信号，会导致处理器23获取的该信号出现饱和。
由于饱和现象，处理器23从较高灵敏度的第二前馈麦克风22得到的冲击信号的幅度被限定。即，处理器23从较高灵敏度的第二前馈麦克风22得到的冲击信号的信号能量可能出现饱和。因此，处理器23从较高灵敏度的第二前馈麦克风22得到的冲击信号和从较低灵敏度的第一前馈麦克风21得到的冲击信号之间的时域能量差异会缩小(如，小于某个特定阈值)。例如，第一前馈麦克风21采用正常灵敏度的麦克风(例如，灵敏度为-38dBV)，第二前馈麦克风22采用超高灵敏度的麦克风(例如，灵敏度为-23dBV)。因此，从较高灵敏度的第二前馈麦克风22得到的冲击信号和从较低灵敏度的第一前馈麦克风21得到的冲击信号之间的时域能量差异小于15dB时，则说明输入信号中可能出现冲击信号，且所述时域能量差越低，出现冲击信号的概率越大。
如图3所示，其分别示出了第一前馈麦克风21得到的非冲击性信号和通过第二前馈麦克22得到的非冲击性信号。由于没有信号饱和的问题，因此，处理器23从较高灵敏度的第二前馈麦克风22得到的非冲击性信号和从较低灵敏度的第一前馈麦克风21得到的非冲击性信号之间的时域能量差异比较大(比值比较大)。
基于上述分析可知，可以基于能量比值，来判断是否存在冲击信号。具体如图4所示：
(1)通过第一前馈麦克风21获取第一信号，并计算所述第一信号的第一时域信号能量；
(2)通过第二前馈麦克风22获取第二信号，并计算所述第二信号的第二时域信号能量；
(3)对比所述第一信号的时域信号能量和所述第二信号的时域信号能量之间的时域能量差异，通过所述时域能量差异来判断佩戴者的周围环境中是否存在冲击信号。
如果所述时域能量差异小于预设能量差异阈值(15dB)，则判定存在冲击信号。
进一步的，由于冲击信号的特征包括：在很短的时间内，能量剧烈增加到非常大，因此，当周围环境中出现冲击信号时，第一前馈麦克风21的输出会剧烈增大。有鉴于此，如图5所示，本申请还可以通过第一前馈麦克风21提供的第一信号的第一时域信号能量来判断是否出现冲击信号，例如，所述第一信号的第一时域信号能量高于第一预设能量阈值(如，100dB)。
需要说明的是，该第一预设能量阈值可以由第一前馈麦克风21检测到的环境噪声决定，当第一前馈麦克风21检测到的环境噪声较低，该第一预设能量阈值较低，当第一前馈麦克风21检测到的环境噪声较高，则动态调高该第一预设能量阈值。
进一步的，本发明人还发现：当存在冲击信号时，信号的瞬态峰值激增。而信号的平均能量，则增长相对缓慢。如图6所示，可以计算信号的平均能量和瞬态峰值能量，计算信号的平均能量和瞬时峰值能量之间的时域能量差异，并在上述时域能量差异大于某个阈值的情形下，判定存在冲击信号。需要说明的是，上述信号可以是第一前馈麦克风21提供的第一信号，也可以使第二前馈麦克风22提供的第二信号，或二者结合。
为了进一步地提升判断是否存在冲击信号的准确性，如图7所示，可以将信号划分到通道内进行分析，通过各个通道内的子带信号判断各个通道内是否出现冲击信号。具体如下：
步骤一：对输入信号(第一信号或第二信号)进行多频段滤波，得到对应M个通道的M个子带信号；
步骤二：计算第i个通道内的子带平均能量和子带瞬时峰值能量，i为自然数，1≤i≤M；
步骤三：根据所述第i个通道内的子带平均能量和子带瞬时峰值能量之间的时域能量差异，判断所述第i个通道是否出现冲击信号，从而得到M个通道对应的M个判别结果；
步骤四：根据所述M个判别结果，综合判断所述输入信号是否包括冲击信号。
进一步的，本发明人发现：
由于冲击信号覆盖的频率范围为全频段，而语音主要集中在300-3400hz。
因此，可以针对4khz以上的通道部分的判别，增大加权值。
而低频部分的加权值较低，该方案能够有效抵抗语音的干扰，使得冲击信号的判别更加鲁棒。
为了进一步地提升对于冲击信号的判断准确性，如图8所示：
步骤一：对第一信号或第二信号分别进行多频段滤波，得到对应于M个通道的M个第一子带信号和对应于所述M个通道的M个第二子带信号，其中，所述M个第一子带信息根据第一信号得到，所述M个第二子带信息根据第二信号得到；
步骤二：计算第i个通道内的第一子带信号的子带平均能量和第一子带信号的子带瞬时峰值能量之间的时域能量差异以及所述第i个通道内的第二子带信号的子带平均能量和第二子带信号的子带瞬时峰值能量之间的时域能量差异，得到对应第i个通道的第i个判别结果，从而得到M个通道对应的M个判别结果，i为自然数，1≤i≤M；
步骤三：为每个通道分别配置一个权重值，频点高于4khz的通道被配置较高的权重值，频点低于4khz的通道被配置较低的权重值；
步骤四：根据所述M个判别结果中各个判别结果以及相应的权重值，综合判断是否存在冲击信号。
例如，当存在冲击信号，对应的判别结果为1；当不存在冲击信号，对应的判别结果为-1；频点高于4khz的通道的权重值为0.5，频点低于4khz的通道的权重值为0.2。其中，每个通道的判别结果在综合判断中的影响为：判别结果*通道的权重值。
上述综合加权值可以通过sigma等函数进行压缩，得到0-1之间的概率值。
概率值越高，说明存在冲击信号的可能性越大，在时域上对输入信号进行抑制的程度越大。
概率值越低，抑制的程度越轻。
下文将提供多个实施例，下文提供的各个实施例可以用于实现上文描述的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法。为便于理解，下面将助听器2作为执行主体进行示例性描述。
实施例一
在本实施例中，基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法被执行在助听器2中。如图1所示，助听器2包括第一前馈麦克风21、第二前馈麦克风22和扬声器，第一前馈麦克风21的灵敏度小于第二前馈麦克风22的灵敏度，第一前馈麦克风21和第二前馈麦克风22位于助听器2远离耳道4的一侧，扬声器24位于靠近耳道4的一侧。
图9示意性示出了根据本发明实施例一的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的流程图。如图9所示，基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法可以包括步骤S900～S906，其中：
步骤S900，获取输入信号，所述输入信号包括通过所述第一麦克风提供的第一信号和通过所述第二前馈麦克风提供的第二信号。
第一前馈麦克风21，用于采集周围环境的信号，可以为正常灵敏度的麦克风，如灵敏度为-38dBV。
第二前馈麦克风22，用于采集周围环境的信号，可以为超高灵敏度的麦克风，如灵敏度为-23dBV。
所述输入信号，为输入至处理器23的信号。
所述输入信号包括所述第一信号和所述第二信号。所述第一信号，为第一前馈麦克风21输出至处理器23的信号；所述第二信号，为第二前馈麦克风22输出至处理器23的信号。
步骤S902，根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号。
步骤S904，若所述输入信号包括所述冲击信号，则对所述输入信号进行冲击信号抑制操作。
判断所述输入信号是否包括冲击信号的方式有多种，例如：
方式一：
如图10所示，所述步骤902可以包括步骤S1002～S1004，其中：步骤S1000，获取所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异；其中，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；步骤S1002，判断所述时域能量差异是否小于预设能量差异阈值；及骤S1004，若所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。在本实施例中，由于第一前馈麦克风21的灵敏度低于第二前馈麦克风22的灵敏度，因此，相对于第一前馈麦克风21，第二前馈麦克风22输送到处理器23的第二信号的信号幅度更大。当所述输入信号包括冲击信号时，第一信号的信号幅度和第二信号的信号幅度均会大幅上升。但是，由于第二前馈麦克风22的灵敏度更高，导致第二信号的信号幅度饱和(受限制)，从而可能导致第一信号的信号幅度和第二信号的信号幅度之间的差异缩小。可知，本实施例通过所述时域能量差异的明显缩小，用来判断所述输入信号是否包括所述冲击信号。
方式二(基于方式一的进一步方案)：
如图11所示，所述步骤902可以包括步骤S1102～S1104，其中：步骤S1100，判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；步骤S1102，判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；及步骤S1104，若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，且所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。在本实施例中，由于冲击信号的特征包括：在很短的时间内，能量剧烈增加到非常大，因此，当周围环境中出现冲击信号时，第一前馈麦克风21的输出会剧烈增大。因此，综合所述时域能量差异和所述第一时域信号能量，可以更加准确地判定所述输入信号是否包括冲击信号。需注意，由于所述第二信号对应的所述第二信号时域能量容易出现饱和，因此通过所述第一信号的所述第一时域信号能量判别更为准确。
方式三(基于方式二的进一步方案)：
如图12所示，所述步骤902可以包括步骤S1200～S1206，其中：步骤S1200，判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；步骤S1202，判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；步骤S1204，获取所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量，并判断所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异是否大于第二预设能量阈值；及步骤S1206，若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，且所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于所述第二预设能量阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。由于当存在冲击信号时，输入信号的瞬态峰值激增，而输入信号的平均能量，则增长相对缓慢。在本实施例中，加入瞬态峰值能量和长时间的平均能量之间的比较，进一步提升判断是否存在冲击信号的准确性。
为了进一步地提升判断是否存在冲击信号的准确性，可以将所述输入信号划分到通道内进行综合分析。
作为示例，所述第一时域信号能量可以包括多个第一子带能量，所述第二时域信号能量可以包括多个第二子带能量。如图13所示，所述步骤1204可以包括步骤S1300～S1306，其中：步骤S1300，对所述第一信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第一子带信号，并计算所述多个第一子带信号的所述多个第一子带能量；步骤S1302，对所述第二信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第二子带信号，并计算所述多个第二子带信号的所述多个第二子带能量；步骤S1304，计算各个通道内的第一子带能量差异，其中，所述第一子带能量差异表示在相应通道内的第一子带能量和该相应通道的第二子带能量之间的能量差异；及步骤S1306，将所述各个通道内的第一子带能量差异分别与所述预设能量差异阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第一判别结果，各个第一判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
作为示例，所述第二信号的平均能量包括所述第二信号的多个第二子带平均能量，所述第二信号的瞬态峰值能量包括所述第二信号的多个第二子带瞬时峰值能量。如图14所示，所述步骤1204可以包括步骤S1400～S1406，其中：步骤S1400，计算对应于所述多个通道的多个第二子带平均能量；步骤S1402，计算对应于所述多个通道的多个第二子带瞬时峰值能量；步骤S1404，计算各个通道内的第二子带能量差异，其中，所述第二子带能量差异表示在相应通道内的第二子带平均能量和该相应通道的第二子带瞬时峰值能量之间的能量差异；步骤S1406，将所述各个通道内的第二子带能量差异分别与所述第二预设能量阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第二判别结果，各个第二判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
作为示例，如图15所示，所述步骤1206可以包括步骤S1500～S1502，其中：步骤S1500，根据各个通道对应的第一判别结果和对应的第二判别结果，得到各个通道是否出现冲击信号的综合判别结果；步骤S1502，根据各个通道的综合判别结果和各个通道的权重值，计算出所述输入信号包括所述冲击信号的概率。
作为示例，如图16所示，所述方法还可以包括步骤S1600，其中：步骤S1600，预先为所述多个通道分别配置多个权重值，所述多个权重值与所述多个通道一一对应；其中，高于预设频点的各个通道的权重值被配置为第一数值，不高于所述预设频点的各个通道的权重值被配置为第二数值，所述第一数值大于所述第二数值。由于冲击信号覆盖的频率范围为全频段，而语音主要集中在300-3400hz。因此，可以针对4khz以上的通道部分的判别结果，增大加权值。而低频部分的加权值较低，该方案能够有效抵抗语音的干扰，使得冲击信号的判别更加鲁棒。
实施例二
如图17所示，示意性示出了根据本发明实施例二的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制系统1700的框图。该基于双麦克风架构的冲击噪声抑制系统1700用于助听器中，所述助听器包括第一前馈麦克风、第二前馈麦克风和扬声器，所述第一前馈麦克风的灵敏度小于所述第二前馈麦克风的灵敏度，所述第一前馈麦克风和所述第二前馈麦克风位于所述助听器远离耳道的一侧，所述扬声器位于靠近所述耳道的一侧。该系统可以被分割成一个或多个程序模块，一个或者多个程序模块被存储于存储介质中，并由一个或多个处理器所执行，以完成本发明实施例。本发明实施例所称的程序模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，以下描述将具体介绍本实施例中各程序模块的功能。
如图17所示，该基于双麦克风架构的冲击噪声抑制系统1700可以包括获取模块1710、判断模块1720和抑制模块1730。其中：
获取模块1710，用于获取输入信号，所述输入信号包括通过所述第一麦克风提供的第一信号和通过所述第二前馈麦克风提供的第二信号；
判断模块1720，用于根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号；及
抑制模块1730，用于若所述输入信号包括所述冲击信号，则对所述输入信号进行冲击信号抑制操作。
作为示例，所述判断模块1720，还用于：
获取所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异；其中，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；
判断所述时域能量差异是否小于预设能量差异阈值；及
若所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
作为示例，所述判断模块1720，还用于：
判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；
判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；及
若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，且所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
作为示例，所述判断模块1720，还用于：
判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；
判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；
获取所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量，并判断所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异是否大于第二预设能量阈值；及
若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，且所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于所述第二预设能量阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
作为示例，所述第一时域信号能量包括多个第一子带能量，所述第二时域信号能量包括多个第二子带能量；所述判断模块1720，还用于：
对所述第一信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第一子带信号，并计算所述多个第一子带信号的所述多个第一子带能量；
对所述第二信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第二子带信号，并计算所述多个第二子带信号的所述多个第二子带能量；
计算各个通道内的第一子带能量差异，其中，所述第一子带能量差异表示在相应通道内的第一子带能量和该相应通道的第二子带能量之间的能量差异；及
将所述各个通道内的第一子带能量差异分别与所述预设能量差异阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第一判别结果，各个第一判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
作为示例，所述第二信号的平均能量包括所述第二信号的多个第二子带平均能量，所述第二信号的瞬态峰值能量包括所述第二信号的多个第二子带瞬时峰值能量；所述判断模块1720，还用于：
计算对应于所述多个通道的多个第二子带平均能量；
计算对应于所述多个通道的多个第二子带瞬时峰值能量；
计算各个通道内的第二子带能量差异，其中，所述第二子带能量差异表示在相应通道内的第二子带平均能量和该相应通道的第二子带瞬时峰值能量之间的能量差异；
将所述各个通道内的第二子带能量差异分别与所述第二预设能量阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第二判别结果，各个第二判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
作为示例，所述判断模块1720，还用于：
根据各个通道对应的第一判别结果和对应的第二判别结果，得到各个通道是否出现冲击信号的综合判别结果；
根据各个通道的综合判别结果和各个通道的权重值，计算出所述输入信号包括所述冲击信号的概率。
作为示例，所述系统还包括配置模块(未标识)，用于：
预先为所述多个通道分别配置多个权重值，所述多个权重值与所述多个通道一一对应；其中，高于预设频点的各个通道的权重值被配置为第一数值，不高于所述预设频点的各个通道的权重值被配置为第二数值，所述第一数值大于所述第二数值。
实施例三
如图18所示，示出了根据本发明实施例三的适于实现基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的计算机设备1800的硬件架构示意图。所述计算机设备1800可以为助听器或具有助听器功能的听力设备。本实施例中，计算机设备1800是一种能够按照事先设定或者存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备。例如，可以是助听器，具有助听器功能的助听器等。如图18所示，计算机设备1800至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信链接存储器1810、处理器1820、网络接口1830。其中：
存储器1810至少包括一种类型的计算机可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器1810可以是计算机设备1800的内部存储模块，例如该计算机设备1800的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器1810也可以是计算机设备1800的外部存储设备，例如该计算机设备1800上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，简称为SMC)，安全数字(Secure Digital，简称为SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器1810还可以既包括计算机设备1800的内部存储模块也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器1810通常用于存储安装于计算机设备1800的操作系统和各类应用软件，例如基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的程序代码等。此外，存储器1810还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
处理器1820在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器1820通常用于控制计算机设备1800的总体操作，例如执行与计算机设备1800进行数据交互或者通信相关的控制和处理等。本实施例中，处理器1820用于运行存储器1810中存储的程序代码或者处理数据。
网络接口1830可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口1830通常用于在计算机设备1800与其他计算机设备之间建立通信链接。例如，网络接口1830用于通过网络将计算机设备1800与外部终端相连，在计算机设备1800与外部终端之间的建立数据传输通道和通信链接等。网络可以是企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)、全球移动通讯系统(Global System of Mobile communication，简称为GSM)、宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，简称为WCDMA)、4G网络、5G网络、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi等无线或有线网络。·
需要指出的是，图18仅示出了具有部件1810-1830的计算机设备，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的部件，可以替代的实施更多或者更少的部件。
在本实施例中，存储于存储器1810中的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法还可以被分割为一个或者多个程序模块，并由一个或多个处理器(本实施例为处理器1820)所执行，以完成本发明实施例。
实施例四
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例中的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的步骤。
本实施例中，计算机可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，计算机可读存储介质也可以是计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，简称为SMC)，安全数字(Secure Digital，简称为SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，计算机可读存储介质还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，计算机可读存储介质通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件，例如实施例中基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的程序代码等。此外，计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
实施例五
如图19所示，该基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法被执行在基于单麦克风架构的助听器中。所述助听器包括以顺序电连接的第一前馈麦克风21、处理器23和扬声器24。所述第一前馈麦克风21位于所述助听器远离耳道的一侧，所述扬声器24位于靠近所述耳道的一侧。
图19示意性示出了根据本发明实施例一的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的流程图。如图19所示，基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法可以包括步骤S1～S5，其中：
步骤S1，通过所述前馈麦克风获取输入信号，所述语音信号包括从周围环境中提供的信号；
步骤S2，检测所述输入信号是否包括时域冲击信号；
步骤S3，如果所述输入信号包括所述时域冲击信号，则对所述输入信号执行输出增益控制，以得到第一目标信号；
步骤S4，如果所述输入信号不包括所述时域冲击信号，则对所述输入信号依次执行动态范围压扩控制和输出增益控制，以得到第二目标信号；及
步骤S5，将所述第一目标信号或第二目标信号输出到所述扬声器中，以通过所述扬声器播放出来。
如图20所示，为使用实施例一至五任意冲击噪声抑制方案之前与之后的比效果图。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，其特征在于，用于助听器中，所述助听器包括第一前馈麦克风、第二前馈麦克风和扬声器，所述第一前馈麦克风的灵敏度小于所述第二前馈麦克风的灵敏度，所述第一前馈麦克风和所述第二前馈麦克风位于所述助听器远离耳道的一侧，所述扬声器位于靠近所述耳道的一侧，所述方法包括：
获取输入信号，所述输入信号包括通过所述第一前馈麦克风提供的第一信号和通过所述第二前馈麦克风提供的第二信号；
根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号；及
若所述输入信号包括所述冲击信号，则对所述输入信号进行冲击信号抑制操作；
其中，根据所述第一信号的第一时域信号能量和所述第二信号的第二时域信号能量，判断所述输入信号是否包括冲击信号的步骤，包括：判断所述第一时域信号能量是否大于第一预设能量阈值；判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值，所述第一时域信号能量和所述第二信号时域能量对应相同的时间窗口；获取所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量，并判断所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异是否大于第二预设能量阈值；及若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，且所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于所述第二预设能量阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号。
2.根据权利要求1所述的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，其特征在于，所述第一时域信号能量包括多个第一子带能量，所述第二时域信号能量包括多个第二子带能量；判断所述第一时域信号能量和所述第二时域信号能量之间的时域能量差异是否小于预设能量差异阈值的步骤，包括：
对所述第一信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第一子带信号，并计算所述多个第一子带信号的所述多个第一子带能量；
对所述第二信号进行多频段滤波，得到对应于多个通道的多个第二子带信号，并计算所述多个第二子带信号的所述多个第二子带能量；
计算各个通道内的第一子带能量差异，其中，所述第一子带能量差异表示在相应通道内的第一子带能量和该相应通道的第二子带能量之间的能量差异；及
将所述各个通道内的第一子带能量差异分别与所述预设能量差异阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第一判别结果，各个第一判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
3.根据权利要求2所述的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，其特征在于，所述第二信号的平均能量包括所述第二信号的多个第二子带平均能量，所述第二信号的瞬态峰值能量包括所述第二信号的多个第二子带瞬时峰值能量；获取所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量，并判断所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于第二预设能量阈值的步骤，包括：
计算对应于所述多个通道的多个第二子带平均能量；
计算对应于所述多个通道的多个第二子带瞬时峰值能量；
计算各个通道内的第二子带能量差异，其中，所述第二子带能量差异表示在相应通道内的第二子带平均能量和该相应通道的第二子带瞬时峰值能量之间的能量差异；
将所述各个通道内的第二子带能量差异分别与所述第二预设能量阈值比较，生成与所述多个通道对应的多个第二判别结果，各个第二判别结果用于作为相应通道是否出现冲击信号的判断依据。
4.根据权利要求3所述的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，其特征在于，若所述第一时域信号能量大于所述第一预设能量阈值，所述时域能量差异小于所述预设能量差异阈值，且所述第二信号的平均能量和所述第二信号的瞬态峰值能量之间的时域能量差异大于所述第二预设能量阈值，则判定所述输入信号包括所述冲击信号的步骤，包括：
根据各个通道对应的第一判别结果和对应的第二判别结果，得到各个通道是否出现冲击信号的综合判别结果；
根据各个通道的综合判别结果和各个通道的权重值，计算出所述输入信号包括所述冲击信号的概率。
5.根据权利要求4所述的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法，其特征在于，还包括：
预先为所述多个通道分别配置多个权重值，所述多个权重值与所述多个通道一一对应；其中，高于预设频点的各个通道的权重值被配置为第一数值，不高于所述预设频点的各个通道的权重值被配置为第二数值，所述第一数值大于所述第二数值。
6.一种计算机设备，其包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时用于实现权利要求1至5中任一项所述的基于双麦克风架构的冲击噪声抑制方法的步骤。
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