一种回声消除方法、装置、电子设备及存储介质与流程

2021-01-28 16:01:44|

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本申请涉及信息技术领域，特别是涉及一种回声消除方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

目前，通过网络进行交流已经变得十分普遍，例如网络会议等。然而在进行网络会议时，需要通过使用扬声器等扩音设备，对来自网络对端的声音信号进行播放。而由于周围环境等因素会导致产生回声，从而导致拾音器采集到的声音信号汇总往往包括回声。

当前，一般通过获得的当前设备与预设设备的频率差，对拾音器采集到的信号进行频率补偿，从而进行回声的消除，再对回声消除后的信号进行去频率补偿，最后输出。然而，由于当前设备与预设设备的频率差的不确定性，会很容易导致声音信号的失真，从而影响回声消除的准确性。

发明申请内容

本申请实施例的目的在于提供一种回声消除方法、装置、电子设备及存储介质，以实现提高回声消除的准确性。具体技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种回声消除方法，包括：

获取扬声器播放的信号；

根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号，其中，频率响应曲线用于表征当前扬声器的频率与响度之间的关系；

根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；

根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。

可选的，根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号，包括：

根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置；

通过配置后的均衡滤波器对扬声器播放的信号中的目标频率点进行信号的放大或缩小，得到参考信号，其中，目标频率点为通过频响曲线判断得到的频率响应大于预设阈值的频率点。

可选的，根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置，包括：

获取预先计算得到的频响曲线中目标频率点对应的中心频率、带宽和增益系数，其中，增益系数为频率响应差异较大的频率点对应的频率响应的峰值除以频率响应的均值；

根据中心频率、带宽和增益对预设均衡滤波器进行配置。

可选的，上述方法还包括：

通过扬声器播放扫频信号，其中，扫频信号包括多个扫频点对应的信号；

通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号；

根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应；

对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线，包括：

根据各扫频点的频率响应，选取各扫频点的频率响应最大值所对应的频率响应作为参考频率响应；

将各扫频点的频率响应除以参考频率响应，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号，包括：

根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，通过自适应滤波器的迭代更新，得到模拟回声信号。

可选的，根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除，包括：

从拾音器采集到的信号中减去模拟回声信号，得到消除回声的音频信号。

第二方面，本申请实施例提供了一种回声消除装置，包括：

信号获取模块，用于获取扬声器播放的信号；

预滤波模块，用于根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号，其中，频率响应曲线用于表征当前扬声器的频率与响度之间的关系；

回声拟合模块，用于根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；

回声消除模块，用于根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。

可选的，预滤波模块，包括：

滤波配置子模块，用于根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置；

信号调整子模块，用于通过配置后的均衡滤波器对扬声器播放的信号中的目标频率点进行信号的放大或缩小，得到参考信号，其中，目标频率点为通过频响曲线判断得到的频率响应大于预设阈值的频率点。

可选的，滤波配置子模块，包括：

参数获取单元，用于获取预先计算得到的频响曲线中目标频率点对应的中心频率、带宽和增益系数，其中，增益系数为频率响应差异较大的频率点对应的频率响应的峰值除以频率响应的均值；

参数配置单元，用于根据中心频率、带宽和增益对预设均衡滤波器进行配置。

可选的，上述装置还包括：

扫频信号模块，用于通过扬声器播放扫频信号，其中，扫频信号包括多个扫频点对应的信号；

扫频接收模块，用于通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号；

频率响应模块，用于根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应；

归一化模块，用于对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，归一化模块，包括：

参考获取子模块，用于根据各扫频点的频率响应，选取各扫频点的频率响应最大值所对应的频率响应作为参考频率响应；

曲线获取子模块，用于将各扫频点的频率响应除以参考频率响应，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，回声拟合模块，包括：

迭代更新子模块，用于根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，通过自适应滤波器的迭代更新，得到模拟回声信号。

可选的，回声消除模块，包括：

信号减去子模块，用于从拾音器采集到的信号中减去模拟回声信号，得到消除回声的音频信号。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序时，实现上述任一的方法步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一的方法步骤。

本申请实施例提供的一种回声消除方法、装置、电子设备及存储介质，可以获取扬声器播放的信号；根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号；根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。通过预滤波的扬声器信号和拾音器采集到的信号，进行当前回声信号的拟合，消除拾音器采集到的信号中回声成分，从而提高回声信号消除的准确率和效率。当然，实施本申请的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种回声消除方法的一种流程图；

图2为本申请实施例的一种频率响应的曲线图；

图3为本申请实施例的一种回声消除方法的一种实例图；

图4为本申请实施例的一种自适应滤波器的一种示意图；

图5为本申请实施例的一种预滤波处理方法的一种流程图；

图6为本申请实施例的一种频率响应曲线的获取方法的一种流程图；

图7为本申请实施例的一种频率响应曲线的获取方法的一种示意图；

图8为本申请实施例的一种回声消除方法的另一种流程图；

图9为本申请实施例的一种回声消除装置的一种结构图；

图10为本申请实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参见图1，图1为本申请实施例的一种回声消除方法的一种流程图，包括：

s11，获取扬声器播放的信号。

其中，上述扬声器播放的信号可以来自网络对端的声音或音乐等通过扬声器进行播放的信号，例如进行网络会议过程中，本地拾音器在进行本地信号的采集时，拾音器采集的信号中可能包含回声信号。

本申请实施例的回声消除方法针对的是音响系统所产生的回音，因此可以通过音响系统执行，具体的，该音响系统可以包括扬声器和拾音器等。

s12，根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号。

其中，频率响应曲线用于表征当前扬声器的频率与响度之间的关系。通过上述频率响应曲线可以获取频率响应异常的频率点，参见图2，图2为本申请实施例的一种频率响应的曲线图，图中3000hz和6500hz存在明显的峰值，因此可以根据该频率响应曲线对进行预滤波处理。具体的，针对峰值3000hz和6500hz的预滤波处理可以为，通过该频响曲线计算得到各频率点h(n)对应的频响的均值ave_h，由于在3000hz和6500hz存在明显的峰值，通过对峰值点的左右两侧值与均值比较，可以获得在均值3000hz附近的2375hz点和3500hz点对应的频响h(n)达到均值水平，两者相减即获得峰值3000hz对应的带宽1125hz；同理也可以得到峰值6500hz对应的峰值和带宽。从而得到参考点3000hz和6500hz的相关参数。

s13，根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号。

参见图3，图3为本申请实施例的一种回声消除方法的一种实例图。根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号。回声信号的拟合可以通过利用参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行自适应滤波器的迭代更新估计得到模拟回声信号，具体的，利用参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号进行回声信号的拟合，可以通过预先训练好的网络模型对上述参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号进行线性变换，得到模拟回声信号。例如将参考信号放大a倍，将预先获取的拾音器采集到的信号放大b倍后，将两组信号进行合并，得到模拟回声信号。参见图4，图4为本申请实施例的一种自适应滤波器的一种示意图。

s14，根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。

其中，根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除，可以为从上述当前声音信号中减去模拟回声信号，得到回声消除后的信号。在实际使用过程中，当进行回声信号消除后得到的信号仍不能满足本方案的要求时，可以返回上述步骤s13重新对模拟回声信号进行拟合，并根据重新拟合得到的模拟回声信号进行回声信号的消除。

可见，通过本申请实施例的方法，可以获取扬声器播放的信号；根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号；根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。通过预滤波的扬声器信号和拾音器采集到的信号，进行当前回声信号的拟合，消除拾音器采集到的信号中回声成分，从而提高回声信号消除的准确率和效率。

在一种可能的实施方式中，参见图5，上述根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号，包括：

s121，根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置。

可选的，根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置，包括：获取预先计算得到的频响曲线中目标频率点对应的中心频率、带宽和增益系数，其中，增益系数为频率响应差异较大的频率点对应的频率响应的峰值除以频率响应的均值；根据中心频率、带宽和增益对预设均衡滤波器进行配置。

例如，参见图2，图2为本申请实施例的一种频率响应的曲线图，通过频响曲线可以计算得到h(n)数组的均值ave_h，同时可以检测到在3000hz和6500hz存在明显的峰值，通过对峰值点的左右两侧值与均值比较，可以获得在均值3000hz附近的2375hz点和3500hz点对应的频响h(n)达到均值水平，两者相减即获得带宽1125hz,同时将峰值3000hz对应的值h(n)除以均值ave_h,得到增益系数，由此可以根据3000hz的中心频率，1125hz的带宽和增益即可以配置得到一个相应峰值的均衡滤波器；同理我们也可以得到6500hz的均衡滤波器。

s122，通过配置后的均衡滤波器对扬声器播放的信号中的目标频率点进行信号的放大或缩小，得到参考信号。

其中，目标频率点为通过频响曲线判断得到的频率响应大于预设阈值的频率点。

由于频响曲线中的目标频率点的频率响应远大于其余频率点可能为由于设备的共振所导致，通过目标频率点进行信号的放大或缩小可以减小由于外界设备导致的非线性影响，得到参考信号。

在一种可能的实施方式中，参见图6，上述方法还包括：

s21，通过扬声器播放扫频信号。

其中，扫频信号包括多个扫频点对应的信号。例如，根据回声消除算法的频率分辨率或者比该分辨率更高的分辨率，产生扫频信号。如，回声消除的分辨率为125hz，则产生125hz、250hz、….n*125hz….8000hz的共n个单频信号组成扫频信号。参见图7，图7为本申请实施例的一种频率响应曲线的获取方法的一种示意图：

s22，通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号。

s23，根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应。

例如，将上述扫频信号发送给扬声器进行播放，同时通过拾音器进行采集。将采集到的信号与原扫频信号都送入计算响应函数h(f)，计算各个扫频点的频率响应h(n)：

其中，n的范围为[1,n]，n为扫频信号中单频信号组的数量，x(n)为原扫频信号中的第n个单频信号的幅值，y(n)为拾音器采集到的扫频信号中的第n个单频信号的幅值，以此获得各个扫频点的频率响应h(n)。

s24，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线，包括：根据各扫频点的频率响应，选取各扫频点的频率响应最大值所对应的频率响应作为参考频率响应；将各扫频点的频率响应除以参考频率响应，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可见，通过本申请实施例的频率响应曲线的获取方法，可以通过扬声器播放扫频信号；通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号；根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应；对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。从而可以根据上述得到的频率响应曲线便于对预设的均衡滤波器进行配置。

参见图8，图8为本申请实施例的一种回声消除方法的另一种流程图，包括：

s21，通过扬声器播放扫频信号。

其中，扫频信号包括多个扫频点对应的信号。

s22，通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号。

s23，根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应。

s24，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

s11，获取扬声器播放的信号。

s12，根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号。

其中，频率响应曲线用于表征当前扬声器的频率与响度之间的关系。可选的，根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号，包括：根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置；通过配置后的均衡滤波器对扬声器播放的信号中的目标频率点进行信号的放大或缩小，得到参考信号，其中，目标频率点为通过频响曲线判断得到的频率响应大于预设阈值的频率点。

s13，根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号。

可选的，根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号，包括：根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，通过自适应滤波器的迭代更新，得到模拟回声信号。

可选的，在根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号之前，上述方法还包括：通过扬声器播放扫频信号，其中，扫频信号包括多个扫频点对应的信号；通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号；根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应；对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

s14，根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。

可选的，根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除，包括：从拾音器采集到的信号中减去模拟回声信号，得到消除回声的音频信号。

参见图9，图9为本申请实施例的一种回声消除装置的一种结构图，包括：

信号获取模块101，用于获取扬声器播放的信号；

预滤波模块102，用于根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号，其中，频率响应曲线用于表征当前扬声器的频率与响度之间的关系；

回声拟合模块103，用于根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；

回声消除模块104，用于根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。

可选的，预滤波模块102，包括：

滤波配置子模块，用于根据预先计算得到的频响曲线进行预设均衡滤波器的配置；

可选的，滤波配置子模块，包括：

参数配置单元，用于根据中心频率、带宽和增益对预设均衡滤波器进行配置。

可选的，上述装置还包括：

扫频信号模块，用于通过扬声器播放扫频信号，其中，扫频信号包括多个扫频点对应的信号；

扫频接收模块，用于通过拾音器接收扬声器播放的扫频信号，得到拾音器接收到的扫频信号；

频率响应模块，用于根据扬声器播放的扫频信号和拾音器接收到的扫频信号，通过预设响应函数计算得到各扫频点的频率响应；

归一化模块，用于对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，归一化模块，包括：

参考获取子模块，用于根据各扫频点的频率响应，选取各扫频点的频率响应最大值所对应的频率响应作为参考频率响应；

曲线获取子模块，用于将各扫频点的频率响应除以参考频率响应，对频率响应进行归一化，得到频率响应曲线。

可选的，回声拟合模块103，包括：

迭代更新子模块，用于根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，通过自适应滤波器的迭代更新，得到模拟回声信号。

可选的，回声消除模块104，包括：

信号减去子模块，用于从拾音器采集到的信号中减去模拟回声信号，得到消除回声的音频信号。

可见，通过本申请实施例的装置，可以获取扬声器播放的信号；根据预先计算得到的频率响应曲线对扬声器播放的信号进行预滤波处理，得到参考信号；根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。通过预滤波的扬声器信号和拾音器采集到的信号，进行当前回声信号的拟合，消除拾音器采集到的信号中回声成分，从而提高回声信号消除的准确率和效率。

本申请实施例还提供了一种电子设备，如图10所示，包括处理器111、通信接口112、存储器113和通信总线114，其中，处理器111，通信接口112，存储器113通过通信总线114完成相互间的通信，

存储器113，用于存放计算机程序；

处理器111，用于执行存储器113上所存放的程序时，实现如下步骤：

获取扬声器播放的信号；

根据参考信号及预先获取的拾音器采集到的信号，进行回声信号的拟合，得到模拟回声信号；

根据模拟回声信号对拾音器采集到的信号进行回声信号的消除。

可选的，上述处理用于执行存储器上所存放的程序时，还能够实现上述任回声消除方法。

上述电子设备提到的通信总线可以是pci(peripheralcomponentinterconnect，外设部件互连标准)总线或eisa(extendedindustrystandardarchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)，也可以包括nvm(non-volatilememory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、np(networkprocessor，网络处理器)等；还可以是dsp(digitalsignalprocessor，数字信号处理器)、asic(applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路)、fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一的回声消除方法步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

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