[发明专利]一种自适应声反馈抑制方法

说明书

本发明公开了一种自适应声反馈抑制方法，在LMS算法的基础上通过引入一个动量因子，即先验误差，同时结合NLMS算法，优化了自适应算法的更新步长，加快了收敛速度，进而更快的调整陷波器的中心频率，减小最终得到的输出信号失真。本发明通过自适应陷波法能够跟踪啸叫频率的改变，自动调节陷波器的中心频率。在采样数据有限时，能获得相对而言较准确的频率估计精度，因而能减小陷波后信号的失真程度。自适应算法，使用递推过程，只涉及时域处理，不需要进行FFT运算，大大降低了运算复杂度。本发明通过引入先验误差和可变收敛因子进行步长调整，进一步加快了自适应算法的收敛速度，使算法有较好的声反馈抑制效果的同时又能满足信号处理的实时性。

技术领域

本发明涉及语音信号处理中声反馈算法，更具体地，涉及一种基于频率跟踪的自适应声反馈抑制方法。

背景技术

自从扩声系统被广泛应用以来，语音信号处理就一直受声反馈问题的困扰。扩声系统的共同特征就是对声音信号进行放大，以得到较大的输出音量。在扩声系统中，声音由扬声器发出，当扬声器输出信号耦合进入麦克风时，就形成了一个闭环的反馈系统，当系统增益过大时，由于声反馈现象，就会产生刺耳的啸叫声。声反馈严重限制了系统增益的提升，会直接导致信号失真。更重要的是，声反馈可能会烧毁扬声器与放大器。因而，有效的进行声反馈抑制，是扩声系统信号处理中的一个重要的课题。

图1为一般扩声系统的结构图，其闭环增益为：

啸叫产生的幅值和相位条件为：

声反馈抑制的方法是从破坏啸叫产生的相位和幅值条件来进行。基于数字信号处理的声反馈抑制方法主要有以下几种：

在上世纪50年代，国外就有文献提出利用移频法进行啸叫抑制。移频法是通过升高或降低输入音频信号的频率成分破坏啸叫的产生条件。改变了频率的输出信号再进入系统不会再和原始信号频率叠加，从而达到啸叫抑制的目的。移频法实现容易，但是会造成频率失真，对音质损害较大，人耳对低频信号的这种变化能够分辨。

随机相位法利用人的听觉对声音相位不敏感的特点，在声反馈回路中通过添加随机相位系统，使声反馈开环传递函数的相位变为时变的，破坏啸叫产生的相位条件。通常是通过全通滤波器来实现随机相位系统，这样能保证输入信号通过时仅在相位上有改变。但是随机相位法存在的问题是当破坏一条反馈路径的相位条件时，可能会使另一条反馈路径的相位条件满足，产生新的啸叫频点，因而性能表现不如其他方法。

陷波法是在前向路径上通过陷波滤波器对啸叫频点进行电平抑制，能在一定程度上达到啸叫抑制的目的。在陷波前先要对啸叫频点进行检测，这就需要通过短时傅立叶变换得到信号的功率谱信息，一方面增加了系统的处理时延；另一方面，抑制效果对于啸叫频点的检测和陷波带宽的设置有很大的依赖性。特别是，对于DSP系统，如果每帧采样点过少，就可能达不到啸叫频点检测的精度。输入信号通过陷波器处理时，如果啸叫频点检测的值偏离真实值较大，再加上陷波带宽设置不合理，这样不但没有陷波效果，反而会抑制掉音频的其他频率成分，造成更大的失真。

因此在进行声反馈抑制时，设计一种既能保证信号处理过程的实时性，同时又能尽量减小处理后音频的失真程度的方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应声反馈抑制方法，能够克服陷波算法的不足，降低陷波算法的处理时延，同时又能减弱陷波算法对于啸叫频点检测的依赖性，使经过算法处理后的信号完成声反馈抑制的同时，尽量减小失真程度。