本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种语音信号处理方法、声音采集装置和电子设备。
背景技术：
现有技术中，随着物联网技术的飞速发展，在智能家居、可穿戴设备、智能车载设备等应用领域，语音交互由于其便捷性，已经成为人机交互入口的第一选择，麦克风阵列技术也成为其中非常重要的前端技术。尤其对于一些自助类服务设备，在公共场合复杂的声学环境下，噪声和干扰总是来自于四面八方。利用单麦克风捕捉相对纯净的语音是非常困难的；麦克风阵列融合了语音信号的空时信息，可以更好地抑制噪声，提升信噪比。但是单一的多麦克风阵型，往往不能很好地解决所有干扰问题，如对于自助服务设备，目标方向一般为屏幕正前方一个角度范围，对于布局在屏幕同一个平面的线阵，无法消除与目标方向对称的干扰；虽然环阵消除干扰的效果比较好，但是其必须布置在类圆柱形的设备上，如果设备的厚度太薄，也无法布局环阵。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请实施例提供了一种语音信号处理方法、声音采集装置和电子设备，用于提高语音信号的去噪效果。
为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：
本说明书实施例提供的一种语音信号处理方法，包括：
获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理得到目标方向上的输出信号。
本说明书实施例提供的一种声音采集装置，包括：第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同。
本说明书实施例提供的一种电子设备，所述电子设备包括声音采集装置和处理器，所述声音采集装置包括：第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
所述处理器，用于获取所述第一麦克风阵列采集的第一语音信号和所述第二麦克风阵列采集的第二语音信号；对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理得到目标方向上的输出信号。
本说明书实施例提供的一种语音信号处理装置，包括：
语音信号获取模块，用于获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
第一滤波模块，用于对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
第二滤波模块，用于根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理得到目标方向上的输出信号。
本说明书实施例提供的一种语音信号处理设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理得到目标方向上的输出信号。
本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本实施例通过设置两个目标方向相同的麦克风阵列，且第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，第一麦克风阵列中至少一个麦克风与第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；通过第一麦克风阵列采集的第一语音信号得到目标方向上的降噪增益，然后根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理得到目标方向上的输出信号。通过上述方法可以消除与目标方向对称方向上的干扰信号，得到比较纯净的目标方向上的语音信号，提高了语音信号的去噪效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本说明书实施例中声音采集装置的实施例一的结构示意图；；
图2为本说明书实施例中声音采集装置的实施例二的结构示意图；
图3为本说明书实施例提供的一种语音信号处理方法的流程示意图；
图4为本说明书实施例提供的第二麦克风阵列与声源的位置关系示意图；
图5为根据图4的第二麦克风阵列与声源的位置关系得到的各麦克风采集的信号在时间上的关系示意图；
图6为本说明书实施例提供的对应于图3的一种语音信号处理装置的结构示意图；
图7为本说明书实施例提供的对应于图3的一种语音信号处理设备的结构示意图；
图8为本说明书实施例提供的一种电子设备的实施例的结构示意图一；
图9为本说明书实施例提供的一种电子设备的实施例的结构示意图二。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
本发明书实施例提供了一种声音采集装置，所述装置包括：第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同。
麦克风阵列(microphonearray)，从字面上理解，指的是麦克风的排列。也就是说由一定数目的声学传感器(一般是麦克风)组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。麦克风按照指定要求排列后，加上相应的算法(排列+算法)就可以解决很多房间声学问题，比如声源定位、去混响、语音增强、盲源分离等。语音增强是指当语音信号被各种各样的噪声(包括语音)干扰甚至淹没后，从含噪声的语音信号中提取出纯净语音的过程。声源定位技术是指使用麦克风阵列来计算目标说话人的角度和距离，从而实现对目标说话人的跟踪以及后续的语音定向拾取，是人机交互、音视频会议等领域非常重要的前处理技术。去混响技术能很好的对房间的混响情况进行自适应的估计，从而很好的进行纯净信号的还原，显著的提升了语音听感和识别效果。声源信号的提取就是从多个声音信号中提取出目标信号，声源信号分离技术则是将需要将多个混合声音全部提取出来。
在本说明书实施例中，第一麦克风阵列可以包括多个麦克风，第二麦克风阵列也可以包括多个麦克风。所述目标方向可以是一个角度范围。当声源处于所述角度范围之内时，其发出的或者传播的沿着所述角度范围进入麦克风阵列的声音信号就是第一麦克风阵列或者第二麦克风阵列需要采集的目标声音信号。
在本说明书实施例中，第一麦克风阵列中至少有一个麦克风与第二麦克风阵列的麦克风朝向不同，根据声音信号到达两个麦克风阵列间的时延可以通过计算确定声音信号的方向，这样设置可以根据第一麦克风阵列确定干扰信号的方向，比如，当第二麦克风阵列为线阵时，无法消除与目标方向相反方向的干扰，当第一麦克风阵列有一个麦克风的朝向与第二麦克风阵列不同时，就可以根据该不同朝向的麦克风确定与目标方向相反反向的干扰信号，然后再根据确定的干扰信号将第二麦克风阵列中对应的干扰信号消除，就可以得到目标方向上的语音增强信号。上述的举例只是用来说明去除干扰信号的原理，并不作为对技术方案的具体限定。
在本说明书实施例中，在一些特殊的场景，麦克风的布局面积受到限制，为了减少麦克风的布局面积，第一麦克风阵列和第二麦克风阵列可以至少共用一个麦克风。具体的，共用的麦克风的个数和设置位置可以根据实际情况进行调整。
图1为本说明书实施例中声音采集装置的实施例一的结构示意图。如图1所示，第一麦克风阵列包括两个麦克风e1和f1，第二麦克风阵列包括4个麦克风a1、b1、c1和d1。第一麦克风阵列和第二麦克风阵列的目标方向一致，即图中标记的目标方向所指的范围。目标方向无法做到特别精确，可以理解为一个角度范围。其中，第二麦克风阵列的麦克风a1、b1、c1和d1的朝向一致，均朝前(指向目标方向)。第一麦克风阵列中的麦克风e1的朝向与第二麦克风阵列的4个麦克风的朝向相反，朝后(背离目标方向)。麦克风f1的朝向与第二麦克风阵列的4个麦克风的朝向相同。
图2为本说明书实施例中声音采集装置的实施例二的结构示意图。如图2所示，第一麦克风阵列包括两个麦克风b2和e2，第二麦克风阵列包括4个麦克风a2、b2、c2和d2。第一麦克风阵列与第二麦克风阵列共用b2麦克风。第一麦克风阵列和第二麦克风阵列的目标方向一致，即图中标记的目标方向所指的范围。其中，第二麦克风阵列的4个麦克风的朝向一致，均朝前(指向目标方向)。第一麦克风阵列中麦克风e2的朝向与第二麦克风阵列的4个麦克风的朝向相反，朝后(背离目标方向)。
本说明书实施例还提供了一种应用于上述声音采集装置的语音信号处理方法。图3为本说明书实施例提供的一种语音信号处理方法的流程示意图。从程序角度而言，流程的执行主体可以为搭载于应用服务器的程序或应用客户端。
如图3所示，该流程可以包括以下步骤：
步骤301：获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同。
在本说明书实施例中，采用第一麦克风阵列和第二麦克风阵列构成的声音采集装置采集声音信号。在使用上述声音采集装置时，需要分别获取两个麦克风阵列采集的语音信号。其中，第一语音信号对应第一麦克风阵列，第二语音信号对应第二麦克风阵列。需要说明的是，第一语音信号是一组语音信号，它可以包括多路语音信号，一个麦克风采集一路语音信号。如果第一麦克风阵列包括2个麦克风，那么第一语音信号就包括两路语音信号。同理，第二语音信号也可以包括多路语音信号，其中，第二麦克风阵列包括的麦克风的个数，就是第二语音信号包括的语音信号的路数。
需要注意的是，在可允许的误差内，第一语音信号和第二语音信号是同时获取的。
步骤302：对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益。
在本说明书实施例中，滤波处理是实现抑制干扰和保留目标的方法。目标方向上的降噪增益可以理解为对目标方向的声音信号乘以系数1.0，即保持不变，对干扰方向的信号乘以系数小于1.0，比如0.1，即消除了干扰信号，实现了干扰信号的抑制。
在本说明书实施例中，滤波处理可以采用多种方法，如固定波束、差分波束、计算相位角+自适应滤波等滤波处理中的一种，只要可以实现抑制干扰和保留目标的目的都可以采用。
步骤303：根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
在本说明书实施例中，在步骤302得到目标方向上的降噪增益之后，将所述目标方向上的降噪增益作用到所述第二语音信号上，保留所述目标方向上的语音信号，过滤掉目标方向之外的干扰信号，就可以得到目标方向上的输出信号，即实现了对目标方向上的语音信号的增强，过滤干扰信号的效果。
图3中的方法，通过设置两个目标方向相同的麦克风阵列，且第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，第一麦克风阵列中至少一个麦克风与第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；通过第一麦克风阵列采集的第一语音信号得到目标方向上的降噪增益，然后根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。通过上述方法可以消除与目标方向对称方向上的干扰信号，得到比较纯净的目标方向上的语音信号，提高了语音信号的去噪效果。
基于图3的方法，本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方式，下面进行说明。
在本说明书实施例中，为了提高滤波效果，还提供了一种对第一语音信号进行滤波处理的方法，所述对所述第一语音信号进行滤波处理，具体可以包括以下步骤：
确定所述第一语音信号的方向角度；
根据所述方向角度和所述目标方向的关系，调整自适应滤波器的系数，调整后的所述自适应滤波器用于滤除所述目标方向之外的声音信号；
采用所述自适应滤波器对所述第一语音信号的第一路信号进行滤波，得到目标方向的滤波后的语音信号；
根据所述目标方向的滤波后的语音信号与所述第一语音信号的第一路信号，得到目标方向上的降噪增益。
在本说明书实施例中，为了对第一语音信号进行滤波处理，由于第一语音信号包括多路语音信号，且每路语音信号还包括多个方向的信号，因此首先要确定第一语音信号的方向角度。所述方向角度是由多个方向的信号共同构成的，方向角度在一定程度上可以表示干扰信号和目标信号的关系。
自适应滤波器是能够根据输入信号自动调整性能进行数字信号处理的数字滤波器。对于一些应用来说，由于事先并不知道所需要进行操作的参数，例如一些噪声信号的特性，所以要求使用自适应的系数进行处理。在这种情况下，通常使用自适应滤波器，自适应滤波器使用反馈来调整滤波器系数以及频率响应。
鉴于自适应滤波器的特点，本说明书实施例在确定了第一语音信号的方向角度之后，可以根据方向角度和目标方向的关系来调整自适应滤波器的系数。自适应滤波器存在初始系数，当方向角度在目标方向之外时，就需要对自适应滤波器的系数进行刷新，根据第一语音信号调整自适应滤波器的系数，是调整后的自适应滤波器可以滤除所述目标方向之外的声音信号。
在调整好自适应滤波器的系数之后，采用所述自适应滤波器对第一语音信号的第一路信号进行滤波，过滤掉干扰信号，得到目标方向的滤波后的语音信号。其中，第一路信号可以是第一语音信号中的任意一路，这里没有特指。
最后，再根据目标方向的滤波后的语音信号与第一路信号共同得到目标方向上的降噪增益。
本说明书实施例就是根据第一麦克风阵列采集的第一语音信号，进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益。
本说明书实施例中，还提供了一种确定方向角度的方法，所述确定所述第一语音信号的方向角度，具体可以包括以下步骤：
对所述第一语音信号进行时频变换处理，得到第一频域信号；
计算所述第一频域信号的各频率子带的相位差；
根据所述各频率子带的相位差计算所述第一语音信号中各频率子带的相对时延；
根据所述相对时延计算所述第一语音信号的方向角度。
时域是描述数学函数或物理信号对时间的关系。例如一个信号的时域波形可以表达信号随着时间的变化。时域是真实世界，是惟一实际存在的域。对信号进行时域分析时，有时一些信号的时域参数相同，但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化，还与频率、相位等信息有关，这就需要进一步分析信号的频率结构，并在频率域中对信号进行描述。
在本说明书实施例中，第一语音信号是时域信号，为了确定第一语音信号的方向角度，需要将第一语音信号转换为频域信号。本方案中可以采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号x(f)，从而从另一个角度来了解信号的特征。信号频谱x(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。
在本说明书实施例中，第一频率信号中包括两路及以上的信号，每一路信号包括多个频率子带。以两路信号为例，通过对其中两路信号的互相关来估计时延值。按照两路信号的互相关函数的频域等于第一路信号的频域的共轭乘以第二路信号的频域，可以在每个频率子带上估计时延值。然后根据每个频率子带的时延值和第一麦克风阵列的空间尺寸，可以计算第一语音信号的方向角度。如果声源位于两个麦克风的中间位置的连线上，那么从声源发出的信号到两个麦克风的时延就是0；如果声源位于两个麦克风所在位置的连线上，那么时延就是最大的，为两个麦克风间的距离/声速。根据上述原理，其他位置的声源都可以根据时延的具体数值与最大时延的数据进行比较，通过计算得到确定的方向角度。
可选的，所述根据所述方向角度和目标方向的关系，调整自适应滤波器的系数，具体可以包括以下步骤：
当所述方向角度不在所述目标方向的范围内时，采用所述第一语音信号的第二路信号刷新自适应滤波器的系数，所述第一麦克风阵列中采集所述第二路信号的麦克风与采集所述第一路信号的麦克风不同。
在本说明书实施例中，在确定了第一语音信号的方向角度以后，根据方向角度与目标方向的关系，来调整自适应滤波器的系数。当所述方向角度不在目标方向的范围内时，说明第一语音信号的各语音信号不是第一麦克风阵列需要的信号，而是干扰信号，可以采用第一麦克风阵列中任意一个麦克风采集的信号来刷新自适应滤波器的系数，从而使自适应滤波器能够滤去目标方向范围外的干扰信号。
需要说明的是，用来刷新自适应滤波器的系数的信号，与采用调整好系数的自适应滤波器进行滤波的信号，是不同麦克风采集的信号。
可选的，所述根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号，具体包括：
对所述第二语音信号进行时频变换处理，得到第二频域信号；
用所述目标方向上的降噪增益乘以所述第二频率信号的各频率子带，得到第三语音信号；
对所述第三语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
在本说明书实施例中，采用根据第一语音信号得到的目标方向上的降噪增益，可以对第二语音信号中进行滤波，得到第二语音信号在目标方向上的输出信号。在进行滤波处理之前，需要将第二语音信号从时域信号转换为频域信号，然后将目标方向上的降噪增益，分别作用到第二频域信号的各频率子带上，得到去除干扰信号的第三语音信号。然后经过对第三语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号，该输出信号可以是语音增强信号。
可选的，所述对所述第三语音信号进行滤波处理，具体包括：
选择所述第三语音信号中的一路信号作为参考信号，计算所述第三语音信号中的其余每路信号和所述参考信号之间的时延；
根据所述时延对所述其余每路信号进行时移，将时移后的每路信号与所述参考信号相加。
在本说明书实施例中，提供了一种对第三语音信号进行滤波处理的方法。首先选择一路信号作为参考信号，其中，这里的一路信号是根据第二麦克风阵列中对应的麦克风采集的信号经过一系列处理得到的。然后计算参考信号与其他各路信号之间的时延，即相位差。因为，每个麦克风所处的位置不同，其接收到同一声源发出的声音信号的时间必定会有延时，如图4所示，第二麦克风阵列包括4个麦克风，分别为a4、b4、c4和d4，声源位于b4麦克风的正前方。其中选择b4麦克风采集的信号对应第三语音信号中的参考信号，简称b路信号，同理，a4麦克风采集的信号对应的第三语音信号简称为a路信号，c4麦克风采集的信号对应的第三语音信号简称为c路信号，d4麦克风采集的信号对应的第三语音信号简称为d4路信号。由于，a4、b4、c4和d4麦克风距离目标声音信号的位置不同，则a4、b4、c4和d4麦克风采集到的声音信号在时间上会有所不同。声源离b4的麦克风的距离最近，因此，b4麦克风最早接收到声源发出的声音信号。如图5所示，假设a路信号与参考信号的时延为t1，c路信号与参考信号的时延为t2，d路信号与参考信号的时延为t3。将a路信号进行时移，就是将a路信号的波形让左移动t1，让其与参考信号的波形对齐。同理，对c路信号和d路信号也进行相同的操作，从而令四路信号的波形一致，然后进行叠加，即可以得到目标方向上的语音信号增强。
在本说明书实施例中，除了上述滤波方法，还可以采用固定波束、自适应波束等处理中的一种或多种。
本说明书实施例还提供了上述方法对应的装置。图6为本说明书实施例提供的对应于图3的一种语音信号处理装置的结构示意图。如图6所示，该装置可以包括：
语音信号获取模块601，用于获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
第一滤波模块602，用于对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
第二滤波模块603，用于根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
可选的，所述第一滤波模块602，具体可以包括：
方向角度确定单元，用于确定所述第一语音信号的方向角度；
系数调整单元，用于根据所述方向角度和所述目标方向的关系，调整自适应滤波器的系数，调整后的所述自适应滤波器用于滤除所述目标方向之外的声音信号；
第一滤波单元，用于采用所述自适应滤波器对所述第一语音信号的第一路信号进行滤波，得到目标方向的滤波后的语音信号；
目标方向上的降噪增益确定单元，用于根据所述目标方向的滤波后的语音信号与所述第一语音信号的第一路信号，得到目标方向上的降噪增益。
可选的，所述方向角度确定单元，具体可以包括：
时频变换子单元，用于对所述第一语音信号进行时频变换处理，得到第一频域信号；
各频率子带的相位差计算子单元，用于计算所述第一频域信号的各频率子带的相位差；
各频率子带的相对时延计算子单元，用于根据所述各频率子带的相位差计算所述第一语音信号中各频率子带的相对时延；
方向角度确定子单元，用于根据所述相对时延计算所述第一语音信号的方向角度。
可选的，所述系数调整单元，具体可以用于当所述方向角度不在所述目标方向的范围内时，采用所述第一语音信号的第二路信号刷新自适应滤波器的系数，所述第一麦克风阵列中采集所述第二路信号的麦克风与采集所述第一路信号的麦克风不同。
可选的，所述第二滤波模块603，具体可以包括：
时频变换单元，用于对所述第二语音信号进行时频变换处理，得到第二频域信号；
第三语音信号确定单元，用于所述目标方向上的降噪增益乘以所述第二频率信号的各频率子带，得到第三语音信号；
第二滤波单元，用于对所述第三语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
可选的，所述第二滤波单元，具体可以包括：
时延计算子单元，用于选择所述第三语音信号中的一路信号作为参考信号，计算所述第三语音信号中的其余每路信号和所述参考信号之间的时延；
信号时移和相加子单元，拥有根据所述时延对所述其余每路信号进行时移，将时移后的每路信号与所述参考信号相加。
图6的装置，通过设置两个目标方向相同的麦克风阵列，且第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，第一麦克风阵列中至少一个麦克风与第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；通过第一麦克风阵列采集的第一语音信号得到目标方向上的降噪增益，然后根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。通过上述方法可以消除与目标方向对称方向上的干扰信号，得到比较纯净的目标方向上的语音信号，提高了语音信号的去噪效果。
基于同样的思路，本说明书实施例还提供了上述方法对应的设备。
图7为本说明书实施例提供的对应于图3的一种语音信号处理设备的结构示意图。如图7所示，设备700可以包括：
至少一个处理器710；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器730；其中，
所述存储器730存储有可被所述至少一个处理器710执行的指令720，所述指令被所述至少一个处理器710执行，以使所述至少一个处理器710能够：
获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
图7的设备，通过设置两个目标方向相同的麦克风阵列，且第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，第一麦克风阵列中至少一个麦克风与第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；通过第一麦克风阵列采集的第一语音信号得到目标方向上的降噪增益，然后根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。通过上述方法可以消除与目标方向对称方向上的干扰信号，得到比较纯净的目标方向上的语音信号，提高了语音信号的去噪效果。
基于同样的思路，本说明书实施例还提供了一种电子设备。所述电子设备包括声音采集装置和处理器，所述声音采集装置包括：第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
所述处理器，用于获取所述第一麦克风阵列采集的第一语音信号和所述第二麦克风阵列采集的第二语音信号；对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
在本说明书实施例中，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列可以分别设置，也可以共用至少一个麦克风。
可选的，所述电子设备还可以包括：屏幕和壳体，所述屏幕设置在所述壳体上，所述第二麦克风阵列设置在所述屏幕的一端，所述第二麦克风阵列的麦克风的朝向与所述屏幕的朝向为锐角，所述锐角的角度小于预设角度，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风的朝向与所述屏幕的朝向的夹角大于或者等于90°。
为了方便消费者查询，或者体验一些操作，往往会在公共场所中设置一些具备大屏幕的互助设备，如电影院的自动取票机，火车站的自助取火车票的机器。为了更方便用户，提供用户的体验效果，往往会设置语音自动识别功能。由于这些设备所处的环境复杂，干扰信号比较多。因此，需要提供一个去干扰效果比较好的声音采集装置。
在本说明书实施例中，所述电子设备可以包壳体和屏幕，第二麦克风阵列可以设置在所述屏幕的一端，以处于最佳的声音采集位置为佳(与人的身高想适应)。具体情况可以根据屏幕的高度进行设置。如，一般会将第二麦克风阵列设置的屏幕的上端，以便于人的高度相适应，如果屏幕的尺寸不大，也可以将第二麦克风阵列设置在屏幕的下端、左端或者右端。
在本说明书实施例中，考虑到人是朝向屏幕进行自助设备的操作的，那么第二麦克风阵列的目标方向为朝向屏幕，那么，第二麦克风阵列的各麦克风的朝向可以沿着屏幕的朝向。所述屏幕的朝向为垂直与所述屏幕，且指向所述壳体外部的方向。考虑到一些具体情况，所述麦克风的朝向还可以与所述屏幕的朝向为锐角，所述锐角一般不大于30度。
在本说明书实施例中，设置在壳体上的第二麦克风阵列往往不能识别与屏幕的朝向相反的方向的干扰信号，为了能够识别与屏幕的朝向相反的方向的干扰信号，然后将其过滤掉，本说明书实施例设置了第一麦克风阵列。与所述第二麦克风阵列的设置位置所不同的是，所述第一麦克风阵列设置在壳体内部。所述第一麦克风阵列至少包括两个麦克风，其中，至少一个麦克风的朝向背离所述屏幕的朝向，即与所述屏幕的朝向的夹角大于或者等于90°。
可选的，所述第二麦克风阵列设置在所述屏幕的上端，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相同，所述第一麦克风阵列与所述第二麦克风阵列具有共用麦克风，所述第一麦克风阵列中除所述共用麦克风的其他麦克风设置于所述壳体的内部，所述第一麦克风阵列中至少存在反向麦克风，所述反向麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相反。
在本说明书实施例中，图8为本说明书实施例提供的一种电子设备的实施例的结构示意图一，图9为本说明书实施例提供的一种电子设备的实施例的结构示意图二，其中，图9是图8的局部剖视图。如图8和图9所示，第二麦克风阵列设置在壳体上，且位于屏幕的上端。可以通过在壳体上打孔，然后将麦克风放在孔中，实现上述第二麦克风阵列的设置方式。第二麦克风阵列的各麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相同。第一麦克风阵列包括b8和e8麦克风，其中，b8麦克风是共用麦克风。a8、b8、c8和d8麦克风的朝向相同，e8麦克风与a8、b8、c8和d8麦克风的朝向相反。
可选的，所述第二麦克风阵列设置在所述屏幕的上端，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相同，所述第一麦克风阵列与所述第二麦克风阵列存在共用麦克风，所述第一麦克风阵列中至少存在一个异向麦克风，所述异向麦克风的朝向与所述屏幕的朝向垂直。
在本说明书实施例中，当自助设备的背部靠墙时，则反向麦克风的设置就不会得到去除目标方向对称方向，即来自屏幕背面的干扰信号。此时，可以设置异向麦克风，异常麦克风可以设置在壳体内部，也可以设置在壳体上，其方向与屏幕的朝向垂直。
可选的，所述第一麦克风阵列为端射阵，所述第二麦克风阵列为线阵。
在本说明书实施例中，第一麦克风阵列可以设置为端射阵，第二麦克风阵列可以设置为线阵，端射阵可以识别线阵无法消除的目标方向对称方向上的干扰信号，从而得到比较纯净的目标方向上的声音信号。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmablelogicdevice,pld)(例如现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logiccompiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advancedbooleanexpressionlanguage)、ahdl(alterahardwaredescriptionlanguage)、confluence、cupl(cornelluniversityprogramminglanguage)、hdcal、jhdl(javahardwaredescriptionlanguage)、lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(rubyhardwaredescriptionlanguage)等，目前最普遍使用的是vhdl(very-high-speedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage)与verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，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，对于系统实施例而言，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实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
技术特征：
1.一种语音信号处理方法，包括：
获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
2.如权利要求1所述的方法，所述对所述第一语音信号进行滤波处理，具体包括：
确定所述第一语音信号的方向角度；
根据所述方向角度和所述目标方向的关系，调整自适应滤波器的系数，调整后的所述自适应滤波器用于滤除所述目标方向之外的声音信号；
采用所述自适应滤波器对所述第一语音信号的第一路信号进行滤波，得到目标方向的滤波后的语音信号；
根据所述目标方向的滤波后的语音信号与所述第一语音信号的第一路信号，得到目标方向上的降噪增益。
3.如权利要求2所述的方法，所述确定所述第一语音信号的方向角度，具体包括：
对所述第一语音信号进行时频变换处理，得到第一频域信号；
计算所述第一频域信号的各频率子带的相位差；
根据所述各频率子带的相位差计算所述第一语音信号中各频率子带的相对时延；
根据所述相对时延计算所述第一语音信号的方向角度。
4.如权利要求3所述的方法，所述根据所述方向角度和目标方向的关系，调整自适应滤波器的系数，具体包括：
当所述方向角度不在所述目标方向的范围内时，采用所述第一语音信号的第二路信号刷新自适应滤波器的系数，所述第一麦克风阵列中采集所述第二路信号的麦克风与采集所述第一路信号的麦克风不同。
5.如权利要求1所述的方法，所述根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号，具体包括：
对所述第二语音信号进行时频变换处理，得到第二频域信号；
用所述目标方向上的降噪增益乘以所述第二频率信号的各频率子带，得到第三语音信号；
对所述第三语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
6.如权利要求5所述的方法，所述对所述第三语音信号进行滤波处理，具体包括：
选择所述第三语音信号中的一路信号作为参考信号，计算所述第三语音信号中的其余每路信号和所述参考信号之间的时延；
根据所述时延对所述其余每路信号进行时移，将时移后的每路信号与所述参考信号相加。
7.一种声音采集装置，所述装置包括：第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同。
8.如权利要求7所述的装置，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列至少共用一个麦克风。
9.一种电子设备，所述电子设备包括声音采集装置和处理器，所述声音采集装置包括：第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
所述处理器，用于获取所述第一麦克风阵列采集的第一语音信号和所述第二麦克风阵列采集的第二语音信号；对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理得到目标方向上的输出信号。
10.如权利要求9所述的设备，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列至少共用一个麦克风。
11.如权利要求9所述的设备，所述设备还包括：屏幕和壳体，所述屏幕设置在所述壳体上，所述第二麦克风阵列设置在所述屏幕的一端，所述第二麦克风阵列的麦克风的朝向与所述屏幕的朝向为锐角，所述锐角的角度小于预设角度，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风的朝向与所述屏幕的朝向的夹角大于或者等于90°。
12.如权利要求11所述的设备，所述第二麦克风阵列设置在所述屏幕的上端，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相同，所述第一麦克风阵列与所述第二麦克风阵列具有共用麦克风，所述第一麦克风阵列中除所述共用麦克风的其他麦克风设置于所述壳体的内部，所述第一麦克风阵列中至少存在反向麦克风，所述反向麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相反。
13.如权利要求11所述的设备，所述第二麦克风阵列设置在所述屏幕的上端，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向与所述屏幕的朝向相同，所述第一麦克风阵列与所述第二麦克风阵列存在共用麦克风，所述第一麦克风阵列中至少存在一个异向麦克风，所述异向麦克风的朝向与所述屏幕的朝向垂直。
14.如权利要求9或11所述的设备，所述第一麦克风阵列为端射阵，所述第二麦克风阵列为线阵。
15.一种语音信号处理装置，包括：
语音信号获取模块，用于获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
第一滤波模块，用于对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
第二滤波模块，用于根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
16.如权利要求15所述的装置，所述第一滤波模块，具体包括：
方向角度确定单元，用于确定所述第一语音信号的方向角度；
系数调整单元，用于根据所述方向角度和所述目标方向的关系，调整自适应滤波器的系数，调整后的所述自适应滤波器用于滤除所述目标方向之外的声音信号；
第一滤波单元，用于采用所述自适应滤波器对所述第一语音信号的第一路信号进行滤波，得到目标方向的滤波后的语音信号；
目标方向上的降噪增益确定单元，用于根据所述目标方向的滤波后的语音信号与所述第一语音信号的第一路信号，得到目标方向上的降噪增益。
17.如权利要求16所述的装置，所述方向角度确定单元，具体包括：
时频变换子单元，用于对所述第一语音信号进行时频变换处理，得到第一频域信号；
各频率子带的相位差计算子单元，用于计算所述第一频域信号的各频率子带的相位差；
各频率子带的相对时延计算子单元，用于根据所述各频率子带的相位差计算所述第一语音信号中各频率子带的相对时延；
方向角度确定子单元，用于根据所述相对时延计算所述第一语音信号的方向角度。
18.如权利要求17所述的装置，所述系数调整单元，具体用于当所述方向角度不在所述目标方向的范围内时，采用所述第一语音信号的第二路信号刷新自适应滤波器的系数，所述第一麦克风阵列中采集所述第二路信号的麦克风与采集所述第一路信号的麦克风不同。
19.如权利要求15所述的装置，所述第二滤波模块，具体包括：
时频变换单元，用于对所述第二语音信号进行时频变换处理，得到第二频域信号；
第三语音信号确定单元，用于所述目标方向上的降噪增益乘以所述第二频率信号的各频率子带，得到第三语音信号；
第二滤波单元，用于对所述第三语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
20.如权利要求19所述的装置，所述第二滤波单元，具体包括：
时延计算子单元，用于选择所述第三语音信号中的一路信号作为参考信号，计算所述第三语音信号中的其余每路信号和所述参考信号之间的时延；
信号时移和相加子单元，拥有根据所述时延对所述其余每路信号进行时移，将时移后的每路信号与所述参考信号相加。
21.一种语音信号处理设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；
对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；
根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
技术总结
本说明书实施例公开了一种语音信号处理方法、声音采集装置和电子设备。所述方案包括：获取第一麦克风阵列采集的第一语音信号和第二麦克风阵列采集的第二语音信号，所述第一麦克风阵列和所述第二麦克风阵列的目标方向一致，所述第二麦克风阵列的各麦克风的朝向相同，所述第一麦克风阵列中至少一个麦克风与所述第二麦克风阵列的麦克风朝向不同；对所述第一语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的降噪增益；根据所述目标方向上的降噪增益对所述第二语音信号进行滤波处理，得到目标方向上的输出信号。
技术研发人员：陈仁武;杜艳斌
受保护的技术使用者：支付宝(杭州)信息技术有限公司
技术研发日：.10.29
技术公布日：.02.07
