一种广播系统静音检测方法、音频输出设备及存储介质与流程

1.本发明实施例涉及应急广播的技术领域，具体涉及一种广播系统静音检测方法、音频输出设备及存储介质。


背景技术：

2.随着广播系统应用场景的不断扩展，客户对应急广播系统的音频音质、噪声管理的要求也越来越高。目前，网络音箱在播放上级任务过程中，若上级没有有效的音频数据下发，比如上级话筒开播，但人可能长时间没在喊话，这时候网络音箱的功放喇叭容易产生不必要的噪声。
3.因此，网络音箱需要配备有效音频数据的检测，来防止喇叭噪声扰民，当前，应急广播系统很多设备都不支持静音模式下的噪声检测，导致网络音箱容易产生噪声扰民。也有部分设备配置后噪声检测功能，但其通常存在有判决精度低，灵敏度低的问题，不符合当前网路音箱的需求。


技术实现要素：

4.为了解决图像分析过程中应急广播系统中的设备不支持静音模式下的噪声检测或噪声检测功能判决精度低、灵敏度低的技术问题，本发明实施例提供了一种广播系统静音检测方法、音频输出设备及存储介质。
5.根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种广播系统静音检测方法，其特征在于，所述方法包括：
6.获取广播信息；
7.根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm音频数据；
8.在时域对pcm音频数据进行平均功率的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果；
9.通过傅立叶变换将pcm音频数据从时域转换至频域，得到频域音频数据；
10.对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果；
11.根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音。
12.在一种可选的方式中，所述根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音之后还包括：
13.若广播信息为静音模式下的噪音，向音频设备的功放喇叭发送关断信号。
14.在一种可选的方式中，所述根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm音频数据包括：
15.若广播信息通过ip输入、4g输入的方式进行接收，对广播信息进行解码，得到pcm音频数据；
16.若广播信息为rca输入、蓝牙音频输入的方式进行接收，对广播信息进行ad转换，得到pcm音频数据。
17.在一种可选的方式中，所述在时域对pcm音频数据进行平均能量的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果包括：
18.计算第一时间窗口内pcm音频数据的平均能量，得到pcm音频数据在第一时间窗口内的平均功率；
19.将pcm音频数据在第一时间窗口内的平均功率与功率判决门限进行比对，得到pcm音频数据的时域检测结果。
20.在一种可选的方式中，所述计算第一时间窗口内pcm音频数据的平均功率包括：
21.根据第一时间窗口和音频的采样率，得到样点数；
22.根据样点数和pcm音频数据，计算得到第一时间窗口内pcm音频数据的平均功率。
23.在一种可选的方式中，所述对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果包括：
24.将频域音频数据分为多段，计算并得到每一段频谱系数的功率平均值；
25.根据每一段频谱系数的功率平均值，计算并得到每一段频谱系数的功率平均值的标准差数据；
26.将标准差数据与标准差判决门限进行比对，得到pcm音频数据的频域检测结果。
27.在一种可选的方式中，所述根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音包括：
28.若时域检测结果和频域检测结果中任一条件不符合正常声音要求，则判定广播信息为静音模式下的噪音。
29.在一种可选的方式中，所述根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音包括：
30.若时域检测结果和频域检测结果中均不符合正常声音要求，则判定广播信息为静音模式下的噪音。
31.根据本发明实施例的第二方面，提供了一种音频输出设备，所述设备包括处理器、存储器和输入模块；所述输入模块用于接收上级平台发送的广播信息，所述输入模块包括多通道接收模块、4g输入模块、rca输入模块和蓝牙输入模块中的一种或多种；所述处理器、所述存储器和所述输入模块通信连接；
32.所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上述的广播系统静音检测方法的操作。
33.根据本发明实施例的第三方面，提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令在音频输出设备上运行时，使得音频输出设备执行如上述的广播系统静音检测方法的操作。
34.本发明通过在时域和频域分别对pcm音频数据的平均能量进行计算比对，从而得到时域检测结果、频域检测结果判断确定该pcm音频数据是否属于静音模式下的噪音，该方法提高单一种检测方式精度和灵敏度的不足，极大提高检测概率，缩短检测时间，提高了应急广播系统中音频输出设备的噪音检测性能，提高用户的使用体验。
附图说明
35.附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
36.图1示出了本发明实施例1中提供的广播系统静音检测方法的结构流程图。
37.图2示出了本发明实施例1中提供的静音检测方法步骤102的具体结构流程图。
38.图3示出了本发明实施例1中提供的静音检测方法步骤103的具体结构流程图。
39.图4示出了本发明实施例1中提供的静音检测方法步骤301的具体结构流程图。
40.图5示出了本发明实施例1中提供的静音检测方法步骤105的具体结构流程图。
41.图6示出了本发明实施例2中提供的音频输出设备的结构框图。
具体实施方式
42.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。
43.实施例1：
44.图1示出了本实施例1中提供的广播系统静音检测方法的结构流程图。
45.请参阅图1，本实施例提供一种广播系统静音检测方法，该方法具体包括：
46.101、获取广播信息。
47.其中，广播信息包括有应急广播，该应急广播是当发生重大自然灾害、突发事件、公共卫生与社会安全等突发公共危机时，提供一种迅速快捷的讯息传输通道。其中，应急广播信息能够通过电视、网络音箱等设备进行快速垫播。
48.具体的，广播信息的获取能够通过ip(internet protocol，网络之间互连的协议)、4g(第四代移动通信技术)、rca(莲花头音频线，一种信号接头)、蓝牙多通道等通道进行接收。
49.102、根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm(pulse code modulation，脉冲编码调制)音频数据。
50.其中，广播信息的输入类型包括常见的音频信号输入方式，因为从不同输入类型接收的音频信号数据类型不同，因此，需要根据音频信号数据类型进行解码/转换，得到统一类型的音频信号，以便后续静音检测和处理。
51.103、在时域对pcm音频数据进行平均功率的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果。
52.其中，在时域中，直接对pcm音频数据进行平均功率的计算，通过平均功率计算比对来表述时域检测结果理由如下：
53.pcm音频数据是原始的模拟音频数字化采样后的数据，正常的音频数据类似多个波形叠加，其一段时间内的平均能量较大，而静音模式下的噪声则不同，其多为在整个链路环节内某些硬件设备所耦合的电流噪声或受到干扰而产生的扰动噪声，因此其特征是整体能量低，某些特定点位能量较大。通过分析正常音频与噪声时域特征的不同，可以通过计算一定时间窗口内音频数据的平均能量的角度来检测静音噪声。在数学上可以有多种方式表征一个序列数据的能量，本实施例采用pcm音频数据的平均功率，其计算简单，代表性较高。
54.104、通过傅立叶变换将pcm音频数据从时域转换至频域，得到频域音频数据。
55.105、对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果。
56.其中，在时域检测噪音的同时，本实施例通过将时域的pcm音频数据转化为频域，从频域对广播信息进行噪声判决。其中，在频域中进行检测，是因为噪声的产生时间和幅度的随机性，一般服从高斯分布，其在整个频域内的表现比较接近于能量均分，即其频谱图中各个频段没有明显的分布规律；而正常的音频则不同，如人讲话交流的声音频谱能量集中在中低频，音乐声中普遍在中低频，偶尔时刻的高音则频谱能量会集中在高频段，因此其频谱能量的分布较为集中。
57.因此，从频域分析图上来看，噪声的频率图像波动大且范围广，而人的声音有明显的周期性波峰，可以比较容易的分区出静音噪声跟人声音。
58.具体的，在频域中，本步骤通过对频域音频数据中的频谱系数进行分段、求均值、再求均值的标准差，通过标准差进行判决，判断该广播信息是否属于噪音。
59.106、根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音。
60.其中，音频输出设备通过在时域、频域两次计算比对，综合两次结果，根据所需要的精度来进行噪音判定灵敏度调节。例如，可以以满足时域或频域两个条件才判决为噪声，该判决条件判决精度高，同时，通过调整计算过程中的参数来保证其灵敏度。
61.本实施例的好处在于，本实施例通过在时域和频域分别对pcm音频数据的平均能量进行计算比对，从而得到时域检测结果、频域检测结果判断确定该pcm音频数据是否属于静音模式下的噪音，该方法提高单一种检测方式精度和灵敏度的不足，极大提高检测概率，缩短检测时间，提高了应急广播系统中音频输出设备的噪音检测性能，提高用户的使用体验。
62.图2示出了本实施例中步骤102的具体结构流程图。
63.请参阅图2，本实施例中的步骤102具体包括以下步骤：
64.201、若广播信息通过ip输入、4g输入的方式进行接收，对广播信息进行解码，得到pcm音频数据。
65.202、若广播信息为rca输入、蓝牙音频输入的方式进行接收，对广播信息进行ad转换，得到pcm音频数据。
66.其中，若是rca、蓝牙音频输入，则进行ad(模数转换)转换，转换为目标采样率的pcm音频数据。例如，若该广播信息通过rca、蓝牙音频输入，进行ad转换，转换为采样率为48k、16位的pcm音频数据。
67.图3示出了本实施例中步骤103的具体结构流程图。
68.请参阅图3，本实施例中的步骤103具体包括以下步骤：
69.301、计算第一时间窗口内pcm音频数据的平均能量，得到pcm音频数据在第一时间窗口内的平均功率。
70.302、将pcm音频数据在第一时间窗口内的平均功率与功率判决门限进行比对，得到pcm音频数据的时域检测结果。
71.其中，在数学上可以有多种方式表征一个序列数据的能量，在本实施例中，我们选
取了一段时间窗内数据的数字域平均功率(取对数以dbfs为单位)来表征，其数学公式表达如下：
[0072][0073]
其中,在公式(1)中，n为通道的样点数，xi为样点数的音频功率。
[0074]
因为噪声整体能量低，偶尔的高能量噪声点被多点平均后结果仍然是低能量状态，因此可以通过判决计算出来的均方根值是否会超过一定的范围来判定是否为静音噪声。在此，有两个维度的信息是算法相关的：时间窗长度选取所包含的音频数据样点数目n及用于判定均方根值是否为静音噪声的判决门限p。
[0075]
n与p会影响噪声判决的及时性及灵敏度，选取合适的n与p可以在及时性与灵敏度之间取得最佳平衡，且具有非常高的判决精度。
[0076]
图4示出了本实施例中步骤301的具体结构流程图。
[0077]
请参阅图4，本实施例中的步骤301具体包括以下步骤：
[0078]
401、根据第一时间窗口和音频的采样率，得到样点数。
[0079]
402、根据样点数和pcm音频数据，计算得到第一时间窗口内pcm音频数据的平均功率。
[0080]
其中，本实施例中，音频的采样率采用48k，即48000个样点每秒，为了判决的及时性应将取平均功率的时间选的尽量短一些，但是太短的时间又有可能导致被短时噪声所影响导致误判决，实际应用中一般选取100ms～200ms左右的时间窗，如果选取200ms则双通道的样点数为n＝48000*0.2*2＝19200，即19200个样点作为计算平均功率的点数n。
[0081]
图5示出了本实施例中步骤105的具体结构流程图。
[0082]
请参阅图5，本实施例中的步骤105具体包括以下步骤：
[0083]
501、将频域音频数据分为多段，计算并得到每一段频谱系数的功率平均值。
[0084]
502、根据每一段频谱系数的功率平均值，计算并得到每一段频谱系数的功率平均值的标准差数据。
[0085]
503、将标准差数据与标准差判决门限进行比对，得到pcm音频数据的频域检测结果。
[0086]
其中，为了更好的体验，提供以下具体计算步骤：
[0087]
a.对一段音频数据进行n点fft分析，得到其在对应采样率(例如48k)下的频谱分布系数，fft的计算公示如下：
[0088][0089]
其中，在公式(2)中，n为样本点数。
[0090]
b.将fft运算得到的n个频谱分布系数分成数目近似相等的m段，并计算每一段频谱系数的功率平均值，得到p1、p2、
…
、pm；
[0091]
c.得到每一段频谱系数的功率平均值pi(i＝1,2,
…
,m)后，求取pi的均值：
[0092][0093]
其中，在公式(3)中，为功率平均值pi的均值，pi每一段频谱系数的功率平均值，m为频谱分布系数的段数。
[0094]
得到后再求这一组数据的标准差s：
[0095][0096]
d.得到标准差s后，可以进行判决，取s的判决门限sx，低于sx则表示该段数据为噪声，否则为正常的音频数据。
[0097]
作为本实施例的一个优选，步骤106中的根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音具体为：
[0098]
若时域检测结果和频域检测结果中任一条件不符合正常声音要求，则判定广播信息为静音模式下的噪音。
[0099]
其中，该方式为单一判决，即只要满足时域或频域任一条件即判决为噪声，单一判决的优势是判决灵敏度较高，同时，在单一判决的方式下对前述的参数设置需要以判决精度为主，从而保证其判决精度。
[0100]
作为本实施例的另一个优选，步骤106中的根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音具体为：
[0101]
若时域检测结果和频域检测结果中均不符合正常声音要求，则判定广播信息为静音模式下的噪音。
[0102]
其中，该方式为联合判决，即需要同时满足时域或频域两个条件才判决为噪声，联合判决的优势为判决精度高，具体的，在联合判决方式下，对前述的参数设置以判决灵敏度为主，从而保证其判决灵敏度。
[0103]
实施例2：
[0104]
图6示出了本发明实施例2中提供的音频输出设备的结构框图。
[0105]
请参阅图6，本实施例提供了一种音频输出设备，该设备包括处理器601、存储器602和输入模块603，输入模块603用于接收上级平台发送的广播信息，输入模块603包括多通道接收模块、4g输入模块603、rca输入模块603和蓝牙输入模块603中的一种或多种；处理器601、存储器602和输入模块603通信连接；
[0106]
存储器602用于存放至少一可执行指令，可执行指令使处理器601执行以下步骤：
[0107]
获取广播信息；
[0108]
根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm音频数据；
[0109]
在时域对pcm音频数据进行平均功率的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果；
[0110]
通过傅立叶变换将pcm音频数据从时域转换至频域，得到频域音频数据；
[0111]
对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果；
[0112]
根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音
模式下的噪音。
[0113]
具体的，本实施例的音频输出设备通过处理器以执行实施例1中的广播系统静音检测方法的操作。
[0114]
实施例3：
[0115]
本实施例提供一种存储介质，存储介质中存储有至少一可执行指令，可执行指令在音频输出设备上运行时，使得音频输出设备执行以下步骤：
[0116]
获取广播信息；
[0117]
根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm音频数据；
[0118]
在时域对pcm音频数据进行平均功率的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果；
[0119]
通过傅立叶变换将pcm音频数据从时域转换至频域，得到频域音频数据；
[0120]
对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果；
[0121]
根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音。
[0122]
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

技术特征：
1.一种广播系统静音检测方法，其特征在于，所述方法包括：获取广播信息；根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm音频数据；在时域对pcm音频数据进行平均功率的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果；通过傅立叶变换将pcm音频数据从时域转换至频域，得到频域音频数据；对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果；根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音。2.根据权利要求1所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音之后还包括：若广播信息为静音模式下的噪音，向音频设备的功放喇叭发送关断信号。3.根据权利要求1所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到pcm音频数据包括：若广播信息通过ip输入、4g输入的方式进行接收，对广播信息进行解码，得到pcm音频数据；若广播信息为rca输入、蓝牙音频输入的方式进行接收，对广播信息进行ad转换，得到pcm音频数据。4.根据权利要求1所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述在时域对pcm音频数据进行平均能量的计算及比对，得到pcm音频数据的时域检测结果包括：计算第一时间窗口内pcm音频数据的平均能量，得到pcm音频数据在第一时间窗口内的平均功率；将pcm音频数据在第一时间窗口内的平均功率与功率判决门限进行比对，得到pcm音频数据的时域检测结果。5.根据权利要求4所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述计算第一时间窗口内pcm音频数据的平均功率包括：根据第一时间窗口和音频的采样率，得到样点数；根据样点数和pcm音频数据，计算得到第一时间窗口内pcm音频数据的平均功率。6.根据权利要求1所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到pcm音频数据的频域检测结果包括：将频域音频数据分为多段，计算并得到每一段频谱系数的功率平均值；根据每一段频谱系数的功率平均值，计算并得到每一段频谱系数的功率平均值的标准差数据；将标准差数据与标准差判决门限进行比对，得到pcm音频数据的频域检测结果。7.根据权利要求1所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音包括：若时域检测结果和频域检测结果中任一条件不符合正常声音要求，则判定广播信息为静音模式下的噪音。
8.根据权利要求1所述的广播系统静音检测方法，其特征在于，所述根据pcm音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音包括：若时域检测结果和频域检测结果中均不符合正常声音要求，则判定广播信息为静音模式下的噪音。9.一种音频输出设备，其特征在于，所述设备包括处理器、存储器和输入模块；所述输入模块用于接收上级平台发送的广播信息，所述输入模块包括多通道接收模块、4g输入模块、rca输入模块和蓝牙输入模块中的一种或多种；所述处理器、所述存储器和所述输入模块通信连接；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-8任意一项所述的广播系统静音检测方法的操作。10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令在音频输出设备上运行时，使得音频输出设备执行如权利要求1-8任意一项所述的广播系统静音检测方法的操作。

技术总结
本发明实施例涉及应急广播的技术领域，具体涉及一种广播系统静音检测方法、音频输出设备及存储介质。所述方法包括：获取广播信息；根据广播信息的输入类型，对广播信息进行解码或转换，得到PCM音频数据；在时域对PCM音频数据进行平均功率的计算及比对，得到PCM音频数据的时域检测结果；通过傅立叶变换将PCM音频数据从时域转换至频域，得到频域音频数据；对频域音频数据进行功率平均值的标准差数据的计算及比对，得到PCM音频数据的频域检测结果；根据PCM音频数据的时域检测结果和频域检测结果，判断该广播信息是否为静音模式下的噪音。该方法解决了单一种检测方式精度和灵敏度的不足的问题，极大提高检测概率，缩短检测时间，提高用户的使用体验。提高用户的使用体验。提高用户的使用体验。


技术研发人员：李显文 黄化吉 杨子腾 杨雪松
受保护的技术使用者：伟乐视讯科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/20