实现音频干扰的方法、装置与流程

1.本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种实现音频干扰的方法和实现装置。

背景技术：

2.对于一些未知的、不可控的、随时会出现的语音信号(本文中称之为靶音频)，其中可能携带不良信息，为避免其传播造成社会危害，需要对其进行干扰。
3.要对靶音频进行实时干扰，较为简单可行的方法就是引入干扰音频信号，并加大干扰信号的强度让靶音频湮没在干扰音频中。然而人耳对障碍音频过滤能力强，如果干扰信号的干扰源选取不当，则人耳会过滤不想听到的声音，识别出语音的内容，从而达不到干扰效果。
4.因此，如何提供一种有效的音频干扰的技术方案，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

5.本发明为解决上述技术问题，提供了一种实现音频干扰的方法。
6.本发明还提供一种实现音频干扰的装置。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.本发明提出了一种实现音频干扰的方法，包括以下步骤：步骤s1：周期性提取靶音频的音频特征；步骤s2，根据所述靶音频的音频特征判断靶音频是否为音乐；步骤s3，如果所述当前靶音频不为音乐，则判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征是否相同；步骤s4，如果所述靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征不相同，则判断干扰库中是否存在与靶音频的音频特征相同的干扰段；步骤s5，如果所述干扰库中存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段，则保持所述干扰库不变，并将干扰库中与所述靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，然后执行步骤s7；步骤s6，如果所述干扰库中不存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段，则对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段并更新至所述干扰库，以及将所述与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，然后执行步骤s7；步骤s7，将所述干扰信号与所述靶音频信号进行混合。
9.本发明上述提出的实现音频干扰的方法还具有如下附加技术特征：
10.上述的实现音频干扰的方法还包括：步骤s8，如果所述当前靶音频为音乐，则返回步骤s1。
11.上述的实现音频干扰的方法还包括：步骤s9，如果所述靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征相同，则返回步骤s1。
12.所述干扰库中保存多个干扰段，每个干扰段有对应的音频特征，将所述干扰库中的干扰段按顺序进行编号。
13.所述干扰库中使用频度计数器记录所述干扰库中的每个干扰段的使用频率，其
中，当将干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段个数达到设定阈值，则将干扰段按编号顺序增加至所述干扰库；当将干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段个数达到设定阈值，则将待更新的替换所述干扰库中使用频率最低且不是最新编号的干扰段，编号依次增大，被替换掉的编号不再保留和使用。
14.对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段，具体包括：将预设时间长度的靶音频进行信号切片，形成第一至第四切片信号；将第一至第四切片信号分别输入第一至第四音轨，其中，第一音轨的音序为第一切片信号、第二切片信号、第三切片信号、第四切片信号，第二音轨的音序为第二切片信号、第三切片信号、第四切片信号、第一切片信号，第三音轨的音序为第三切片信号、第四切片信号、第一切片信号、第二切片信号，第四音轨的音序为第四切片信号、第一切片信号、第二切片信号、第三切片信号；循环播放第一至第四音轨；将第一至第四音轨合一叠加，生成预设时间长度的周期性循环信号；从所述循环信号中截取一个周期形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段。
15.本发明的第二方面提出了一种实现音频干扰的装置，包括：采集模块，所述采集模块用于周期性提取靶音频的音频特征；第一判断模块，所述第一判断模块用于根据所述音频特征判断靶音频是否为音乐；第二判断模块，所述第二判断模块用于在所述当前靶音频不为音乐时，判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征是否相同；第三判断模块，所述第三判断模块在判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段音频特征不相同时，判断干扰库中是否存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段；更新模块，所述更新模块用于在所述干扰库中存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段时，保持所述干扰库不变，并将干扰库中与所述靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，在所述干扰库中不存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段时，对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段并更新至所述干扰库，以及将与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号；混合模块，所述混合模块用于将所述干扰信号与所述靶音频信号进行混合。
16.本发明上述提出的实现音频干扰的装置还具有如下附加技术特征：
17.所述干扰库中保存多个干扰段，每个干扰段有对应的音频特征，对所述干扰库中的干扰段按顺序进行编号。
18.所述干扰库中使用频度计数器记录所述干扰库中每个干扰段的使用频率，其中，当所述更新模块将所述与靶音频的音频特征相同的干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段个数未达到设定阈值，则将所述与音频特征相同的干扰段按编号顺序增加至所述干扰库；当所述更新模块将所述与靶音频的音频特征相同的干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段个数达到设定阈值，则将所述与音频特征相同的干扰段替换所述干扰库中使用频率最低且不是最新编号干扰段，编号依次增大，被替换掉的编号不再保留和使用。
19.发明的有益效果：
20.本发明根据人耳对障碍音频过滤能力强的特点，利用靶音频生成干扰音频，把声音的响度能量集中在与靶音频相同或接近的频谱范围，能够达到很好的干扰效果，最终达到干扰原声、无法听清原声语音的目的。
附图说明
21.图1是本发明第一个实施例的实现音频干扰的方法流程图；
22.图2是本发明第一个具体示例的音轨的调序及多轨合成的原理示意图；
23.图3是本发明一个实施例的实现音频干扰的装置的方框示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
25.本发明是发明人基于对以下问题的认识和认知提出的：
26.音频主要分为男声、女声、男女混合声、音乐四大类，通过专用软件进行分析，可知不同音频信号有不同的频谱特性，其中音乐的频谱最丰富。用频谱最丰富的音乐干扰语音，人耳感觉响度相同时，语音电平的均方根要比音乐电平的均方根低5个db，这是因为音乐在时间轴上大部分是连续的，而话音在时间轴上却有一个个的时隙，要达到干扰压制效果，音乐的信号强度要比语音高很多，实验数据是14db，显然此法不可取。用响度大的音效如打击乐干扰语音，虽然瞬间有干扰，但由于人耳对障碍音频过滤能力强，会过滤不想听到的声音，识别出语音的内容，效果也不好。用语音干扰语音，由于人耳擅长辨识不同人的语音，随机选取男声或不同男声相互混合、女声或不同女声相互混合，甚至男女声相互混合作为干扰源，干扰效果均不理想。
27.由此可见，干扰源的选择对干扰效果尤为重要。本发明根据人耳对障碍音频过滤能力强的特点，对相同的音频信号进行处理，在干扰音频与靶音频类型相同、频谱分布相似情况下，把声音的响度能量集中在与靶音频相同或接近的频谱范围，能够达到很好的干扰效果。
28.图1是本发明第一个实施例的实现音频干扰的方法流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
29.步骤s1：周期性提取靶音频的音频特征。
30.具体地，靶音频即为需要进行干扰的音频，靶音频采集的途径主要有以下几种：互联网、卫星广播、空中电波，经比较发现互联网中的语音信号最稳定、音频质量最高，因此选择通过互联网采集靶音频。采样频率提前设定，可选择为5khz。
31.步骤s2，根据靶音频的音频特征判断靶音频是否为音乐。
32.具体地，可以使用语音分析软件提取靶音频的音频特征。
33.步骤s3，如果当前靶音频不为音乐，则判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征是否相同。
34.步骤s4，如果靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征不相同，则判断干扰库中是否存在与靶音频的音频特征相同的干扰段。
35.本发明的一个实施例中，干扰库中保存多个干扰段，每个干扰段有对应的音频特征，将干扰库中的干扰段按顺序进行编号。
36.步骤s5，如果干扰库中存在与靶音频的音频特征相同的干扰段，则保持干扰库不
变，并将干扰库中与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，然后执行步骤s7。
37.步骤s6，如果干扰库中不存在与靶音频的音频特征相同的干扰段，则对预设时间长度(例如4min)的靶音频a进行切片、调序及多轨合成形成与靶音频的音频特征相同的干扰段a
′
并更新至干扰库，以及将与靶音频的音频特征相同的干扰段a
′
周而复始循环播放构成干扰信号，然后执行步骤s7。
38.在本发明的一个实施例中，干扰库中使用频度计数器记录干扰库中每个干扰段的使用频率，其中，当将与靶音频的音频特征相同的干扰段a
′
更新至干扰库中时，如果干扰段个数未达到设定阈值时，则将该干扰段a
′
按编号顺序增加至干扰库；当将与靶音频的音频特征相同的干扰段a
′
更新至干扰库中时，如果干扰段个数达到设定阈值，则将此干扰段a
′
替换干扰库中使用频率最低且不是最新编号的干扰段。
39.具体地，设定阈值可以根据实际情况提前预设，例如设定阈值可以为50，在对预设时间长度(例如4min)的靶音频a进行切片、调序及多轨合成形成与靶音频的音频特征相同的干扰段a
′
后，如果当前干扰库中的干扰段未达到50个，则直接将切片、调序及多轨合成形成的干扰段a
′
按顺序编号增加至干扰库中即可，即将新干扰段a
′
编号设置为当前最新编号+1即可。如果当前干扰库中的干扰段达到50个，则将新干扰段a
′
直接替换干扰库中使用频率最低(例如1)且不是最新编号的干扰段，以保证干扰库中的干扰段不超过50个，编号依次增大，被替换掉的编号不再保留和使用。
40.步骤s7，将干扰信号与靶音频进行混合，以对靶音频进行干扰。
41.步骤s8，如果当前靶音频为音乐，则返回步骤s1。
42.步骤s9，如果靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征相同，则返回步骤s1。
43.具体地，干扰库中按编号保存多个干扰段，每个干扰段有对应的音频特征，采用干扰信号与靶音频进行混合对靶音频进行干扰，干扰信号由干扰段周而复始循环播放构成。
44.周期性提取靶音频的音频特征，每完成一个音频特征提取，先判断该音频是否为音乐，如果是音乐，则音乐一般不会携带不良信息，不做任何处理返回提取靶音频的音频特征步骤。如果不是音乐，则进一步将该音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征比对，判断两者是否相同，如果相同，则保持干扰库和当前的干扰信号都不变，并返回提取靶音频的音频特征步骤；如果不同，则进一步判断干扰库中是否存在与当前提取的靶音频的音频特征相同的干扰段。如果干扰库中存在与靶音频的音频特征相同的干扰段，则保持干扰库不变，从干扰库中去取出与当前靶音频的音频特征相同的干扰段，将该干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，将干扰信号与靶音频进行混合，以对靶音频进行干扰。如果干扰库中不存在与靶音频的音频特征相同的干扰段，则采集当前4min的靶音频a，进行切片、调序及多轨合成形成与靶音频的音频特征相同的干扰段a
′
，将该干扰段a
′
更新至干扰库，然后从干扰库中取出该干扰段a
′
周而复始循环播放构成干扰信号，将干扰信号与靶音频进行混合，以对靶音频进行干扰。
45.根据上述的准则周而复始地进行，实现实时的音频干扰。
46.根据本发明的一个实施例，对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与靶音频的音频特征相同的干扰段，具体包括：将预设时间长度的靶音频进行信号切
片，形成第一至第四切片信号；将第一至第四切片信号分别输入第一至第四音轨，其中，第一音轨的音序为第一切片信号、第二切片信号、第三切片信号、第四切片信号，第二音轨的音序为第二切片信号、第三切片信号、第四切片信号、第一切片信号，第三音轨的音序为第三切片信号、第四切片信号、第一切片信号、第二切片信号，第四音轨的音序为第四切片信号、第一切片信号、第二切片信号、第三切片信号；循环播放第一至第四音轨；将第一至第四音轨合一叠加，生成预设时间长度的周期性循环信号；从循环信号中截取一个周期形成与靶音频的音频特征相同的干扰段。
47.具体地，如图2所示，采集4分钟的靶音频信号a，将该信号切片分为a1、a2、a3、a4共4段形成第一至第四切片信号，为提高后续信号混合的随机效果，4段切片信号的切片时长不等，如分别取62秒(a1)、55秒(a2)、53秒(a3)、70秒(a4)。将切片的切片信号后分别输入四个音轨，第一音轨不变，为a1+a2+a3+a4；第二音轨调为a2+a3+a4+a1；第三音轨调为a3+a4+a1+a2、第四音轨调为a4+a1+a2+a3；四个音轨均为循环播放，将四个音轨四合一叠加，将生成4分钟为重复周期的循环信号，从中截取一个周期，作为干扰段a
′
。由此，该干扰段a
′
是基于靶音频形成，可以把声音的响度能量集中在与靶音频相同或接近的频谱范围，针对根据人耳对障碍音频过滤能力强的特点，依此形成的干扰信号可以达到秀显著的干扰效果。
48.综上所述，根据本发明实施例的实现音频干扰的方法，经过原声采集、音频切片、音频调序、音频多轨合成、音频循环播放、音频混合等步骤，根据人耳对障碍音频过滤能力强的特点，利用靶音频生成干扰音频，把声音的响度能量集中在与靶音频相同或接近的频谱范围，能够达到很好的干扰效果，最终达到干扰原声、无法听清原声语音的目的。
49.图3是本发明一个实施例的实现音频干扰的装置的方框示意图，所述装置包括：采集模块1、第一判断模块2、第二判断模块3、第三判断模块4、更新模块5和混合模块6。
50.其中，采集模块1用于周期性提取靶音频的音频特征；第一判断模块2用于根据音频特征判断靶音频是否为音乐；第二判断模块3用于在当前靶音频不为音乐时，判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征是否相同；第三判断模块4用于在判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征不相同时，判断干扰库中是否存在与靶音频的音频特征相同的干扰段；更新模块5用于在干扰库中存在与靶音频的音频特征相同的干扰段时，保持干扰库不变，并将干扰库中与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，在干扰库中不存在与靶音频的音频特征相同的干扰段时，对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与靶音频的音频特征相同的干扰段并更新至干扰库，以及将与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号；混合模块6用于将干扰信号与靶音频进行混合，以对靶音频进行干扰。
51.综上所述，根据本发明实施例的实现音频干扰的装置，经过原声采集、音频切片、音频调序、音频多轨合成、音频循环播放、音频混合等步骤，根据人耳对障碍音频过滤能力强的特点，利用靶音频生成干扰音频把声音的响度能量集中在与靶音频相同或接近的频谱范围，能够达到很好的干扰效果，最终达到干扰原声、无法听清原声语音的目的。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种实现音频干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：周期性提取靶音频的音频特征；步骤s2，根据所述靶音频的音频特征判断靶音频是否为音乐；步骤s3，如果所述当前靶音频不为音乐，则判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征是否相同；步骤s4，如果所述靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征不相同，则判断干扰库中是否存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段；步骤s5，如果所述干扰库中存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段，则保持所述干扰库不变，并将干扰库中与所述靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，然后执行步骤s7；步骤s6，如果所述干扰库中不存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段，则对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段并更新至所述干扰库，以及将与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号，然后执行步骤s7；步骤s7，将所述干扰信号与所述靶音频进行混合，以对所述靶音频进行干扰。2.根据权利要求1所述的实现音频干扰的方法，其特征在于，还包括：步骤s8，如果所述当前靶音频为音乐，则返回步骤s1。3.根据权利要求1所述的实现音频干扰的方法，其特征在于，还包括：步骤s9，如果所述靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段的音频特征相同，则返回步骤s1。4.根据权利要求1所述的实现音频干扰的方法，其特征在于，所述干扰库中保存多个干扰段，每个干扰段有对应的音频特征，对所述干扰库中的干扰段按顺序进行编号。5.根据权利要求4所述的实现音频干扰的方法，其特征在于，所述干扰库中使用频度计数器记录每个干扰段的使用频率，其中，当有干扰段更新至所述干扰库中时，如果所述干扰段个数未达到设定阈值，则将干扰段按编号顺序增加至所述干扰库；当有干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段个数达到设定阈值，则将待更新的干扰段替换所述干扰库中使用频率最低且编号不是最新编号的干扰段。6.根据权利要求1所述的实现音频干扰的方法，其特征在于，对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段，具体包括：将预设时间长度的靶音频进行信号切片，形成第一至第四切片信号；将第一至第四切片信号分别输入第一至第四音轨，其中，第一音轨的音序为第一切片信号、第二切片信号、第三切片信号、第四切片信号，第二音轨的音序为第二切片信号、第三切片信号、第四切片信号、第一切片信号，第三音轨的音序为第三切片信号、第四切片信号、第一切片信号、第二切片信号，第四音轨的音序为第四切片信号、第一切片信号、第二切片信号、第三切片信号；同步循环播放第一至第四音轨；将第一至第四音轨合一叠加，生成预设时间长度的周期性循环信号；从所述循环信号中截取一个周期形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段。
7.一种实现音频干扰的装置，其特征在于，包括：采集模块，所述采集模块用于周期性提取靶音频的音频特征；第一判断模块，所述第一判断模块用于根据所述音频特征判断靶音频是否为音乐；第二判断模块，所述第二判断模块用于在所述当前靶音频不为音乐时，判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段音频特征是否相同；第三判断模块，所述第三判断模块用于在判断靶音频的音频特征与构成当前干扰信号的干扰段音频特征不相同时，判断干扰库中是否存在与该音频特征相同的干扰段；更新模块，所述更新模块用于：当所述干扰库中存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段时，保持所述干扰库不变，并将干扰库中与所述靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号；当所述干扰库中不存在与所述靶音频的音频特征相同的干扰段时，对预设时间长度的靶音频进行切片、调序及多轨合成形成与所述靶音频的音频特征相同的干扰段并更新至所述干扰库，以及将所述与靶音频的音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号；混合模块，所述混合模块用于将所述干扰信号与所述靶音频进行混合，以对所述靶音频进行干扰。8.根据权利要求7所述的实现音频干扰的装置，其特征在于，所述干扰库中保存多个干扰段，每个干扰段有对应的音频特征，对所述干扰库中的干扰段按顺序进行编号。9.根据权利要求8所述的实现音频干扰的装置，其特征在于，所述干扰库中使用频度计数器记录所述干扰库中每个干扰段的使用频率，其中，当所述更新模块将所述与靶音频的音频特征相同的干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段的个数未达到设定阈值时，则将待更新的干扰段按编号顺序增加至所述干扰库；当所述更新模块将新干扰段更新至所述干扰库中时，如果干扰段的个数达到设定阈值，则将新干扰段替换所述干扰库中使用频率最低且编号不是最新编号的干扰段。

技术总结

本发明提供一种实现音频干扰的方法、装置，针对事先不掌握且实时出现的语音(本文称之为靶音频)，对其实施干扰，使人不能辨识内容，所述方法包括：通过音频特征判断靶音频是否为音乐；如果否，则判断与当前干扰段的音频特征是否相同；如果不同，则判断干扰库中是否存在与此音频特征相同的干扰段；如果存在则保持干扰库不变，并将干扰库中与音频特征相同的干扰段周而复始循环播放构成干扰信号；如果不存在则对靶音频进行切片、调序及多轨合成形成干扰段后更新至干扰库，并周而复始循环播放构成干扰信号。本发明利用靶音频生成干扰音频，能够获得很好的干扰效果，最终达到干扰原声的目的。目的。目的。