C#实现语音预处理：降噪、静音检测、自动增益（附Demo源码）
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无论是在音视频录制系统，还是音视频通话系统、或视频会议系统中，对从麦克风采集到的说话的声音数据进行预处理，都是是非常必要的。 语音数据预处理主要包括：降噪（Noise Reduction）、静音检测（Silence Detection/VAD）、自动增益（Automatic Gain Control, AGC） 。 一. 语音预处理的作用我们先解释一下，降噪、静音检测、自动增益，这些语音预处理分别起什么作用。 （1）降噪 降噪，用于消除背景噪声，比如马路车流声、环境杂音等，以保留清晰的说话人声。 更高级的，结合AI模型训练，还可以消除电脑的风扇声、键盘敲击声等等。 （2）静音检测 静音检测，又称为语音活动检测，用于识别音频流中的静音片段（没有讲话人声），这样可以简化后续的编码等环节，并可以节省传递所需要的带宽。 （3）自动增益 自动增益，用于动态调整说话声音的音量，使输出电平保持稳定，以避免讲话的声音忽大忽小。 二. 实现语音预处理接下来，我们使用C#实现一个Demo，这个Demo将从麦克风采集声音数据，然后进行语音预处理，并且将处理后的声音数据实时播放出来。Demo的运行效果如下图所示： Demo 功能很简单，那我们来具体看看代码是如何实现的。 1. 创建采集器、预处理器、播放器麦克风声音数据采样率我们选择16K、单声道。 WaveSampleRate sr = WaveSampleRate.S16k; int channelCount = 1; //创建语音预处理器，开启降噪、自动增益、静音检测 this.voicePreprocessor = CapturerFactory.CreateVoicePreprocessor(sr, channelCount, true ,true); //创建麦克风采集器 this.microphoneCapturer = CapturerFactory.CreateMicrophoneCapturer(int.Parse(this.textBox_mic.Text), sr); this.microphoneCapturer.AudioCaptured += new ESBasic.CbGeneric<byte[]>(microphoneCapturer_AudioCaptured); //创建声音播放器 this.audioPlayer = PlayerFactory.CreateAudioPlayer(int.Parse(this.textBox_speaker.Text), (int)sr, channelCount, 16, 2); this.microphoneCapturer.Start(); CreateVoicePreprocessor 方法的最后两个参数可以指定在降噪的同时，是否开启静音检测和自动增益功能。 2. 预处理语音数据语音预处理器每次处理10ms的声音数据，而现在的麦克风采集器每次采集的是20ms的PCM数据，所以，我们将其拆成两个10ms数据，再提交给预处理器处理。 void microphoneCapturer_AudioCaptured(byte[] audioData) { if (this.checkBox_enabled.Checked) { //麦克风每次采集20ms数据，降噪器每次处理10ms数据。 byte[] frame10ms1 = new byte[audioData.Length / 2]; byte[] frame10ms2 = new byte[audioData.Length / 2]; Buffer.BlockCopy(audioData, 0, frame10ms1, 0, frame10ms1.Length); Buffer.BlockCopy(audioData, frame10ms1.Length, frame10ms2, 0, frame10ms2.Length); this.HandleData(frame10ms1); this.HandleData(frame10ms2); return; } this.audioPlayer.Play(audioData); } （1）通过一个CheckBox勾选框来实时控制是否启用语音预处理，这样在测试时，就可以很方便的对比体验开启了语音预处理的效果。 （2）调用IVoicePreprocessor 的 Process 方法，就可以完成一帧语音数据（10ms）的预处理。如下所示： private void HandleData(byte[] frame10ms) { byte[] res = this.voicePreprocessor.Process(frame10ms); if (res == null) //静音帧 { ++this.silenceFrameCountTotal; this.audioPlayer.Play(this.voicePreprocessor.SlienceFrame); } else { this.audioPlayer.Play(res); } } 如果Process 方法返回的是null，表示检测到该帧是静音帧，于是，将内置的10ms静音帧 SlienceFrame 提交给播放器去播放。 3. 统计静音帧数量一个语音帧是10ms，那么1秒钟就有100个语音帧，程序中，我们统计了上一秒出现了多少个静音帧，并在UI左下方显示出来。 private volatile int silenceFrameCountTotal = 0; private volatile int silenceFrameCountPre = 0; private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e) { int delt = this.silenceFrameCountTotal - this.silenceFrameCountPre; this.silenceFrameCountPre = this.silenceFrameCountTotal; //显示上一秒静音帧数量。 this.label_silenceFrameCount.Text = delt.ToString(); } 实际测试时可以发现，当不说话时，UI实时显示1秒钟出现的静音帧是100个。 三. Demo源码下载如果不想打开VS，可以直接到Debug目录下，双击 Oraycn.VoicePreprocessDemo.exe 即可运行Demo，开始体验语音降噪、静音检测、自动增益的处理效果。 建议使用耳麦测试，对比效果会更明显。当开启预处理时，能立即感觉到背景噪音消失了，而且说话的声音变大了（AGC），不说话时，UI显示静音帧的数量变多。 来下载试试语音预处理的效果吧。 转自https://www.cnblogs.com/zhuweisky/p/18936492 该文章在 2025/7/4 10:27:14 编辑过 |
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