利用回音消除功能的音頻會(huì)議安全保密系統(tǒng)及保密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及音頻信號(hào)領(lǐng)域，特指在會(huì)議場(chǎng)景下，防止會(huì)議內(nèi)容被竊聽(tīng)的音頻會(huì)議 安全保密系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們利用語(yǔ)音進(jìn)行交流的過(guò)程是通過(guò)口腔振動(dòng)發(fā)聲，聲音通過(guò)聲音傳輸信道進(jìn)行 傳遞，若傳輸信道將聲音轉(zhuǎn)化為其他類(lèi)型的信號(hào)（如；無(wú)線(xiàn)電竊聽(tīng)器將聲音轉(zhuǎn)化為電磁波 信號(hào)），則還要將傳輸后的信號(hào)轉(zhuǎn)化成聲音，最后由人耳接收。竊聽(tīng)者則通過(guò)建立新的聲音 傳輸信道來(lái)竊取會(huì)議語(yǔ)音信息。例如激光竊聽(tīng)就是建立了空氣一-玻璃一-激光一-激光 接收器一-振動(dòng)分析儀一-揚(yáng)聲器該個(gè)新的聲音傳輸信道竊取了會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音信息。聲 音傳輸信道建立的容易性和多樣性大大增加了防竊聽(tīng)工作地難度。聲音傳輸信道是指一切 能夠承載聲音信息并且能夠?qū)⑵鋫鬟f的個(gè)體或系統(tǒng)。例如空氣作為傳播聲音的介質(zhì)是一種 聲音傳輸信道，再例如由聲音傳感器一-導(dǎo)線(xiàn)一-揚(yáng)聲器組成的系統(tǒng)也是一種聲音傳輸信 道。
[0003] 防竊聽(tīng)技術(shù)一般從兩方面著手，一是針對(duì)竊聽(tīng)設(shè)備，使竊聽(tīng)設(shè)備失效從而達(dá)到防 竊聽(tīng)的目的。例如，針對(duì)無(wú)線(xiàn)電竊聽(tīng)的竊聽(tīng)器探測(cè)儀，針對(duì)手機(jī)監(jiān)聽(tīng)的信號(hào)屏蔽器，針對(duì)激 光竊聽(tīng)的激光竊聽(tīng)干擾器。但是該些防竊聽(tīng)產(chǎn)品有一個(gè)共同的缺陷一-只能針對(duì)特定的竊 聽(tīng)手段，例如，激光竊聽(tīng)干擾器對(duì)無(wú)線(xiàn)電竊聽(tīng)器顯然是無(wú)效的。當(dāng)難W預(yù)測(cè)對(duì)方會(huì)使用哪種 竊聽(tīng)手段時(shí)，防范措施就顯得捉襟見(jiàn)肘。另一方面是針對(duì)竊聽(tīng)目標(biāo)一-語(yǔ)音，由于很難控制 聲波在空間的傳播范圍，因此，無(wú)法絕對(duì)防止聲波信號(hào)被錄制或竊聽(tīng)。隨著"棱鏡口 "事件 的曝光，設(shè)密會(huì)議防竊聽(tīng)問(wèn)題越來(lái)越受到重視，人們對(duì)能夠在各種竊聽(tīng)環(huán)境下有效工作的 防竊聽(tīng)設(shè)備有著越來(lái)越迫切的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于；針對(duì)目前市場(chǎng)上防竊聽(tīng)設(shè)備應(yīng)對(duì)的竊聽(tīng)手段單一 性和聲波傳播范圍的不可控制性問(wèn)題，提出一種音頻會(huì)議安全保密系統(tǒng)和保密方法，一方 面針對(duì)任何竊聽(tīng)手段都能有效保證會(huì)議內(nèi)容不被竊聽(tīng)，一方面使得與會(huì)人員正常交流不受 影響。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是；提供一種音頻會(huì)議安全保密系統(tǒng)和 保密方法，與會(huì)人者開(kāi)會(huì)的同時(shí)在會(huì)場(chǎng)中使用音箱播放背景噪聲W掩蓋會(huì)場(chǎng)語(yǔ)音信息，使 竊聽(tīng)者無(wú)法理解竊聽(tīng)到的語(yǔ)音，然后利用麥克風(fēng)采集會(huì)場(chǎng)中背景噪聲與語(yǔ)音的混合聲音 (W下簡(jiǎn)稱(chēng)帶噪語(yǔ)音）并輸入至電腦，使用已知的背景噪聲信息進(jìn)行去噪處理，最后將處理 后得到的語(yǔ)音信息傳送給與會(huì)者完成交流。
[0006] 音頻會(huì)議安全保密系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和會(huì)場(chǎng)系統(tǒng)兩部分組成?？刂葡到y(tǒng)由處理機(jī)、M 個(gè)多路耳機(jī)分配器、會(huì)議系統(tǒng)主控器、多路音頻功率放大器組成，為方便起見(jiàn)控制系統(tǒng)放置 于機(jī)柜中，且為方便控制各部件電源的開(kāi)關(guān)，可W采用電源時(shí)序器。會(huì)場(chǎng)系統(tǒng)由C個(gè)音箱、 N個(gè)耳機(jī)、N個(gè)麥克風(fēng)組成。N等于參會(huì)人員數(shù)，C為正整數(shù)。
[0007] 電源時(shí)序器用于控制控制系統(tǒng)中其余部件電源的開(kāi)關(guān)，能夠按照由前級(jí)設(shè)備到后 級(jí)設(shè)備逐個(gè)順序啟動(dòng)電源，關(guān)閉供電電源時(shí)則由后級(jí)到前級(jí)的順序關(guān)閉各類(lèi)用電設(shè)備，有 效統(tǒng)一地管理和控制各類(lèi)用電設(shè)備，避免人為的失誤操作，同時(shí)又可減低用電設(shè)備在開(kāi)關(guān) 瞬間對(duì)供電電網(wǎng)的沖擊，避免感生電流對(duì)設(shè)備的沖擊，確保了整個(gè)用電系統(tǒng)的穩(wěn)定。電源 時(shí)序器要求額定電壓220V，頻率50化，至少具備五路S相電源插孔。電源時(shí)序器外接220V 50化交流電源，依次為控制系統(tǒng)中處理機(jī)、多路耳機(jī)分配器、會(huì)議系統(tǒng)主控器、多路音頻功 率放大器供電。電源時(shí)序器的設(shè)置是為了使對(duì)音頻會(huì)議安全保密系統(tǒng)的操作更加方便，機(jī) 柜中的多路耳機(jī)分配器、會(huì)議系統(tǒng)主控器、多路音頻功率放大器的開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期處于開(kāi)啟狀態(tài)， 該樣保證帶噪音頻信號(hào)可W在電源開(kāi)啟后立即播放。當(dāng)操作者按動(dòng)電源時(shí)序器上電開(kāi)關(guān) 時(shí)，機(jī)柜中的各部件就可W處于工作狀態(tài)。
[000引處理機(jī)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。要求具備兩塊聲卡、8G W上內(nèi)存、3. 5G W上主頻、4核處理 器，安裝Windows 7操作系統(tǒng)、Java jdk7W及音頻會(huì)議安全保密軟件。處理機(jī)是本發(fā)明的 控制中屯、，控制噪聲的播放，控制帶噪語(yǔ)音的采集，進(jìn)行帶噪語(yǔ)音的去噪增強(qiáng)處理，控制純 凈語(yǔ)音的輸出。處理機(jī)硬件部分參與信號(hào)處理交互的主要是一號(hào)聲卡和二號(hào)聲卡。一號(hào)聲 卡采用具有回音消除功能的（如sound blaster)聲卡。一號(hào)聲卡用于噪聲播放和帶噪語(yǔ)音 采集并對(duì)帶噪語(yǔ)音進(jìn)行回音消除，其音頻輸入端連接會(huì)議系統(tǒng)主控器，音頻輸出端連接多 路音頻功率放大器，數(shù)據(jù)端口連接CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)；一號(hào)聲卡對(duì)來(lái)自CPU的噪聲信號(hào)進(jìn)行數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換，得到噪聲音頻模擬信號(hào)，將噪聲音頻模擬信號(hào)送給多路音頻功率放大器；同時(shí)一號(hào) 聲卡對(duì)來(lái)自會(huì)議系統(tǒng)主控器的帶噪語(yǔ)音音頻模擬信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到帶噪語(yǔ)音信號(hào)， 利用其回音消除功能進(jìn)行第一次去噪，并將經(jīng)過(guò)回音消除去噪后的語(yǔ)音信號(hào)（相對(duì)純凈的 語(yǔ)音信號(hào)）送至CPU ;二號(hào)聲卡用于純凈語(yǔ)音輸出，其音頻輸出端連接多路耳機(jī)分配器，數(shù) 據(jù)端口連接CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)，二號(hào)聲卡對(duì)從CPU傳來(lái)的純凈語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將得到的 純凈語(yǔ)音音頻模擬信號(hào)送給多路耳機(jī)分配器。
[0009] 處理機(jī)內(nèi)部安裝有音頻會(huì)議安全保密軟件（由CPU運(yùn)行），音頻會(huì)議安全保密軟件 由噪聲播放模塊、音頻處理模塊W及純凈語(yǔ)音輸出模塊組成。
[0010] 噪聲播放模塊調(diào)用一段存放在處理機(jī)中事先采集過(guò)的噪聲文件，該段噪聲是在增 雜環(huán)境下錄制的人聲噪聲，滿(mǎn)足有色、頻譜動(dòng)態(tài)變化、與人交談?wù)Z音特征相似等特點(diǎn)，可W 在較低音量情況下掩蓋語(yǔ)音。噪聲播放模塊與一號(hào)聲卡的數(shù)/模轉(zhuǎn)換端、音頻處理模塊相 連，從處理機(jī)存貶空間讀取噪聲文件，將噪聲文件切分成0 (0為正整數(shù)）份，每份時(shí)間長(zhǎng)度 t盡量?。╰《0. 5秒），當(dāng)從鍵盤(pán)接收到開(kāi)始播放噪聲的指令時(shí)，噪聲播放模塊生成隨機(jī)數(shù) i (1《i《0為正整數(shù)），選取第i份噪聲片段即噪聲信號(hào)送至一號(hào)聲卡，播放完畢后重新 生成隨機(jī)數(shù)i并播放第i段噪聲片段，重復(fù)該個(gè)過(guò)程直到噪聲播放模塊從鍵盤(pán)接到結(jié)束指 令。隨機(jī)播放噪聲可W防止噪聲信息泄露使得竊聽(tīng)者有機(jī)會(huì)還原出與會(huì)者的語(yǔ)音信息。
[0011] -號(hào)聲卡是具有回音消除功能的sound blaster聲卡，該聲卡對(duì)帶噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn) 行第一遍去噪，即通過(guò)聲卡中自帶的回音消除功能去除噪音中的背景噪音，得到相對(duì)純凈 的語(yǔ)音信號(hào)，將相對(duì)純凈的語(yǔ)音信號(hào)送給音頻處理模塊。
[0012] 音頻處理模塊與一號(hào)聲卡相連，并通過(guò)第二緩沖管道與純凈語(yǔ)音輸出模塊連接。 由于相對(duì)純凈的語(yǔ)音信號(hào)仍有殘留噪聲，因此，音頻處理模塊進(jìn)一步采用0M-LSA和小波闊 值去噪結(jié)合的綜合算法（參見(jiàn)劉鳳增，李國(guó)輝，李博在《計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索》2011年第五 卷發(fā)表的《OM-LSA和小波闊值去噪結(jié)合的語(yǔ)音增強(qiáng)》中公開(kāi)的OM-LSA和小波闊值去噪結(jié)合 的綜合算法）對(duì)殘留噪聲進(jìn)行處理，得到純凈語(yǔ)音信號(hào)，將純凈語(yǔ)音信號(hào)放到第二緩沖管 道中等待純凈語(yǔ)音輸出模塊將純凈語(yǔ)音信號(hào)取走。
[0013] 純凈語(yǔ)音輸出模塊與二號(hào)聲卡輸出端連接，當(dāng)純凈語(yǔ)音輸出模塊中不存在未播放 的語(yǔ)音時(shí)，純凈語(yǔ)音輸出模塊從第二緩沖管道取出純凈語(yǔ)音信號(hào)送至二號(hào)聲卡數(shù)/模轉(zhuǎn)換 玉山 乂而。
[0014] 多路耳機(jī)分配器具備K個(gè)耳機(jī)輸出口，每個(gè)耳機(jī)輸出口都帶有獨(dú)立的功率放大器 和音量調(diào)節(jié)旋扭。多路耳機(jī)分配器接收來(lái)自處理機(jī)二號(hào)聲卡傳來(lái)的處理后的純凈語(yǔ)音音頻 模擬信號(hào)，并將純凈語(yǔ)音音頻模擬信號(hào)送至各路耳機(jī)傳遞到與會(huì)人員耳中。當(dāng)與會(huì)人數(shù)超 過(guò)K時(shí)，耳機(jī)分配器的輸出端可級(jí)聯(lián)次級(jí)耳機(jī)分配器W擴(kuò)展與會(huì)人數(shù)。多路耳機(jī)分配器的 個(gè)數(shù)M由與會(huì)人數(shù)N、耳機(jī)輸出口數(shù)量K決定，K為正整數(shù)，每一個(gè)次級(jí)耳機(jī)分配器占用一個(gè) 音頻輸出端，額外提供K個(gè)輸出，所W每個(gè)次級(jí)耳機(jī)分配器凈提供K-1個(gè)音頻輸出端，提供 的耳機(jī)輸出口總數(shù)要大于與會(huì)人數(shù)N才能夠正常召開(kāi)會(huì)議。所W所需耳機(jī)分配器數(shù)量滿(mǎn)足 約束M>-^。
[0015] 會(huì)議系統(tǒng)主控器集成會(huì)場(chǎng)語(yǔ)音信息，控制系統(tǒng)中多個(gè)麥克風(fēng)的開(kāi)關(guān)，采集麥克風(fēng) 傳送進(jìn)入系統(tǒng)的帶噪語(yǔ)音音頻模擬信號(hào)。會(huì)議系統(tǒng)主控器市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)到，是常規(guī)音頻會(huì) 議的控制中屯、。會(huì)議系統(tǒng)主控器要求支持8巧音頻線(xiàn)，8巧音頻線(xiàn)終端為T(mén)型頭，可W既連 接會(huì)議麥克風(fēng)又?jǐn)U展連接另一個(gè)8巧音頻線(xiàn)實(shí)現(xiàn)"手拉手連接"。"手拉手連接"是指：麥克 風(fēng)首尾串聯(lián)連接，即第一只麥克風(fēng)接到會(huì)議主機(jī)后，從第一只麥克風(fēng)引出一根線(xiàn)接上第二 只麥克風(fēng)，然后從第二只麥克風(fēng)引出一根線(xiàn)接到第S只麥克風(fēng)，依次串聯(lián)W個(gè)，W > N/R，R 為會(huì)議系統(tǒng)主控器具備的八巧音頻線(xiàn)輸出端的個(gè)數(shù)，R為正整數(shù)。
[0016] 多路音頻功率放大器具備放大音頻信號(hào)和多路輸出的功能，多路音頻輸出端口個(gè) 數(shù)不少于音箱的個(gè)數(shù)C。多路音頻功率放大器接收來(lái)自一號(hào)聲卡的噪聲音頻模擬信號(hào)，將噪 聲音頻模擬信號(hào)進(jìn)行放大并送至與多路音頻功率放大器的多路音頻輸出端口連接的多個(gè) 音箱。音箱與多路音頻功率放大器相連，播放從多