利用回音消除功能的音频会议安全保密系统及保密方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及音频信号领域，特指在会议场景下，防止会议内容被窃听的音频会议 安全保密系统。
【背景技术】
[0002] 人们利用语音进行交流的过程是通过口腔振动发声，声音通过声音传输信道进行 传递，若传输信道将声音转化为其他类型的信号（如；无线电窃听器将声音转化为电磁波 信号），则还要将传输后的信号转化成声音，最后由人耳接收。窃听者则通过建立新的声音 传输信道来窃取会议语音信息。例如激光窃听就是建立了空气一-玻璃一-激光一-激光 接收器一-振动分析仪一-扬声器该个新的声音传输信道窃取了会议现场的语音信息。声 音传输信道建立的容易性和多样性大大增加了防窃听工作地难度。声音传输信道是指一切 能够承载声音信息并且能够将其传递的个体或系统。例如空气作为传播声音的介质是一种 声音传输信道，再例如由声音传感器一-导线一-扬声器组成的系统也是一种声音传输信 道。
[0003] 防窃听技术一般从两方面着手，一是针对窃听设备，使窃听设备失效从而达到防 窃听的目的。例如，针对无线电窃听的窃听器探测仪，针对手机监听的信号屏蔽器，针对激 光窃听的激光窃听干扰器。但是该些防窃听产品有一个共同的缺陷一-只能针对特定的窃 听手段，例如，激光窃听干扰器对无线电窃听器显然是无效的。当难W预测对方会使用哪种 窃听手段时，防范措施就显得捉襟见肘。另一方面是针对窃听目标一-语音，由于很难控制 声波在空间的传播范围，因此，无法绝对防止声波信号被录制或窃听。随着"棱镜口 "事件 的曝光，设密会议防窃听问题越来越受到重视，人们对能够在各种窃听环境下有效工作的 防窃听设备有着越来越迫切的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于；针对目前市场上防窃听设备应对的窃听手段单一 性和声波传播范围的不可控制性问题，提出一种音频会议安全保密系统和保密方法，一方 面针对任何窃听手段都能有效保证会议内容不被窃听，一方面使得与会人员正常交流不受 影响。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是；提供一种音频会议安全保密系统和 保密方法，与会人者开会的同时在会场中使用音箱播放背景噪声W掩盖会场语音信息，使 窃听者无法理解窃听到的语音，然后利用麦克风采集会场中背景噪声与语音的混合声音 (W下简称带噪语音）并输入至电脑，使用已知的背景噪声信息进行去噪处理，最后将处理 后得到的语音信息传送给与会者完成交流。
[0006] 音频会议安全保密系统由控制系统和会场系统两部分组成。控制系统由处理机、M 个多路耳机分配器、会议系统主控器、多路音频功率放大器组成，为方便起见控制系统放置 于机柜中，且为方便控制各部件电源的开关，可W采用电源时序器。会场系统由C个音箱、 N个耳机、N个麦克风组成。N等于参会人员数，C为正整数。
[0007] 电源时序器用于控制控制系统中其余部件电源的开关，能够按照由前级设备到后 级设备逐个顺序启动电源，关闭供电电源时则由后级到前级的顺序关闭各类用电设备，有 效统一地管理和控制各类用电设备，避免人为的失误操作，同时又可减低用电设备在开关 瞬间对供电电网的冲击，避免感生电流对设备的冲击，确保了整个用电系统的稳定。电源 时序器要求额定电压220V，频率50化，至少具备五路S相电源插孔。电源时序器外接220V 50化交流电源，依次为控制系统中处理机、多路耳机分配器、会议系统主控器、多路音频功 率放大器供电。电源时序器的设置是为了使对音频会议安全保密系统的操作更加方便，机 柜中的多路耳机分配器、会议系统主控器、多路音频功率放大器的开关长期处于开启状态， 该样保证带噪音频信号可W在电源开启后立即播放。当操作者按动电源时序器上电开关 时，机柜中的各部件就可W处于工作状态。
[000引处理机是一台计算机。要求具备两块声卡、8G W上内存、3. 5G W上主频、4核处理 器，安装Windows 7操作系统、Java jdk7W及音频会议安全保密软件。处理机是本发明的 控制中屯、，控制噪声的播放，控制带噪语音的采集，进行带噪语音的去噪增强处理，控制纯 净语音的输出。处理机硬件部分参与信号处理交互的主要是一号声卡和二号声卡。一号声 卡采用具有回音消除功能的（如sound blaster)声卡。一号声卡用于噪声播放和带噪语音 采集并对带噪语音进行回音消除，其音频输入端连接会议系统主控器，音频输出端连接多 路音频功率放大器，数据端口连接CPU数据总线；一号声卡对来自CPU的噪声信号进行数/ 模转换，得到噪声音频模拟信号，将噪声音频模拟信号送给多路音频功率放大器；同时一号 声卡对来自会议系统主控器的带噪语音音频模拟信号进行模/数转换得到带噪语音信号， 利用其回音消除功能进行第一次去噪，并将经过回音消除去噪后的语音信号（相对纯净的 语音信号）送至CPU ;二号声卡用于纯净语音输出，其音频输出端连接多路耳机分配器，数 据端口连接CPU数据总线，二号声卡对从CPU传来的纯净语音信号进行数模转换，将得到的 纯净语音音频模拟信号送给多路耳机分配器。
[0009] 处理机内部安装有音频会议安全保密软件（由CPU运行），音频会议安全保密软件 由噪声播放模块、音频处理模块W及纯净语音输出模块组成。
[0010] 噪声播放模块调用一段存放在处理机中事先采集过的噪声文件，该段噪声是在增 杂环境下录制的人声噪声，满足有色、频谱动态变化、与人交谈语音特征相似等特点，可W 在较低音量情况下掩盖语音。噪声播放模块与一号声卡的数/模转换端、音频处理模块相 连，从处理机存贬空间读取噪声文件，将噪声文件切分成0 (0为正整数）份，每份时间长度 t尽量小（t《0. 5秒），当从键盘接收到开始播放噪声的指令时，噪声播放模块生成随机数 i (1《i《0为正整数），选取第i份噪声片段即噪声信号送至一号声卡，播放完毕后重新 生成随机数i并播放第i段噪声片段，重复该个过程直到噪声播放模块从键盘接到结束指 令。随机播放噪声可W防止噪声信息泄露使得窃听者有机会还原出与会者的语音信息。
[0011] -号声卡是具有回音消除功能的sound blaster声卡，该声卡对带噪语音信号进 行第一遍去噪，即通过声卡中自带的回音消除功能去除噪音中的背景噪音，得到相对纯净 的语音信号，将相对纯净的语音信号送给音频处理模块。
[0012] 音频处理模块与一号声卡相连，并通过第二缓冲管道与纯净语音输出模块连接。 由于相对纯净的语音信号仍有残留噪声，因此，音频处理模块进一步采用0M-LSA和小波阔 值去噪结合的综合算法（参见刘凤增，李国辉，李博在《计算机科学与探索》2011年第五 卷发表的《OM-LSA和小波阔值去噪结合的语音增强》中公开的OM-LSA和小波阔值去噪结合 的综合算法）对残留噪声进行处理，得到纯净语音信号，将纯净语音信号放到第二缓冲管 道中等待纯净语音输出模块将纯净语音信号取走。
[0013] 纯净语音输出模块与二号声卡输出端连接，当纯净语音输出模块中不存在未播放 的语音时，纯净语音输出模块从第二缓冲管道取出纯净语音信号送至二号声卡数/模转换 玉山 乂而。
[0014] 多路耳机分配器具备K个耳机输出口，每个耳机输出口都带有独立的功率放大器 和音量调节旋扭。多路耳机分配器接收来自处理机二号声卡传来的处理后的纯净语音音频 模拟信号，并将纯净语音音频模拟信号送至各路耳机传递到与会人员耳中。当与会人数超 过K时，耳机分配器的输出端可级联次级耳机分配器W扩展与会人数。多路耳机分配器的 个数M由与会人数N、耳机输出口数量K决定，K为正整数，每一个次级耳机分配器占用一个 音频输出端，额外提供K个输出，所W每个次级耳机分配器净提供K-1个音频输出端，提供 的耳机输出口总数要大于与会人数N才能够正常召开会议。所W所需耳机分配器数量满足 约束M>-^。
[0015] 会议系统主控器集成会场语音信息，控制系统中多个麦克风的开关，采集麦克风 传送进入系统的带噪语音音频模拟信号。会议系统主控器市场上可购买到，是常规音频会 议的控制中屯、。会议系统主控器要求支持8巧音频线，8巧音频线终端为T型头，可W既连 接会议麦克风又扩展连接另一个8巧音频线实现"手拉手连接"。"手拉手连接"是指：麦克 风首尾串联连接，即第一只麦克风接到会议主机后，从第一只麦克风引出一根线接上第二 只麦克风，然后从第二只麦克风引出一根线接到第S只麦克风，依次串联W个，W > N/R，R 为会议系统主控器具备的八巧音频线输出端的个数，R为正整数。
[0016] 多路音频功率放大器具备放大音频信号和多路输出的功能，多路音频输出端口个 数不少于音箱的个数C。多路音频功率放大器接收来自一号声卡的噪声音频模拟信号，将噪 声音频模拟信号进行放大并送至与多路音频功率放大器的多路音频输出端口连接的多个 音箱。音箱与多路音频功率放大器相连，播放从多