用于處理音頻信號(hào)的方法及用于處理音頻信號(hào)的電路布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于處理音頻信號(hào)的方法，其中包括：輸出音頻信號(hào)；經(jīng)由第一接收通路來(lái)接收作為第一接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)；經(jīng)由第二接收通路來(lái)接收作為第二接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)；基于第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益；以及基于第一接收音頻信號(hào)和回波抑制增益來(lái)對(duì)音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波。
【專利說(shuō)明】用于處理音頻信號(hào)的方法及用于處理音頻信號(hào)的電路布置
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]本申請(qǐng)要求2012年5月11日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/645652的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其完整地結(jié)合到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及用于處理音頻信號(hào)的方法以及用于處理音頻信號(hào)的電路布置。
【背景技術(shù)】
[0003]在物理學(xué)上，回波可定義為波在其周圍環(huán)境中的反射所產(chǎn)生的復(fù)制品。這種現(xiàn)象可在話音遠(yuǎn)程通信中發(fā)生。在電話終端中，聲回波起因于終端的喇叭與話筒之間的耦合。因此，電話的話筒不僅包含有用的語(yǔ)音信號(hào)，而且還包含回波。如果在話筒通路上沒有進(jìn)行處理，則回波信號(hào)以及近端語(yǔ)音信號(hào)被傳送給遠(yuǎn)端說(shuō)話者，并且遠(yuǎn)端說(shuō)話者聽到他/她自己的聲音的延遲版本。當(dāng)回波信號(hào)的電平較高并且當(dāng)原始信號(hào)與其回波之間的延遲較大時(shí)，因聽到他/她自己的聲音引起的煩惱增加。
[0004]為了保證良好的語(yǔ)音質(zhì)量，在傳輸能夠進(jìn)行之前，可在話筒通路上實(shí)現(xiàn)某種處理。近年來(lái)主要研究聲回波消除算法。聲回波消除的方式可包括自適應(yīng)濾波器，之后接著回波后濾波器。自適應(yīng)濾波器產(chǎn)生聲通路的復(fù)制品。這個(gè)回波通路估計(jì)則用于估計(jì)由話筒來(lái)拾取的回波信號(hào)。實(shí)際上，由于回波通路與其估計(jì)之間的失配，一些殘余回波通常存在于自適應(yīng)濾波器的輸出。后濾波器常常用于使回波聽不見?；夭ê鬄V波器可包括通過自適應(yīng)回波消除被增益施加到誤差信號(hào)的衰減。為了更好的雙向通話性能，這個(gè)衰減能夠在子帶或頻域中計(jì)算。然而，單通道回波消除的性能仍然可能受到限制，因?yàn)橥ǔ４嬖趦H回波周期期間的回波抑制與雙向通話周期期間的近端語(yǔ)音的低等級(jí)失真之間的折衷。
[0005]移動(dòng)終端在歷史上采用一個(gè)話筒來(lái)設(shè)計(jì)。因此，移動(dòng)終端中使用的回波后濾波解決方案基于一個(gè)話筒觀察來(lái)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。另外，在低近端信號(hào)回波比(即，與近端語(yǔ)音相比的高回波)的情況下，這些解決方案可具有受限性能。這個(gè)受限性能可引起雙向通話周期期間的經(jīng)處理的近端語(yǔ)音信號(hào)中的高失真以及因此產(chǎn)生不良通信質(zhì)量。
[0006]此外，單通道回波后濾波問題至今已經(jīng)著手處理了數(shù)十年，并且對(duì)于與回波后濾波器的解決方案有關(guān)的主要改進(jìn)看來(lái)似乎沒有更大空間，特別是對(duì)于計(jì)算復(fù)雜度由于某種原因受到限制的移動(dòng)終端情況(例如與視頻會(huì)議終端相比)。
[0007]因此，回波后濾波或者回波抑制的有效方法是合乎需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]提供一種用于處理音頻信號(hào)的方法，其中包括:輸出音頻信號(hào)；經(jīng)由第一接收通路來(lái)接收作為第一接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)；經(jīng)由第二接收通路來(lái)接收作為第二接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)；基于第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益；以及基于第一接收音頻信號(hào)和回波抑制增益來(lái)對(duì)音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖中，相似的參考標(biāo)號(hào)在不同視圖中一般全表示相同的部件。附圖不一定按比例繪制，重點(diǎn)而是一般在于示出本發(fā)明的原理。在以下描述中，參照以下附圖來(lái)描述各個(gè)方面，其中:
圖1是示出用于處理音頻信號(hào)的方法的流程圖。
圖2是示出用于處理音頻信號(hào)的方法的流程圖。
圖3示出用于處理音頻信號(hào)的電路布置。
圖4示出用于處理音頻信號(hào)的電路布置。
圖5示出遇到雙通道回波的示范系統(tǒng)。
圖6示出匹配聲源與系統(tǒng)的換能器之間的物理交互的信號(hào)模型。
圖7(a)示出喇叭與話筒之間的聲通路的頻率響應(yīng)的示例。
圖7(b)示出仿真頭的嘴與話筒之間的頻率響應(yīng)的示例。
圖8示出具有回波消除的用于處理音頻信號(hào)的電路。
圖9示出具有回波消除的用于使用一個(gè)自適應(yīng)濾波器來(lái)處理音頻信號(hào)的電路。
圖10示出包括用于回波后濾波的裝置以及具有換能器的系統(tǒng)的電路。
圖11示出包括用于回波后濾波的備選裝置以及具有換能器的系統(tǒng)的電路。
圖12(a)示出僅回波和雙向通話周期期間對(duì)殘余回波功率譜密度(PSD)的估計(jì)誤差。 圖12(b)示出回波損耗增強(qiáng)(ERLE)曲線和語(yǔ)音衰減(SA)曲線。
圖12(c)示出雙向通話期間的倒譜距離的量度。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下【具體實(shí)施方式】參照附圖，通過舉例說(shuō)明，附圖示出可實(shí)施本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和方面。充分詳細(xì)地描述這些方面，以便使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明?？衫闷渌矫妫⑶铱蛇M(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯和電氣變更，而沒有背離本發(fā)明的范圍。各個(gè)方面不一定相互排斥，因?yàn)橐恍┓矫婺軌蚺c一個(gè)或多個(gè)其它方面相結(jié)合以形成新的方面。
[0011]改進(jìn)移動(dòng)終端中的語(yǔ)音質(zhì)量的方式可包括使用多話筒終端。多話筒終端可有利地提供關(guān)于近端聲環(huán)境的空間信息。
[0012]在以下示例的一部分中，具體解決雙通道話筒回波問題。自適應(yīng)回波消除問題仍然可采用傳統(tǒng)(或標(biāo)準(zhǔn))自適應(yīng)濾波器、例如歸一化最小均方(NLMS)濾波器來(lái)解決，具體來(lái)說(shuō)可使用兩個(gè)自適應(yīng)濾波器(即，各話筒通路一個(gè))。
[0013]可提供雙通道回波后濾波。
[0014]為此，后濾波器可使用多通道信息來(lái)計(jì)算對(duì)誤差信號(hào)之一應(yīng)用的功率譜密度(PSD)和回波抑制增益，以便實(shí)現(xiàn)殘余回波抑制。在各個(gè)實(shí)施例中，多通道架構(gòu)可以不一定要求任何波束形成，并且與傳統(tǒng)(或標(biāo)準(zhǔn))單通道回波后濾波相比可保持適度計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)改進(jìn)回波抑制性能。
[0015]可使用任何波束形成方法，以便改進(jìn)空間信息。
[0016]雙通道后濾波器可擴(kuò)展成使得與一個(gè)而不是兩個(gè)自適應(yīng)濾波器配合使用。自適應(yīng)濾波器可放置在其上發(fā)生回波后濾波的話筒通路上。這可降低回波處理方案的計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)獲得雙通道架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]一般來(lái)說(shuō)，可提供如圖1所示用于處理音頻信號(hào)的方法。
[0018]圖1示出流程圖100。
[0019]流程圖100示出用于處理音頻信號(hào)的方法。
[0020]在101,輸出音頻信號(hào)。例如,音頻信號(hào)可經(jīng)由喇機(jī)來(lái)輸出。
[0021]在102，輸出音頻信號(hào)經(jīng)由第一接收通路作為第一接收音頻信號(hào)來(lái)接收。例如，音頻信號(hào)可經(jīng)由第一話筒來(lái)接收。
[0022]在103，輸出音頻信號(hào)經(jīng)由第二接收通路作為第二接收音頻信號(hào)來(lái)接收。例如，輸出音頻信號(hào)可經(jīng)由第二話筒來(lái)接收。
[0023]在104，回波抑制增益基于第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定。
[0024]在105，音頻信號(hào)的回波抑制基于第一接收音頻信號(hào)和回波抑制增益來(lái)濾波。
[0025]在這個(gè)上下文中，術(shù)語(yǔ)“被忽略”可表示不考慮。術(shù)語(yǔ)“被確定”可表示例如計(jì)算或估計(jì)或者測(cè)量。
[0026]換言之，可提供處理音頻信號(hào)、或者更具體來(lái)說(shuō)執(zhí)行回波消除和回波抑制的方法。該方法可包括來(lái)自換能器、例如產(chǎn)生聲音的喇叭的輸出信號(hào)，其中聲音則將反射回到裝置并且由此產(chǎn)生回波，回波可由話筒連同預(yù)期信號(hào)一起來(lái)捕獲以便輸入獨(dú)立通路供處理。分離通路之一中的組合信號(hào)(它可以是預(yù)期信號(hào)、輸出信號(hào)和噪聲的組合)可用于確定或者得到值以便對(duì)另一個(gè)通路中的組合信號(hào)使 用，使得可得到所產(chǎn)生的信號(hào)。所產(chǎn)生的信號(hào)可具有被抑制的回波(來(lái)自輸出信號(hào))，并且可與預(yù)期信號(hào)相似。
[0027]基于第一音頻信號(hào)所確定的回波抑制增益可包括經(jīng)濾波以產(chǎn)生第一回波誤差信號(hào)的第一音頻信號(hào)的回波、基于第一回波誤差信號(hào)所確定的回波抑制增益以及基于第一回波誤差信號(hào)所濾波的音頻信號(hào)的回波抑制。
[0028]回波抑制增益例如可基于第一接收信號(hào)(例如在第一話筒)的殘余回波功率譜密度的估計(jì)以及第一接收信號(hào)的信號(hào)回波比的估計(jì)來(lái)確定。
[0029]基于第二音頻信號(hào)所確定的回波抑制增益可包括經(jīng)濾波以產(chǎn)生第二回波誤差信號(hào)的第二音頻信號(hào)的回波以及基于第二回波誤差信號(hào)所確定的回波抑制增益。
[0030]第一接收信號(hào)的殘余回波功率譜密度(PSD)以及第一接收信號(hào)的信號(hào)回波比例如基于表征(例如在頻域)第二回波誤差信號(hào)與已經(jīng)輸出的音頻信號(hào)的相關(guān)性相對(duì)于第一回波誤差信號(hào)與已經(jīng)輸出的音頻信號(hào)的相關(guān)性的相對(duì)傳遞函數(shù)的估計(jì)來(lái)確定。
[0031]第一接收信號(hào)的殘余回波功率譜密度以及第一接收信號(hào)的信號(hào)回波比例如還可基于表征(例如在頻域)第二回波誤差信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)的相關(guān)性對(duì)第一回波誤差信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)的相關(guān)性的相對(duì)傳遞函數(shù)的估計(jì)來(lái)確定。
[0032]回波的濾波可包括自適應(yīng)回波濾波。例如，通過從第一接收音頻信號(hào)中減去存在于第一接收音頻信號(hào)的回波的第一估計(jì)，來(lái)確定第一回波誤差信號(hào)。類似地，例如，通過從第二接收音頻信號(hào)中減去存在于第二接收音頻信號(hào)的回波的第二估計(jì)，來(lái)確定第二回波誤差?目號(hào)。
[0033]音頻信號(hào)的回波抑制的濾波可包括忽略第二接收音頻信號(hào)。
[0034]輸出音頻信號(hào)可包括經(jīng)由喇機(jī)來(lái)輸出音頻信號(hào)。
[0035]經(jīng)由第一接收通路來(lái)接收作為第一音頻信號(hào)的音頻信號(hào)例如包括經(jīng)由第一話筒來(lái)接收音頻信號(hào)，以及經(jīng)由第二接收通路來(lái)接收作為第二接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)例如包括經(jīng)由第二話筒來(lái)接收輸出音頻信號(hào)。
[0036]該方法還可包括基于第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)所確定的殘余回波功率?；夭ㄒ种圃鲆婵苫跉堄嗷夭üβ蕘?lái)確定。
[0037]多通道音頻信號(hào)信息例如包括接收音頻信號(hào)的多通道回波濾波信息。
[0038]回波的濾波例如包括自適應(yīng)回波濾波。
[0039]輸出音頻信號(hào)可包括經(jīng)由喇機(jī)來(lái)輸出音頻信號(hào)。
[0040]接收音頻信號(hào)例如至少經(jīng)由第一話筒和第二話筒來(lái)接收。
[0041]如圖1的流程圖100所示的方法還可包括音頻信號(hào)和經(jīng)過波束形成的回波抑制之后的音頻信號(hào)中的至少一個(gè)。
[0042]在這個(gè)上下文中，術(shù)語(yǔ)“經(jīng)波束形成”或“波束形成”可一般表示用于定向信號(hào)傳輸或接收的信號(hào)處理技術(shù)。
[0043]圖2示出流程圖200。
[0044]流程圖200示出用于處理音頻信號(hào)的方法。
[0045]在201,可輸出音頻信號(hào)。例如,音頻信號(hào)可經(jīng)由喇機(jī)來(lái)輸出。
[0046]在202，回波抑制增益可基于表示經(jīng)由不同接收通路所接收的接收音頻信號(hào)的多通道音頻信號(hào)信息來(lái)確定。例如，接收音頻信號(hào)可至少經(jīng)由第一話筒和第二話筒來(lái)接收。
[0047]在203，音頻信號(hào)的回波抑制可基于表示經(jīng)由單接收通路所接收的接收音頻信號(hào)的單通道音頻信號(hào)信息和所確定回波抑制增益來(lái)濾波。所確定回波抑制可基于多通道音頻信號(hào)信息來(lái)確定。
[0048]多通道音頻信號(hào)信息可包括接收音頻信號(hào)的回波濾波信息或者接收音頻信號(hào)的多通道回波濾波信息?；夭ǖ臑V波可包括自適應(yīng)回波濾波。
[0049]如圖2的流程圖200所示的方法還可包括音頻信號(hào)和經(jīng)過波束形成的回波抑制之后的音頻信號(hào)中的至少一個(gè)。
[0050]一般來(lái)說(shuō)，可提供如圖3所示用于處理音頻信號(hào)的電路布置。
[0051]圖3示出用于處理音頻信號(hào)的電路布置300。
[0052]用于處理音頻信號(hào)的電路布置300包括:音頻信號(hào)輸出301,用于輸出音頻信號(hào)；第一接收通路302，配置成接收作為第一接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)301 ;第二接收通路303，配置成接收作為第二接收音頻信號(hào)的輸出音頻信號(hào)301 ;確定器304，配置成基于第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益；以及回波抑制濾波器305，耦合到第一接收通路302和確定器304，配置成基于第一接收音頻信號(hào)和回波抑制增益來(lái)對(duì)音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波。
[0053]例如，當(dāng)基于第一回波誤差信號(hào)來(lái)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí)，回波抑制濾波器305可配置成忽略第二接收音頻信號(hào)?？扇缫陨戏謩e對(duì)于術(shù)語(yǔ)“被忽略”和“被確定”相似地定義術(shù)語(yǔ)“忽略”和“確定”。
[0054]電路布置300例如執(zhí)行如圖1所示的方法。
[0055]用于處理音頻信號(hào)的電路布置300還可包括至少一個(gè)回波濾波器、例如至少一個(gè)自適應(yīng)回波濾波器，該回波濾波器配置成對(duì)于第一接收音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生第一回波誤差信號(hào)。確定器304可配置成基于第一回波誤差信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益，以及回波抑制濾波器305可配置成基于第一回波誤差信號(hào)來(lái)對(duì)音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波。
[0056]電路布置300還可包括至少一個(gè)回波濾波器，該回波濾波器配置成對(duì)于第二音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生第二回波誤差信號(hào)。確定器304可配置成基于第二回波誤差信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益。
[0057]例如，至少一個(gè)回波濾波器可包括自適應(yīng)回波濾波器。
[0058]電路布置300還可包括連接到音頻信號(hào)輸出301的喇叭。
[0059]電路布置300還可包括連接到第一接收通路302的第一話筒以及連接到第二接收通路303的第二話筒。
[0060]電路布置300還可包括第二確定器，該第二確定器配置成基于第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定殘余回波。第二確定器可配置成基于第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定第二回波抑制增益。第二確定器可使用第一接收音頻信號(hào)和第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定第二回波抑制增益。兩個(gè)確定器可使用經(jīng)由不同話筒所接收的音頻信號(hào)。此外，確定器和第二確定器的輸出可施加到波束形成電路。
[0061]電路布置300還可包括波束形成器，該波束形成器配置成對(duì)于音頻信號(hào)和/或回波抑制濾波音頻信號(hào)進(jìn)行波束形成。例如，波束形成器可用于對(duì)所有多通道接收信號(hào)進(jìn)行波束形成。
[0062]圖4示出用于處理音頻信號(hào)的電路布置400。
[0063]用于處理音頻信號(hào)的電路布置400可包括:音頻信號(hào)輸出401,用于輸出音頻信號(hào)；多個(gè)接收通路402，耦合到音頻信號(hào)輸出401 ;確定器403，耦合到多個(gè)接收通路402，并且配置成基于表示經(jīng)由接收通路402所接收的多個(gè)接收音頻信號(hào)的多通道音頻信號(hào)信息來(lái)確定回波抑制增益；以及回波抑制濾波器404，耦合到多個(gè)接收通路402的至少一個(gè)和確定器403，并且配置成基于表示經(jīng)由單接收通路所接收的接收音頻信號(hào)的單通道音頻信號(hào)信息和回波抑制增益來(lái)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0064]電路布置400例如執(zhí)行如圖2所示的方法。
[0065]例如，多通道音頻信號(hào)信息可包括多個(gè)音頻信號(hào)的回波濾波信息或者多個(gè)音頻信號(hào)的多通道回波濾波信息。
[0066]回波濾波器可包括自適應(yīng)回波濾波器。
[0067]電路布置400還可包括連接到音頻信號(hào)輸出401的喇叭。
[0068]電路布置400還可包括:第一話筒，連接到多個(gè)接收通路402的一個(gè)接收通路；以及第二話筒，連接到多個(gè)接收通路402的另一個(gè)接收通路。
[0069]電路布置400還可包括波束形成器，該波束形成器配置成對(duì)于音頻信號(hào)和/或回波抑制濾波音頻信號(hào)進(jìn)行波束形成。
[0070]應(yīng)當(dāng)注意，在圖1所示方法的上下文中所述的方面和特征類似地對(duì)于圖3所示方法以及圖2和圖4所示電路是有效的，反過來(lái)也是一樣。
[0071]可提供回波和增益的計(jì)算規(guī)則。另外，可提供回波和增益的確定的軟件實(shí)現(xiàn)或者混合實(shí)現(xiàn)(部分通過硬件以及部分通過軟件)。
[0072]下面更詳細(xì)描述流程圖100所示方法以及電路布置300的示例。
[0073]下面描述遇到雙通道回波的示范系統(tǒng)。
[0074]圖5示出系統(tǒng)的示意表示。[0075]圖5中示出配備有一個(gè)喇叭501和兩個(gè)話筒502、503的終端500的示例。話筒觀察之一可被理解為主要觀察，而另一個(gè)被理解為輔助觀察。如圖5所示，遠(yuǎn)端說(shuō)話者聲音由喇叭501向近端說(shuō)話者504播放。這個(gè)喇叭信號(hào)的一部分可在近端環(huán)境505中反射，并且可在稍后由兩個(gè)話筒502、503作為回波506來(lái)拾取。喇叭501與各話筒之間的耦合可定義一個(gè)聲通路:兩個(gè)話筒502、503的兩個(gè)聲通路。
[0076]話筒502、503可記錄近端說(shuō)話者聲音或語(yǔ)音信號(hào)506以及最終記錄背景噪聲508。近端說(shuō)話者聲音507還可在由話筒502、503拾取之前在環(huán)境505中反射。由于兩個(gè)話筒502、503均可不一定放在同一位置，所以近端說(shuō)話者與各話筒之間的聲通路可能必須建模。應(yīng)當(dāng)理解，圖5不是示出話筒位置的限制性示例，并且話筒502、503可不同地放置在終端500 上。
[0077]作為一個(gè)示例，話筒502、503可放在終端500的角部區(qū)域。與另一話筒503相比，喇叭501可放置成略微更靠近一個(gè)話筒502。因此，可以考慮，話筒502提供輔助話筒信號(hào)(或觀察)，以及另一話筒503提供主要話筒信號(hào)(或觀察)。
[0078]在一些示例中，終端500可以是配備有一個(gè)喇叭和兩個(gè)或更多話筒的電信終端。
[0079]還應(yīng)當(dāng)理解，終端500可以并非僅局限于電信終端，而是終端500可擴(kuò)展到也可能遇到回波抑制的膝上型電腦或平板電腦。終端500還可以是免提移動(dòng)終端。
[0080]如圖6所示來(lái)公式化表達(dá)雙通道(DC)回波問題的信號(hào)模型。
[0081]圖6示出匹配聲源與如圖5所示的系統(tǒng)的換能器之間的物理交互的信號(hào)模型的示意表示，示出如何確定主要和輔助話筒信號(hào)。
[0082]主要和輔助話筒信號(hào)600、601由話筒502、503來(lái)提供，并且分別表示為yp(n)和Ys(η) ο信號(hào)dp(n)602和ds.(n)603表示分別由主要和輔助話筒502、503所拾取的回波信號(hào)。兩者均由喇叭501的喇叭信號(hào)X(η)604來(lái)生成，其中hp|s(η)由說(shuō)明喇叭501與相應(yīng)話筒502、503之間的聲通路的卷積塊605、606來(lái)表示。
[0083]信號(hào)sp(η) 607和Ss(η) 608表不分別由主要和輔助話筒502、503所拾取的近端語(yǔ)音信號(hào)。兩者均由近端語(yǔ)音信號(hào)s(n)609(或507)來(lái)生成，其中通過說(shuō)明近端說(shuō)話者504與主要或輔助話筒502、503之間的聲通路的卷積塊610、611來(lái)表示gp|s(n)。
[0084]主要話筒信號(hào)yp (η) 600由求和塊612所提供的sp (η) 607和dp (η) 602的和數(shù)來(lái)給出。輔助話筒信號(hào)ys (η) 601由求和塊613所提供的ss(n)608和ds(n)603的和數(shù)來(lái)給出。
[0085]對(duì)于圖6的信號(hào)模型，可得出下式:
yp (n) = gp (n) *s (n)+hp (η) *χ (η)等式(I)
ys (η) = gs (η) *s (η) +hs (η) *χ (η)等式(2)
其中:
-x (η)是喇叭信號(hào)604，
-yp,s(n)分別表示主要或輔助話筒信號(hào)600、601，
-hp|s(n)605、606表示喇叭501與主要或輔助話筒502、503之間的聲通路 -S (η) 609是近端說(shuō)話者信號(hào)
-gp|s(n)610、611表示近端說(shuō)話者504與主要或輔助話筒502、503之間的聲通路 _*表示卷積運(yùn)算。
[0086]為了驗(yàn)證圖6的信號(hào)模型，脈沖響應(yīng)的測(cè)量采用模型電話在不同聲環(huán)境中執(zhí)行。具有嘴模擬器的仿真頭(HEAD Acoustics HMS I1.3)可用于模擬近端說(shuō)話者。可使用電話的兩個(gè)不同位置:一個(gè)是電話可放在仿真頭的嘴的正前方大約30cm處，以及另一個(gè)是電話可放置于桌上。可通過電話放置成使得電話的兩個(gè)話筒可處于仿真嘴的相等距離進(jìn)行記錄。要注意，以上所述可適用于不同聲環(huán)境(辦公室、小室、街道等)以及適用于例如免提模式以及手機(jī)模式的任何其它通信裝置。
[0087]圖7(a)示出喇機(jī)與話筒之間的聲通路的頻率響應(yīng)的示例。圖7(a)示出，由話筒所接收的喇叭信號(hào)沒有被各話筒的聲環(huán)境同等地衰減。這可表明通過考慮圖6的信號(hào)模型中的兩個(gè)聲回波通路(即，主要話筒700的聲回波通路和輔助話筒701的聲回波通路)來(lái)遭遇這些差異的必要性。
[0088]圖7(b)示出仿真頭的嘴與話筒之間的頻率響應(yīng)的示例。圖7(b)示出，兩種脈沖響應(yīng)(即，主要話筒702的聲回波通路和輔助話筒703的聲回波通路)很相似。這個(gè)相似性可通過與仿真頭嘴相比的話筒的位置來(lái)說(shuō)明。由于這個(gè)原因，可假定％(n) =gs(n)。雖然前一個(gè)假設(shè)有助于降低計(jì)算復(fù)雜度，但是要注意，這個(gè)假設(shè)不是必要的?？稍跊]有這個(gè)假設(shè)的情況下進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0089]為了實(shí)現(xiàn)單通道(SC)回波消除，所考慮的回波消除電路800可包括其中包含兩個(gè)自適應(yīng)濾波器801、802的自適應(yīng)濾波器部分，之后接著回波后濾波器803，如圖8所示。
[0090]“電路”可被理解為實(shí)現(xiàn)可以是運(yùn)行存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的軟件、固件或者它們的任何組合的專用電路或處理器的實(shí)體的任何種類的邏輯。因此，“電路”可以是硬連線邏輯電路或者諸如可編程處理器之類的可編程邏輯電路，例如微處理器(例如復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)(CISC)處理器或者簡(jiǎn)化指令集計(jì)算機(jī)(RISC)處理器)?！半娐贰币部梢允沁\(yùn)行軟件、如任何種類的計(jì)算機(jī)程序(例如使用諸如Java之類的虛擬機(jī)代碼的計(jì)算機(jī)程序)的處理器。描述的相應(yīng)功能的任何其它種類的實(shí)現(xiàn)也可被理解為“電路”。例如，電路布置的各種組件、例如確定器可由上述電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0091]圖8示出具有回波消除的用于處理音頻信號(hào)的電路800。電路800可包括聲源(即，近端語(yǔ)音805、引起回波806的喇叭808信號(hào)和噪聲807)的系統(tǒng)804以及換能器(即，喇叭808和兩個(gè)話筒809、810)。系統(tǒng)804可表示圖5的系統(tǒng)500，并且可由如圖6所示的
信號(hào)模型來(lái)表不。
[0092]對(duì)于各話筒809、810，回波的影響可被認(rèn)為是與SC回波消除中相同的。因此，對(duì)于各話筒信號(hào)yp|s(n)811、812，回波信號(hào)813、814的估計(jì)可通過使用如同SC情況中一樣的自適應(yīng)濾波器801、802來(lái)得到。
[0093]雖然一般來(lái)說(shuō)可應(yīng)用任何自適應(yīng)回波消除過程、例如任何這種已知自適應(yīng)回波消除算法，但是標(biāo)準(zhǔn)NLMS算法可用于估計(jì)回波信號(hào)。
[0094]由于如同SC情況中的相同原因，一些殘余回波可存在于聲回波消除(AEC)的輸出處的誤差信號(hào)ep|s(n)815、816中。可通過由相應(yīng)求和塊817、818所提供的話筒信號(hào)yp|s(n)811、812與回波信號(hào)813、814的相應(yīng)估計(jì)之間的差，來(lái)得到誤差信號(hào)ep|s(n)815、816。后濾波器803可用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步回波抑制。后濾波器803可包括濾波器更新塊819和回波后濾波塊820。濾波器更新塊819基于ep|s(n)815、816以及喇叭808的喇叭信號(hào)X (η) 822來(lái)產(chǎn)生輸出821。例如，圖8中，將這個(gè)輸出821和ep (η) 815輸入到回波后濾波塊820中，以便給出回波抑制信號(hào)可η)823。[0095]電路800可表示圖3的電路布置300。喇叭808的喇叭信號(hào)χ (η) 822可表示音頻信號(hào)輸出301 ;yp (η) 811可表示第一接收通路302 ;ys (η) 812可表示第二接收通路303 ;濾波器更新塊819可表示確定器304 ;以及回波后濾波塊820可表示回波抑制濾波器305。
[0096]類似地，電路800可表示圖4的電路布置400。喇叭808的喇叭信號(hào)χ (η) 822可表示音頻信號(hào)輸出401 ;yp|s(n)811、812可表示多個(gè)接收通路402 ;濾波器更新塊819可表示確定器403 ；以及回波后濾波塊820可表示回波抑制濾波器404。
[0097]圖9示出回波消除電路900，其中包括可包含一個(gè)自適應(yīng)濾波器901的自適應(yīng)濾波器部分，之后接著回波后濾波器902。
[0098]圖9示出具有回波消除的用于僅使用一個(gè)自適應(yīng)回波濾波器來(lái)處理音頻信號(hào)的電路900。電路900可包括聲源(即，近端語(yǔ)音904、喇叭907信號(hào)和噪聲906)以及換能器(即，喇叭907和兩個(gè)話筒908、909)的系統(tǒng)903。系統(tǒng)903可表示圖5的系統(tǒng)500，并且可由如圖6所示的信號(hào)模型來(lái)表示。
[0099]圖9中，可通過求和塊911所提供的主要話筒信號(hào)/00913與回波信號(hào)912的估計(jì)之間的差，來(lái)得到誤差信號(hào)4(11)910?？赏ㄟ^使喇叭信號(hào)χ (η) 914經(jīng)過自適應(yīng)濾波器901，來(lái)得到回波信號(hào)912的估計(jì)。后濾波器902可用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步回波抑制。后濾波器902可包括回波功率譜密度PSD和增益更新塊915以及回波后濾波塊916。回波PSD和增益更新塊915基于e1 (η) 910、輔助話筒信號(hào)y2 (η) 918和喇叭907的喇叭信號(hào)χ (η) 914來(lái)產(chǎn)生輸出917。例如，圖9中，將這個(gè)輸出917和e1 (η)910輸入到回波后濾波塊916中，以便給出回波抑制信號(hào)〗(η)919，這可被理解為近端語(yǔ)音信號(hào)s (η) 904的估計(jì)。要注意，回波功率譜密度PSD和增益更新塊915可等于如圖8所示的濾波器更新塊819。
[0100]電路900可表示圖3的電路布置300。喇叭907的喇叭信號(hào)χ (η) 914可表示音頻信號(hào)輸出301 Y (η) 913可表示第一接收通路302 ;y2 (η) 918可表示第二接收通路303 ;回波PSD和增益更新塊915可表示確定器304 ；以及回波后濾波塊916可表示回波抑制濾波器 305。
[0101]類似地，電路900可表示圖4的電路布置400。喇叭907的喇叭信號(hào)χ (η) 914可表示音頻信號(hào)輸出401 ;y1|2(n)913、918可表示多個(gè)接收通路402 ;回波PSD和增益更新塊915可表示確定器403 ；以及回波后濾波塊916可表示回波抑制濾波器404。
[0102]一般來(lái)說(shuō)，電路900可按照與圖8的電路800相似的方式來(lái)起作用，除了電路900中僅使用一個(gè)自適應(yīng)濾波器901之外。僅使用一個(gè)自適應(yīng)濾波器901可降低多通道回波后濾波器的計(jì)算復(fù)雜度。使用一個(gè)自適應(yīng)濾波器901也可以是有利的，因?yàn)樽V增益的計(jì)算可獲益于喇叭信號(hào)χ (η) 914與其它話筒信號(hào)(對(duì)于圖9的示例為y2 (η) 918)之間的高相關(guān)性，盡管對(duì)于具有降低的回波的信號(hào)(對(duì)于圖9的示例為4(11)910)應(yīng)用回波抑制本身。
[0103]電路800、900可擴(kuò)展到多通道m(xù)。在包括多個(gè)接收通路、例如圖4的多個(gè)接收通路402的多通道中，χ (η)是喇叭信號(hào)，ym(η)表示第m話筒信號(hào)，其中m的范圍從I至Μ，即終端的話筒數(shù)量。各話筒信號(hào)包含回波dm(n)和近端語(yǔ)音信`號(hào)#(11)，hm(n)是喇叭與第m話筒之間的聲通路，使得dm(n) =hm(n)*X(n)，々(《#hm(n)的估計(jì)，e?(?)=/"(?)-々(》)是來(lái)自第m話筒信號(hào)的自適應(yīng)濾波的誤差信號(hào)。在如同圖9中一樣僅使用一個(gè)自適應(yīng)濾波器時(shí)，對(duì)于m≤2，em(n) =ym(n)。gm(n)是近端說(shuō)話者與第m話筒之間的聲通路，使得sm (η)=gm(n)*s(n)，i(?)是作為近端語(yǔ)音s(n)的估計(jì)的后濾波器的輸出。[0104]例如，回波抑制仍然可以僅應(yīng)用于主要話筒通路。這表示仍然可使用現(xiàn)有SC回波抑制增益規(guī)則。增益規(guī)則的計(jì)算一般可需要?dú)堄嗷夭≒SD和近端PSD的估計(jì)。例如，可使用下列增益規(guī)則:
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理音頻信號(hào)的方法，所述方法包括: 輸出音頻信號(hào)； 經(jīng)由第一接收通路來(lái)接收作為第一接收音頻信號(hào)的所述輸出音頻信號(hào)； 經(jīng)由第二接收通路來(lái)接收作為第二接收音頻信號(hào)的所述輸出音頻信號(hào)； 基于所述第一接收音頻信號(hào)和所述第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益；以及基于所述第一接收音頻信號(hào)和所述回波抑制增益來(lái)對(duì)所述音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波。
2.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，基于所述第一音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益包括: 對(duì)所述第一音頻信號(hào)的回波進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生第一回波誤差信號(hào)； 基于所述第一回波誤差信號(hào)來(lái)確定所述回波抑制增益；以及 基于所述第一回波誤差信號(hào)來(lái)對(duì)所述音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波。
3.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，基于所述第二音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益包括: 對(duì)所述第二音 頻信號(hào)的回波進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生第二回波誤差信號(hào)；以及 基于所述第二回波誤差信號(hào)來(lái)確定所述回波抑制增益。
4.如權(quán)利要求2所述的方法， 其中，回波的所述濾波包括自適應(yīng)回波濾波。
5.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，對(duì)所述音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波包括忽略所述第二接收音頻信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，輸出音頻信號(hào)包括經(jīng)由喇叭來(lái)輸出音頻信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，經(jīng)由第一接收通路來(lái)接收作為第一音頻信號(hào)的所述音頻信號(hào)包括經(jīng)由第一話筒來(lái)接收所述音頻信號(hào)；以及 其中，經(jīng)由第二接收通路來(lái)接收作為第二接收音頻信號(hào)的所述輸出音頻信號(hào)包括經(jīng)由第二話筒來(lái)接收所述輸出音頻信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 基于所述第一接收音頻信號(hào)和所述第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定殘余回波功率， 其中確定所述回波抑制增益基于所述殘余回波功率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 對(duì)所述音頻信號(hào)和回波抑制之后的所述音頻信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行波束形成。
10.一種用于處理音頻信號(hào)的方法，所述方法包括: 輸出音頻信號(hào)； 基于表示經(jīng)由不同接收通路所接收的接收音頻信號(hào)的多通道音頻信號(hào)信息來(lái)確定回波抑制增益；以及 基于表示經(jīng)由單接收通路所接收的接收音頻信號(hào)的單通道音頻信號(hào)信息和所確定的回波抑制增益來(lái)對(duì)所述音頻信號(hào)的回波抑制進(jìn)行濾波。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括:其中所述多通道音頻信號(hào)信息包括所述接收音頻信號(hào)的回波濾波信息。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 其中所述多通道音頻信號(hào)信息包括所述接收音頻信號(hào)的多通道回波濾波信息。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 其中，回波的所述濾波包括自適應(yīng)回波濾波。
14.如權(quán)利要求10所述的方法， 其中，輸出音頻信號(hào)包括經(jīng)由喇叭來(lái)輸出音頻信號(hào)。
15.如權(quán)利要求10所述的方法， 其中，所述接收音頻信號(hào)至少經(jīng)由第一話筒和第二話筒來(lái)接收。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 對(duì)所述音頻信號(hào)和回波抑制之后的所述音頻信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行波束形成。
17.一種用于處理音頻信號(hào)的電路布置，包括: 音頻信號(hào)輸出，用于輸出音頻信號(hào)； 第一接收通路，配置成接收作為第一接收音頻信號(hào)的所述輸出音頻信號(hào)； 第二接收通路，配置成接收 作為第二接收音頻信號(hào)的所述輸出音頻信號(hào)； 確定器，配置成基于所述第一接收音頻信號(hào)和所述第二接收音頻信號(hào)來(lái)確定回波抑制增益；以及 回波抑制濾波器，耦合到所述第一接收通路，并且所述確定器配置成基于所述第一接收音頻信號(hào)和所述回波抑制增益來(lái)抑制所述音頻信號(hào)的回波。
18.如權(quán)利要求17所述的電路布置，還包括: 至少一個(gè)回波濾波器，配置成對(duì)于所述第一接收音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生第一回波誤差信號(hào)； 所述確定器，配置成基于所述第一回波誤差信號(hào)來(lái)確定所述回波抑制增益；以及所述回波抑制濾波器，配置成基于所述第一回波誤差信號(hào)來(lái)執(zhí)行所述音頻信號(hào)的回波抑制。
19.如權(quán)利要求18所述的電路布置，還包括: 至少一個(gè)回波濾波器，配置成對(duì)于所述第二音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，以便產(chǎn)生第二回波誤差?目號(hào); 所述確定器，配置成基于所述第二回波誤差信號(hào)來(lái)確定所述回波抑制增益。
20.如權(quán)利要求18所述的電路布置， 其中，所述至少一個(gè)回波濾波器包括自適應(yīng)回波濾波器。
21.如權(quán)利要求17所述的電路布置， 所述回波抑制濾波器配置成當(dāng)基于所述第一回波誤差信號(hào)來(lái)對(duì)所述音頻信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí)忽略所述第二接收音頻信號(hào)。
22.如權(quán)利要求17所述的電路布置，還包括: 喇叭，連接到所述音頻信號(hào)輸出。
23.如權(quán)利要求17所述的電路布置，還包括: 第一話筒，連接到所述第一接收通路；以及 第二話筒，連接到所述第二接收通路。
24.如權(quán)利要求17所述的電路布置，還包括: 第二確定器，配置成基于所述第一接收音頻信號(hào)和所述第二接收音頻來(lái)確定殘余回波功率，并且配置成確定所述回波抑制增益。
25.如權(quán)利要求17所述的電路布置，還包括: 波束形成器，配置成對(duì)于所述音頻信號(hào)或者所述回波抑制濾波音頻信號(hào)或者它們兩者進(jìn)行波束形成。
26.一種用于處理音頻信號(hào)的電路布置，所述電路布置包括: 音頻信號(hào)輸出，用于輸出音頻信號(hào)； 多個(gè)接收通路，耦合到所述音頻信號(hào)輸出； 確定器，耦合到所述 多個(gè)接收通路，并且配置成基于表示經(jīng)由所述接收通路所接收的多個(gè)接收音頻信號(hào)的多通道音頻信號(hào)信息來(lái)確定回波抑制增益；以及 回波抑制濾波器，耦合到所述多個(gè)接收通路和所述確定器中的至少一個(gè)，并且配置成基于表示經(jīng)由單接收通路所接收的接收音頻信號(hào)的單通道音頻信號(hào)信息和所述回波抑制增益來(lái)對(duì)所述音頻信號(hào)進(jìn)行濾波。
27.如權(quán)利要求26所述的電路布置，其中，所述多通道音頻信號(hào)信息包括所述多個(gè)音頻信號(hào)的回波濾波信息。
28.如權(quán)利要求26所述的電路布置， 其中所述多通道音頻信號(hào)信息包括所述多個(gè)音頻信號(hào)的多通道回波濾波信息。
29.如權(quán)利要求26所述的電路布置， 其中，所述至少一個(gè)回波濾波器包括自適應(yīng)回波濾波器。
30.如權(quán)利要求26所述的電路布置，還包括: 喇叭，連接到所述音頻信號(hào)輸出。
31.如權(quán)利要求26所述的電路布置，還包括: 第一話筒，連接到所述多個(gè)接收通路的一個(gè)接收通路；以及 第二話筒，連接到所述多個(gè)接收通路的另一個(gè)接收通路。
32.如權(quán)利要求26所述的電路布置，還包括: 波束形成器，配置成對(duì)于所述音頻信號(hào)或者所述回波抑制濾波音頻信號(hào)或者它們兩者進(jìn)行波束形成。
【文檔編號(hào)】H04M9/08GK103428385SQ201310281852
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月11日
【發(fā)明者】C·耶姆德吉, N·埃文斯, C·博熱安, L·萊波盧 申請(qǐng)人:英特爾移動(dòng)通信有限責(zé)任公司