殘留回聲消除方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及語(yǔ)音處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種殘留回聲消除方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲學(xué)回聲消除（AcousticEchoChancellor;以下簡(jiǎn)稱：AEC)技術(shù)是智能語(yǔ)音通 話與語(yǔ)音交互系統(tǒng)中不可缺少的一部分。在語(yǔ)音通話中，特別是免提模式下，揚(yáng)聲器播放出 來(lái)的聲音經(jīng)空氣傳播后又被麥克風(fēng)錄入進(jìn)而傳向?qū)Ψ?，用戶頻頻聽(tīng)到自己的回聲會(huì)有不舒 適的感覺(jué)。在車載導(dǎo)航等智能語(yǔ)音交互系統(tǒng)中，用戶希望通過(guò)語(yǔ)音來(lái)控制導(dǎo)航"搜索目的 地"或者"播報(bào)天氣"等，在交互過(guò)程中導(dǎo)航的從文本到語(yǔ)音（TexttoSpeech;以下簡(jiǎn)稱： TTS)會(huì)干擾用戶的命令，如果TTS被當(dāng)作指令來(lái)識(shí)別更會(huì)造成導(dǎo)航的誤操作，使得智能導(dǎo) 航不再智能。因而AEC的性能直接影響到語(yǔ)音產(chǎn)品的體驗(yàn)。
[0003]自適應(yīng)濾波加后濾波是目前AEC系統(tǒng)中普遍采用的方法，但是現(xiàn)有的方法對(duì)語(yǔ)音 識(shí)別的性能較差，近端語(yǔ)音失真嚴(yán)重，語(yǔ)音聽(tīng)起來(lái)斷斷續(xù)續(xù)，用戶體驗(yàn)度不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種殘留回聲消除方法，該方法通過(guò)在自適 應(yīng)濾波的輸入信號(hào)中引入近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值，使得濾波器的調(diào)整總是跟向麥克風(fēng)信 號(hào)中的回聲成分，減少了近端語(yǔ)音估計(jì)的失真，從而可以獲得更好的語(yǔ)音識(shí)別性能以及音 頻通訊質(zhì)量。
[0006] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種殘留回聲消除裝置。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例的殘留回聲消除方法，包括：通過(guò)濾波 器對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值；利用所述第一次估計(jì)值和所述 麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)所述濾波器進(jìn)行更新，獲得更新后的濾波器；通過(guò)所述更新后的濾波器對(duì)所 述麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得所述近端語(yǔ)音的第二次估計(jì)值。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例的殘留回聲消除方法，通過(guò)濾波器對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近 端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值，然后利用第一次估計(jì)值和麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)上述濾波器進(jìn)行更新，獲 得更新后的濾波器，最后通過(guò)更新后的濾波器對(duì)上述麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音 的第二次估計(jì)值。上述方法通過(guò)在自適應(yīng)濾波的輸入信號(hào)中引入近端語(yǔ)音的第一次估計(jì) 值，使得濾波器的調(diào)整總是跟向麥克風(fēng)信號(hào)中的回聲成分，減少了近端語(yǔ)音估計(jì)的失真，從 而可以獲得更好的語(yǔ)音識(shí)別性能以及音頻通訊質(zhì)量。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面實(shí)施例的殘留回聲消除裝置，包括：濾波模 塊，用于通過(guò)濾波器對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值；更新模塊，用 于利用所述濾波模塊獲得的第一次估計(jì)值和所述麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)所述濾波器進(jìn)行更新，獲得 更新后的濾波器；所述濾波模塊，還用于通過(guò)所述更新模塊更新后的濾波器對(duì)所述麥克風(fēng) 信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得所述近端語(yǔ)音的第二次估計(jì)值。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例的殘留回聲消除裝置，濾波模塊通過(guò)濾波器對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾 波，獲得近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值，然后更新模塊利用第一次估計(jì)值和麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)上述 濾波器進(jìn)行更新，獲得更新后的濾波器，最后濾波模塊通過(guò)更新后的濾波器對(duì)上述麥克風(fēng) 信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音的第二次估計(jì)值。上述裝置通過(guò)在自適應(yīng)濾波的輸入信號(hào)中 引入近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值，使得濾波器的調(diào)整總是跟向麥克風(fēng)信號(hào)中的回聲成分，減 少了近端語(yǔ)音估計(jì)的失真，從而可以獲得更好的語(yǔ)音識(shí)別性能以及音頻通訊質(zhì)量。
[0011] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0013] 圖1為本發(fā)明殘留回聲消除方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明殘留回聲消除方法另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方框圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明殘留回聲消除裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考 附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。相反， 本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同 物。
[0017] 圖1為本發(fā)明殘留回聲消除方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖，如圖1所示，該殘留回聲消 除方法可以包括：
[0018] 步驟101，通過(guò)濾波器對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值。
[0019] 步驟102,利用第一次估計(jì)值和上述麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)上述濾波器進(jìn)行更新，獲得更新 后的濾波器。
[0020] 具體地，利用第一次估計(jì)值和上述麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)上述濾波器進(jìn)行更新，獲得更新 后的濾波器可以為：將上述麥克風(fēng)信號(hào)與第一次估計(jì)值的差值作為輸入信號(hào)，利用回聲信 號(hào)作為參考信號(hào)對(duì)上述濾波器進(jìn)行更新，獲得更新后的濾波器。上述更新后的濾波器可以 為：
[0021]
，其中，e(K) = [X(K)_S' （K) ]_Ht' *(K)R(K); (1)
[0022] 式⑴中，H't+1⑷為更新后的濾波器，H't(K)為更新前的濾波器，R⑷為回聲 信號(hào)，X(K)為麥克風(fēng)信號(hào)，S' (K)為第一次估計(jì)值，y為更新步長(zhǎng)；表示共軛運(yùn)算。
[0023] 步驟103,通過(guò)更新后的濾波器對(duì)上述麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得上述近端語(yǔ)音的 第二次估計(jì)值。
[0024] 具體地，通過(guò)更新后的濾波器對(duì)上述麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得上述近端語(yǔ)音的 第二次估計(jì)值可以為：根據(jù)上述更新后的濾波器計(jì)算殘留回聲，并對(duì)上述麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行 二次濾波，獲得近端語(yǔ)音的第二次估計(jì)值。上述近端語(yǔ)音的第二次估計(jì)值可以為：
h
[0026] 式⑵中，S" (K)為近端語(yǔ)音的第二次估計(jì)值，H' t+1⑷為更新后的濾波器， //二(&)/?(/〇為殘留回聲，R(K)為回聲信號(hào)，X(K)為所述麥克風(fēng)信號(hào)，表示共軛運(yùn)算， E{*}表示數(shù)學(xué)期望。
[0027] 本實(shí)施例中的濾波器可以為后濾波器，例如維納濾波器，本實(shí)施例對(duì)此不作限定。
[0028] 上述殘留回聲消除方法，通過(guò)濾波器對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音的第 一次估計(jì)值，然后利用第一次估計(jì)值和麥克風(fēng)信號(hào)對(duì)上述濾波器進(jìn)行更新，獲得更新后的 濾波器，最后通過(guò)更新后的濾波器對(duì)上述麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得近端語(yǔ)音的第二次估 計(jì)值。上述方法通過(guò)在自適應(yīng)濾波的輸入信號(hào)中引入近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值，使得濾波 器的調(diào)整總是跟向麥克風(fēng)信號(hào)中的回聲成分，減少了近端語(yǔ)音估計(jì)的失真，從而可以獲得 更好的語(yǔ)音識(shí)別性能以及音頻通訊質(zhì)量。
[0029] 本發(fā)明在獲取殘留回聲的傳遞函數(shù)的過(guò)程中，將近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值作為最 小均方算法（LeastMeanSquareAlgorithm;以下簡(jiǎn)稱：LMS)自適應(yīng)濾波的一個(gè)輸入信號(hào)， 可以達(dá)到保護(hù)近端語(yǔ)音的目的。此時(shí)將收斂好的傳遞函數(shù)帶入第二個(gè)維納濾波器就可以估 計(jì)出近端語(yǔ)音。
[0030] 圖2為本發(fā)明殘留回聲消除方法另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方框圖，圖2以頻域信號(hào)為 例對(duì)信號(hào)模型進(jìn)行說(shuō)明。圖2中，S(K)為近端語(yǔ)音，即期望信號(hào)；R(K)為回聲信號(hào)，即參考 信號(hào)；X(K)為麥克風(fēng)信號(hào)，即觀測(cè)信號(hào)；Ht(K)為揚(yáng)聲器到麥克風(fēng)的路徑傳遞函數(shù)。
[0031]S' (K)與S" (K)分別為S(K)的第一次估計(jì)值和第二次估計(jì)值，H' t+1⑷為 H't(K)在引入近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值S' (K)后的一次更新。
[0032] 麥克風(fēng)信號(hào)是近端語(yǔ)音與殘留回聲的疊加，可以表示為：
[0033]X(K) =S(K)+H*(K)R(K)
[0034] (3)
[0035] 其中，表示共軛運(yùn)算。于是，根據(jù)維納濾波的計(jì)算公式可以獲得近端語(yǔ)音的第 一次估計(jì)值：
[0037] 式（4)中，RXX(K)為麥克風(fēng)信號(hào)的協(xié)方差函數(shù)，RSX(K)為麥克風(fēng)信號(hào)與近端語(yǔ)音的 互協(xié)方差函數(shù)。
[0038]Ht⑷與S(K)之間會(huì)相互制約，HJK)的估計(jì)不準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致對(duì)S(K)的估計(jì)變差，反過(guò) 來(lái)S(K)的估計(jì)又會(huì)影響Ht(K)的收斂性能。如果將麥克風(fēng)信號(hào)與近端語(yǔ)音的差值作為輸 入信號(hào)，回聲信號(hào)R(K)作為參考信號(hào)，通過(guò)LMS自適應(yīng)濾波的方法跟蹤回聲，就會(huì)減少殘留 回聲估計(jì)中所包含的近端語(yǔ)音泄漏，那么第二次的維納濾波便可獲得更加可靠的近端語(yǔ)音 估計(jì)值。于是，可以將第一次估計(jì)值s' (K)帶入LMS自適應(yīng)濾波器，由此可以獲取一個(gè)收 斂性能改善的H' t+1 (K)，再將H' t+1 (K)用于第二個(gè)維納濾波器就可獲得近端語(yǔ)音的第二 次估計(jì)值S" (K)。其中，更新后的LMS濾波器可以如式（1)所示，在此不再贅述。
[0039] H't+1(K)是一個(gè)收斂性能更好的濾波器，可以較好地跟蹤到麥克風(fēng)信號(hào)中的殘留 回聲。在獲得H't+1⑷后，再將H' t+1⑷用于第二個(gè)維納濾波器就可獲得近端語(yǔ)音的第 二次估計(jì)值S" (K)，如式⑵所示。
[0040] 本發(fā)明提供的殘留回聲消除方法結(jié)合兩次維納濾波與一次LMS自適應(yīng)濾波來(lái)實(shí) 現(xiàn)，通過(guò)在LMS濾波器的輸入信號(hào)中引入近端語(yǔ)音的第一次估計(jì)值，使得濾波器的調(diào)整總 是跟向麥克風(fēng)信號(hào)中的回聲成分，減少