专利名称：声学多通道消除方法
技术领域：
本发明涉及声学回声消除，特别是但不排他地涉及用于电信应用的声学回声消除。
背景技术：
声学回声消除器 (AEC) 用于通信系统（例如电话会议系统），以减少双向通信产生的回声的一端上的一个或多个扬声器与一个或多个麦克风之间的耦合所引起的噪声。例如，在许多电话会议系统中，呈现从远端接收到的信号的扬声器位于靠近用于在本地捕获声音的麦克风的位置。因此，扬声器产生的声音也被麦克风拾取，因此可能会返回到远端，从而在远端产生可辨别的回声。 AEC 用于衰减并最好去除来自麦克风的信号中的扬声器 ( ) 的任何分量。 AEC 通常被提供给扬声器的信号，然后尝试估计由麦克风捕获的结果信号。然后从麦克风信号中减去该预测信号。通常，单通道（单声道）系统会尝试估计从扬声器到麦克风的声学路径的声学路径响应，并使用该估计值来生成预测信号。因此，这样的 AEC 同时减少回声并识别声学路径，确保无论远端发生什么echo回声电脑版，回声仍然被消除。已经进一步提出了多通道(例如，立体声)电话会议系统，其中，例如，在远端使用两个或更多个麦克风来捕获空间信息。这样的系统往往比单声道系统提供更真实的存在感，因为听众能够使用额外的空间信息来促进例如音频场景分析，大脑使用它来对同时的音频流进行二次采样以处理单个成分声音。
在嘈杂的环境和双向对话期间，空间信息往往会提高语音信号的可理解性。还发现空间信息可以减少听众的疲劳。多通道回声消除的主要挑战之一是输入信号之间存在强相干性，这使得正确估计声学路径变得困难甚至不可能。例如，如果在远端捕获的声音主要来自与两个麦克风等距放置的单个扬声器，则在近端接收到的两个结果信号可能几乎相同。因此，麦克风捕捉到的每个扬声器的各个分量不容易被分离，因此无法准确估计每个扬声器的声路的各个声路响应。换句话说，从两个扬声器中识别单个组件是不可行的。为了提高多通道回声消除器的性能，已经提出通过对不同通道应用不同的时变全通滤波器来降低接收信号之间的相干性。因此，已经提出首先用时变滤波器对来自远端的每个接收信号进行滤波，其中不同的滤波器变化不同。这引入了每个扬声器辐射的信号的去相关 ()，从而可以估计各个声学路径。例如，已经提出了几种方法来定义和更新时变滤波器，例如使用具有变化特性 tra/θ;...ft/W 的全通滤波器。选择这些滤波器是为了提供有效的输入去相关，以防止由于引入的音频伪影 ( ) 而导致可接受的音频质量下降。
下面的论文 M. Ali，“Echo Using Time-All-Pass for”，In Proc. 中描述了一个具体示例。 IEEE诠释。会议。 on , , and (), Vol.6, pp. 3689-3692, 1998 年 5 月； N. J. A. 和 A. G. “Time-Using — Echo 中的噪音”，In Proc。 IEEE 亚洲会议关于＆（），卷。 1，第 87-92 页，2002 年 10 月；和 J.M."- For Echo，在 Proc. of Joint on Hands-free and (HSCMA)，2008 年 5 月。然而，虽然已经发现这种去相关可以提高信道估计精度，但在许多情况下，回声消除也被发现是次优的因此，声学回声消除的改进方法将是有利的，特别是允许增加灵活性、增加消除、促进实施和/或改进性能的方法。
发明内容
因此，本发明寻求优选地单独或任意组合地减轻、减轻或消除上述缺点中的一个或多个。根据本发明的一个方面，提供了一种多通道声学回声消除器装置，包括用于从麦克风接收麦克风信号的电路，所述麦克风信号包括要消除的至少两个音频源的分量；耦合到麦克风的回声消除电路被布置为基于从每个音频源到麦克风的通道的通道估计来执行两个音频源的回声消除；估计电路，用于将每个信道估计生成为先前的信道估计和信道估计更新的组合，该组合包括相对于先前的信道估计将相对权重应用于信道估计更新；以及一个加权电路，用于响应时间值改变相对权重。本发明可以在许多实施例中提供改进的回声消除。特别地，在许多情况下，该方法可能特别适合于基于各个路径的声学路径信道估计来消除多个声源。该方法可以允许低复杂度和/或方便的实现。通常可以实现方便的操作，尤其是该方法通常可以在计算资源要求较低的情况下实现。该变化可能取决于时间值，因为相对权重是根据时间值确定的。该函数可以进一步依赖于其他参数。但是，即使所有其他参数值都是恒定的，对时间值的依赖也会导致相对权重发生变化。根据本发明的可选特征，多通道声学回声消除器布置还包括用于两个音频源中的每一个的时变滤波器，每个时变滤波器被布置用于两个音频源其中一个源对信号进行滤波这可以在许多情况下为多个音频源提供改进的回声消除。特别是，这可以提供改进的信道估计。使用时变滤波器来引入音频源之间的去相关和用于信道估计的更新时间相关加权在许多情况下被特别结合以提供显着改进。根据本发明的可选特征，时间值是自时变滤波器中的至少一个的最后更新以来的持续时间。这可以提供特别有利的特性。通常可以实现改进的回声消除。音频源的信道估计更新的权重可以确定为自上次更改该音频源的时变滤波器以来的时间函数。
根据本发明的可选特征，加权电路被布置为增加信道估计更新的相对加权以增加持续时间。这可以提供改进的性能。相对加权尤其可以是自时变滤波器的最后改变以来的持续时间的单调递增（或非递减）函数。事实上，相对权重可以用于所有的K“K”
其中k是回声消除帧的数量，K是过滤帧中回声消除帧的数量，^表示模函数。这可以允许低复杂度的操作和实现，同时提供有效的回声消除。根据本发明的可选特征，在滤波帧的持续时间和回声消除帧的持续时间之间存在基本上整数的关系。这可以允许低复杂度的操作和实现，同时提供有效的回声消除。根据本发明的可选特征，多通道声学回声消除器装置还包括改变电路，用于检测从每个音频源到麦克风的第一通道的改变满足标准。以及用于从所述变化中变化的电路，其中时间值被确定为持续时间。
这可以在许多实施例中提供改进的回声消除，并且特别地可以提供改进的多通道回声消除适应声学路径的变化，例如由于麦克风或音频源的移动。根据本发明的一个可选特征，所述变化电路用于设置变化后的相对权重的初始值。并且加权电路被布置为增加相对加权，用于自从变化以来增加的持续时间。这可以在许多实施例中提供改进的和/或方便的操作。加权电路可以特别地被布置为增加相对加权直到它达到最大值。根据本发明的可选特征，加权电路被布置为基于回波消除平均间隔来确定相对权重。这可以在许多实施例中提供改进的和/或方便的操作。根据本发明的可选特征，相对权重仅是标称权重值和时间值的函数。这可以允许低复杂度的操作和实现，同时提供有效的回声消除。用于信道估计更新的相对加权可以具体地确定为标称加权值乘以缩放因子。标称加权值可以是固定值，并且具体可以是非时间相关的（尽管在这种情况下它可以取决于其他参数）。根据本发明的一个方面，提供了一种使用耦合到麦克风的回声消除电路来消除多通道声学回声的方法，该方法包括从麦克风接收麦克风信号echo回声电脑版，该麦克风信号包括至少两个音频要取消的来源；基于从两个音频源中的每一个到麦克风的通道的信道估计，对两个音频源中的每一个执行回声消除；生成每个信道作为先前信道估计和信道估计更新估计的组合，该组合包括将相对权重应用于相对于先前信道估计的信道估计更新；并根据时间值改变相对权重。本发明的这些和其他方面、特征和优点将从下面描述的一个或多个实施例中变得明显并且参考下文所述的一个或多个实施例来阐明。
将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中
图。附图说明图1示出了根据本发明的一些实施例的包括多通道回声消除器的电话会议系统的会议单元的示例；和
图。图2显示了一个用于信道估计更新的时变相对加权示例。
实施例模式下面的描述集中在本发明的适用于电话会议系统的多通道回声消除器设备的实施例上。然而，应当理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于许多其他应用。图1示出了包括根据本发明一些实施例的多通道回声消除器装置的电话会议系统的会议单元的示例。会议单元包括布置成与至少一个电话会议单元通信的通信收发器101。取决于特定实施例，通信收发器101可以例如包括通过例如常规电话网络、蜂窝通信网络、互联网或任何其他合适的通信手段与远程会议单元通信的功能。在该示例中，远程会议单元是提供多个信号的多通道电话会议单元。因此，远端会议单元包括多个麦克风，其中每个麦克风使得信号被发送到图1的近端会议单元。 1.为了简洁和清楚起见，以下描述将集中于其中远端包括两个麦克风并向近端会议单元提供两个信号的立体声会议系统。然而，应当理解，所描述的方法和原理可以容易地应用于具有更多通道的系统。通信收发器101用于接收来自远程会议单元的两个信号S1(n)和S2(n)。在该示例中，通信收发器101耦合到第一和第二时变滤波器103、105，其中每个时变滤波器被设置为对接收到的信号S1(n)和&(n)进行滤波以生成滤波后的信号 X1(n) 和 R(n)。
每一个
时变滤波器103、105耦合到扬声器107、109，扬声器107、109将相应的声音辐射到音频环境中。应当理解，所描述的信号路径通常将包括其他合适的信号处理功能，例如用于扬声器107、109的功率放大器。然而，为了简洁和清楚起见，这些功能没有在图1中明确示出，并且这些功能可以被认为是扬声器单元107、109和/或时变滤波器103、105一部分。会议单元还包括在音频环境中捕获音频的麦克风111。麦克风专门捕获要发送到远程会议单元（例如，来自本地扬声器）的声音。然而，由于扬声器107、109位于相同的音频环境中，因此麦克风111也会拾取从对应于两个扬声器107、109的两个音源发出的声音。如果捕获的信号被直接发送到远端会议单元，这将产生回声，因此会议单元包括多通道回声消除器装置，其试图尽可能多地衰减来自扬声器10的信号。7、109 信号分量。特别地，该系统包括回声消除电路，该回声消除电路包括自适应滤波器113和减法单元115。自适应滤波器113接收馈送到扬声器107、109的信号X1(n)、x2(n)并过滤这些信号以产生源自扬声器107、109的麦克风信号估计ζ( y(n)的信号分量的η)。
减法单元115接收麦克风信号y(n)并减去估计信号ζ(n)以产生所得回声消除信号e(n)。理想情况下，回声消除完全消除了来自扬声器 107、109 的分量，因此 e(n) 仅包括来自本地生成源的分量。然后将得到的信号e(n)馈送到通信收发器101，该通信收发器101将其发送到远程会议单元。应当理解，用于麦克风111的所述信号路径通常将包括其他合适的信号处理功能，例如用于麦克风的低噪声音频放大器或用于回声消除信号e(n)的滤波器。然而，为了简洁和清楚起见，这种功能没有明确地显示在图1中。如图1所示，并且可以被认为是麦克风111和/或通信收发器101的一部分。估计的信号e(n)基于从扬声器107、109到麦克风111的路径的信道响应Ii1(n)、h2(n)的估计。这些估计可以包括作为麦克风111和扬声器单元107、109的一部分的任何功能的响应。然而，这些信道估计通常受声学路径的特性支配。图 1 的会议单元图1包括信道估计器117，该信道估计器117被布置为生成从扬声器10 109之一到麦克风111的每个信道的信道估计。然后，自适应滤波器可以使用第一估计值 Ii1(n) 对第一扬声器信号 X1(n) 进行滤波，并使用第二估计值 Ii2(n) 对第二扬声器信号 X1(n) 进行滤波。
将得到的滤波信号加在一起以提供从扬声器107、109到麦克风111的信道的估计ζ(n)。因此，这些信道估计的确定对于提供有效的回声消除很重要。在传统的单通道回声消除中，通常通过生成（例如，针对当前帧）当前信道估计并使用该估计来修改现有信道估计（例如，基于先前帧确定）来计算信道估计。可以设置更新相对于现有估计的权重，以提供自适应速度、稳定性和噪声之间的所需折衷。在消除多个音频源（扬声器 107、109) 的示例中，通过确定每个单独的信道估计的当前信道估计更新并使用该更新来更新现有的信道估计，一个可以执行信道估计。因此，用于单个信道的方法可以扩展到多个信道。在图1的系统中，信道估计器1117因此分别生成第一和第二扬声器107、109。信道估计。这些估计是通过将该信道的先前信道估计与信道估计更新相结合来生成的。然而，发明人还认识到多个音频源被消除并且（例如，由时变滤波器引起） - 即使所有其他参数都是恒定的，其变化的性质也应随时间而变化。这种理解基于将在下面介绍的详细分析。在此分析中，使用注释大写和小写粗体字母分别表示矩阵和向量。大写和小写正则字母分别表示标量常数和过程。作为下标、上标或参数，/7 和 A 分别指的是时间和帧索引。假设从远端接收到的信号 S1(H) 和 ε2(β) 是平稳相关信号（通常，它们来自同一个）
来源）。为了降低输入信号的相干性，这些信号通过具有各自传递函数g的不同时变滤波器103、105以产生ω和g『⑷。特别地，时变滤波器103、105被设计为全通滤波器，例如有限脉冲响应（HR）滤波器
声明
1.一种多通道声学回声消除器设备，包括用于从麦克风（111)接收麦克风信号的电路，该麦克风信号包括至少两个要消除的音频源（ 107、109)；回声消除电路（113、115)）耦合到所述麦克风（111)，所述回声消除电路（113、115)）用于基于从每个所述音频源 (107、109) 到所述麦克风 (111)) 的信道估计执行所述两个音频；估计电路（117)，用于生成每个信道估计作为先前信道估计和信道估计更新的组合，所述组合包括相对信道估计将相对权重应用于信道估计更新；以及加权电路（11< @9)，根据时间值改变相对权重。
2.如权利要求1所述的多通道声学回声消除器装置，还包括用于所述两个音频源(107、109)(103、105))中的每一个的时变滤波器@>，每个时变滤波器 (103, 105) 被安排为对两个音频源 (107, 109) 之一的信号进行滤波。
3.如权利要求2所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述时间值是自所述时变滤波器中的至少一个(103、105)持续时间的最后更新以来。
4.如权利要求3所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述加权电路(119)被布置为增加通道估计更新的相对加权以增加持续时间。
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5.如权利要求3所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述加权电路（119)被设置为生成标称加权值的比例因子，并响应于相对加权由标称加权值的比例因子确定，比例因子取决于持续时间。
6.根据权利要求2所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述至少一个时变滤波器（103、105)被布置为在离散时间中更新，从而提供可变滤波器（103, 105)是一个恒定的滤波器帧；并且加权电路（119)被安排在滤波器帧内根据自滤波器帧开始以来的当前持续时间而变化）相对加权。
7.如权利要求6所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述回声消除电路用于执行基于帧的回声消除；以及所述加权电路(119)用于改变连续回声消除帧之间的相对加权。
8.如权利要求7所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述加权电路(119)被设置为根据滤波器帧内的回声消除帧的数量确定相对加权。 .
9.如权利要求8所述的多通道声学回声消除器装置，其中，所述加权电路(119)被设置为将用于通道估计更新的加权值确定为与以下基本相同与 tmod K ~K~ 成正比，其中 k 为回声消除帧数，K 为滤波器帧中回声消除帧数，^ 表示模函数。
10.如权利要求7所述的多通道声学回声消除装置，其特征在于，所述滤波帧的持续时间与所述回声消除帧的持续时间之间存在大致整数关系。
11.如权利要求1所述的多通道声学回声消除器装置，还包括改变电路，用于检测来自每个所述音频源（107、109)至少改变麦克风的第一个通道（111)满足标准；以及用于根据变化确定时间值作为持续时间的电路。
12.如权利要求11所述的多通道声学回声消除装置，其特征在于，所述改变电路用于设置所述改变后的相对权重的初始值。并且所述加权电路（119)被安排为增加相对加权以增加自改变以来的持续时间。
13.如权利要求11所述的多通道声学回声消除装置，其特征在于，所述加权电路(119)用于根据回声消除平均间隔确定相对权重。
14.如权利要求1所述的多通道声学回声消除器装置，其特征在于，所述相对权重仅为所述标称权重值和时间值的函数。
15.一种使用与麦克风（111)耦合的回声消除电路（113、115)）进行多通道声学回声消除的方法，该方法包括麦克风（11< @1) 接收包含至少两个音频源（107、109) 的分量的麦克风信号；基于 ，将 109) 中的每个音频源的通道估计为麦克风，执行两个音频源的回声消除（107、109)；作为先前的信道估计和信道估计更新的组合，生成每个信道估计，该组合包括将相对权重应用于信道估计更新相对于先前的信道估计；并根据时间值改变相对权重。
全文摘要
多通道声学回声消除器设备包括麦克风（111)，它提供麦克风信号，其中包含要从至少两个音频源（107、109)）中消除的分量。回声消除电路). (103, 105) 执行两个音频源 (107, 109) 基于从它们每个到麦克风 (111)) 的通道的通道估计。107, 10 9)回声消除。估计电路（117)生成每个信道估计作为先前信道估计和信道估计更新的组合，其中所述组合包括相对于应用于信道估计更新的先前信道估计的相对加权.加权处理器119响应时间值改变相对加权。该装置可用于再现来自音频源(107、10，例如当使用时变去相关滤波器时)的声音。提供改进的回声随着时间的推移取消。
文件编号H04R3/
发布日期 2012 年 5 月 16 日 提交日期 2010 年 5 月 27 日 优先日期 2009 年 6 月 2 日
发明者 P. C.、Terry M. 申请人：皇家飞利浦电子公司
