一種跟蹤回聲時(shí)延的方法和裝置的制造方法
【專利說明】一種跟蹤回聲時(shí)延的方法和裝置 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲音信號(hào)處理技術(shù)，尤其涉及一種跟蹤回聲時(shí)延的方法和裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 設(shè)備自身揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音被稱為回聲，回聲和說話人信號(hào)混雜在一起被麥克風(fēng) 拾音后送入系統(tǒng)，會(huì)影響設(shè)備對(duì)說話人語音信號(hào)的響應(yīng)。為了消除混雜在說話人語音信號(hào) 中的回聲，需要使用回聲消除技術(shù)，或稱自動(dòng)回聲消除(Automatic Echo Cancellation，簡(jiǎn) 稱AEC)。
[0003] 圖1示出了利用ACE消除回聲的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，其消除回聲的基本原 理是:從系統(tǒng)中獲取揚(yáng)聲器所發(fā)出回聲的回聲參考信號(hào)，利用該回聲參考信號(hào)模擬從麥克 風(fēng)輸入的實(shí)際聲音信號(hào)，完成回聲消除。該回聲消除技術(shù)在手機(jī)通話、電視電話會(huì)議系統(tǒng)里 已有廣泛的應(yīng)用。
[0004] 現(xiàn)有的手機(jī)、會(huì)議系統(tǒng)等設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)高性能的回聲消除，一般會(huì)采用定制的AEC 芯片，從硬件設(shè)計(jì)之初就會(huì)進(jìn)行針對(duì)性的電路設(shè)計(jì)從而進(jìn)行回聲消除。采用定制的AEC芯 片，通過硬件設(shè)計(jì)消除回聲的優(yōu)點(diǎn)是，由于回聲參考信號(hào)是通過硬件獲取并傳送給AEC處理 的，而由硬件獲取信號(hào)具有實(shí)時(shí)穩(wěn)定的特點(diǎn)，由此能夠確保實(shí)時(shí)穩(wěn)定的獲取回聲參考信號(hào)。
[0005] 對(duì)于已經(jīng)具有成熟硬件設(shè)計(jì)的產(chǎn)品設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)AEC功能，只能考慮在已有硬件架 構(gòu)基礎(chǔ)上，采用純軟件的方法進(jìn)行回聲消除。而使用軟件獲取信號(hào)會(huì)受到例如信號(hào)傳輸速 度、軟件運(yùn)行不穩(wěn)定等多種因素的影響而導(dǎo)致獲取和傳輸回聲參考信號(hào)到AEC的過程中出 現(xiàn)延遲，這種延遲會(huì)造成較大的抖動(dòng)而影響回聲消除的準(zhǔn)確性。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明提供了一種跟蹤回聲時(shí)延的方法和裝置，以便于精確跟蹤回聲時(shí)延，為提 高回聲消除性能的穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)。
[0007] 具體技術(shù)方案如下：
[0008] 本發(fā)明提供了一種跟蹤回聲時(shí)延的方法，所述方法包括：
[0009] 獲取回聲參考信號(hào)和聲音輸入信號(hào)；
[0010] 利用回聲參考信號(hào)和聲音輸入信號(hào)在當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)的峰值，確定所述回聲 參考信號(hào)在當(dāng)前幀的回聲時(shí)延。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，該方法還包括:在確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀的 回聲時(shí)延之前，依據(jù)回聲參考信號(hào)的能量判斷所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀是否存在回聲， 如果存在回聲，則繼續(xù)執(zhí)行確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀的回聲時(shí)延的步驟;否則，取前 一幀的回聲時(shí)延或者不做處理。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述依據(jù)回聲參考信號(hào)的能量判斷所述回聲參考信號(hào) 在當(dāng)前幀是否存在回聲具體包括：
[0013] 從包含當(dāng)前幀的所述回聲參考信號(hào)的預(yù)定信號(hào)長(zhǎng)度中采集多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)能 量；
[0014] 將采集的信號(hào)能量的平均值與最小能量閾值進(jìn)行比較，如果所述信號(hào)能量的平均 值大于或等于最小能量的閾值，則判斷為存在回聲，否則不存在回聲；
[0015] 其中所述預(yù)定信號(hào)長(zhǎng)度的取值與預(yù)設(shè)的最大時(shí)延有關(guān)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法還包括:將所述當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)中的時(shí) 域變量轉(zhuǎn)換為頻域變量，利用快速傅里葉變換確定所述互相關(guān)函數(shù)的峰值。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法還包括:對(duì)所述當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行跟 蹤濾波，利用跟蹤濾波后的互相關(guān)函數(shù)，確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀的回聲時(shí)延。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)所述當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行跟蹤濾波具體包括：
[0019] 利用第一系數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行濾波；
[0020] 利用第二系數(shù)對(duì)前一幀跟蹤濾波后的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行跟蹤；
[0021] 結(jié)合所述利用第一系數(shù)濾波的結(jié)果以及利用第二系數(shù)跟蹤的結(jié)果，得到所述跟蹤 濾波后的互相關(guān)函數(shù)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法還包括：
[0023] 對(duì)確定出的所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行誤差分析；
[0024] 依據(jù)誤差分析結(jié)果，對(duì)所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行跟蹤濾波。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，依據(jù)誤差分析結(jié)果，對(duì)所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行跟 蹤濾波具體包括：
[0026] 利用第三系數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行濾波；
[0027] 利用第四系數(shù)對(duì)前一幀跟蹤濾波后的回聲時(shí)延進(jìn)行跟蹤；
[0028] 結(jié)合所述利用第三系數(shù)濾波的結(jié)果以及利用第四系數(shù)跟蹤的結(jié)果，對(duì)所述當(dāng)前幀 的回聲時(shí)延進(jìn)行跟蹤濾波。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，依據(jù)誤差分析結(jié)果，對(duì)所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行跟 蹤濾波還包括：
[0030] 如果當(dāng)前幀的回聲時(shí)延的誤差在誤差范圍以內(nèi)，則通過增加第三系數(shù)的值以增加 跟蹤的權(quán)重;否則通過減小第三系數(shù)的值以增加濾波的權(quán)重。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)確定出的所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行誤差分析具體 包括：
[0032] 獲取當(dāng)前幀之前的一個(gè)或多個(gè)幀的濾波后的回聲時(shí)延并確定其均值和方差；
[0033] 確定當(dāng)前幀的回聲時(shí)延與均值之差的絕對(duì)值；
[0034] 如果所述絕對(duì)值小于等于誤差閾值，則確定所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延的誤差在誤差 范圍以內(nèi)；
[0035] 否則，確定所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延的誤差超過誤差范圍；
[0036] 其中所述誤差閾值由所述方差確定。
[0037] 本發(fā)明還提供了一種跟蹤回聲時(shí)延的裝置，所述裝置包括：
[0038] 獲取單元，用于獲取回聲參考信號(hào)和聲音輸入信號(hào)；
[0039] 回聲時(shí)延確定單元，用于利用回聲參考信號(hào)和聲音輸入信號(hào)在當(dāng)前幀的互相關(guān)函 數(shù)的峰值，確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀的回聲時(shí)延。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置還包括回聲判斷單元，所述回聲判斷單元用 于在確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀的回聲時(shí)延之前，依據(jù)回聲參考信號(hào)的能量判斷所述 回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀是否存在回聲；
[0041]如果存在回聲，則觸發(fā)所述回聲時(shí)延確定單元繼續(xù)執(zhí)行確定所述回聲參考信號(hào)在 當(dāng)前幀的回聲時(shí)延的操作；
[0042]否則，交由維護(hù)單元取前一幀的回聲時(shí)延或者不做處理。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述回聲判斷單元具體執(zhí)行如下操作：
[0044] 從包含當(dāng)前幀的所述回聲參考信號(hào)的預(yù)定信號(hào)長(zhǎng)度中采集多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)能 量；
[0045] 將采集的信號(hào)能量的平均值與最小能量閾值進(jìn)行比較，如果所述信號(hào)能量的平均 值大于或等于最小能量的閾值，則判斷為存在回聲，否則不存在回聲；
[0046] 其中所述預(yù)定信號(hào)長(zhǎng)度的取值與預(yù)設(shè)的最大時(shí)延有關(guān)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置還包括互相關(guān)函數(shù)確定單元，用于利用快速 傅里葉變換將所述當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)中的時(shí)域變量轉(zhuǎn)換為頻域變量，從而使回聲時(shí)延確 定單元利用快速傅里葉變換確定的互相關(guān)函數(shù)的峰值來確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀 的回聲時(shí)延。
[0048]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置還包括互相關(guān)函數(shù)跟蹤濾波單元，用于對(duì)所 述當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行跟蹤濾波，以便所述回聲時(shí)延確定單元利用跟蹤濾波后的互相 關(guān)函數(shù)，確定所述回聲參考信號(hào)在當(dāng)前幀的回聲時(shí)延。
[0049]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述互相關(guān)函數(shù)跟蹤濾波單元具體執(zhí)行如下操作：
[0050] 利用第一系數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行濾波；
[0051] 利用第二系數(shù)對(duì)前一幀跟蹤濾波后的互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行跟蹤；
[0052] 結(jié)合所述利用第一系數(shù)濾波的結(jié)果以及利用第二系數(shù)跟蹤的結(jié)果，得到所述跟蹤 濾波后的互相關(guān)函數(shù)。
[0053]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置還包括：
[0054] 誤差分析單元，用于對(duì)確定出的所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行誤差分析；以及
[0055] 回聲時(shí)延跟蹤濾波單元，用于依據(jù)誤差分析結(jié)果，對(duì)所述當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行 跟蹤濾波。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述回聲時(shí)延跟蹤濾波單元具體執(zhí)行如下操作：
[0057] 利用第三系數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的回聲時(shí)延進(jìn)行濾波；
[0058] 利用第四系數(shù)對(duì)前一幀跟蹤濾波后的回聲時(shí)延進(jìn)行跟蹤；
[0059] 結(jié)合所述利用第三系數(shù)濾波的結(jié)果以及利用第四系數(shù)跟蹤的結(jié)果，對(duì)所述當(dāng)前幀 的回聲時(shí)延進(jìn)行跟蹤濾波。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述回聲時(shí)延跟蹤濾波單元還執(zhí)行如下操作：
[0061] 如果當(dāng)前幀的回聲時(shí)延的誤差在誤差范圍以內(nèi)，則通過增加第三系數(shù)的值以增加 跟蹤的權(quán)重;否則通過減小第三系數(shù)的值以增加濾波的權(quán)重。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述誤差分析單元具體執(zhí)行如下操作：