專利名稱：用于免提語音通信的聲音回聲抑制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于諸如免提電話和在嘈雜環(huán)境中的語音識別等全雙工語音通信的回聲抑制器。本發(fā)明特別用于全雙工語音通信系統(tǒng)的聲音回聲路徑被非線性失真嚴重影響的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在諸如在免提模式下進行操作的電話或筆記本電腦等全雙工語音通信系統(tǒng)中，從揚聲器2發(fā)出來自遠端談話人的遠距離信號，而話筒1感覺到一些聲音能量(圖1)。作為將來自揚聲器2的遠距離信號通過被稱為聲音回聲路徑的信道耦合到話筒的結(jié)果，發(fā)生聲音回聲。于是，聲耦合遠距離信號被耦合到返回通路中，并通過網(wǎng)絡(luò)向遠端談話人傳播，帶有談話人語音的回聲所帶來的影響。為了消除回聲，提供了線性回聲消除器3。如Annals of Telecommunications，1994年，360-367頁，EberhardHansler，“The hands-free telephone probleman annotatedbibliography updated”中所述的那樣，線性回聲消除器3具有聲音回聲路徑的傳送函數(shù)的復(fù)制品，以產(chǎn)生遠距離信號的回聲復(fù)制品。在減法器4或殘余回聲檢測器中利用此回聲復(fù)制品消除包含在話筒1的輸出中的回聲，產(chǎn)生沒有回聲的本地信號。提供語音檢測器5來監(jiān)控回聲消除器3和減法器4的輸出以及本地和遠距離信號，來檢測近端談話人的語音活動。當近端語音活動高時，語音檢測器5產(chǎn)生零或接近零輸出；當近端語音活動低或為零時，產(chǎn)生高電平輸出。
線性回聲消除器3包括線性自適應(yīng)濾波器7。此濾波器對遠距離信號進行線性濾波，并將其輸出提供給減法器4，而根據(jù)減法器4的輸出，通過反饋環(huán)，不斷更新其濾波器系數(shù)。線性自適應(yīng)濾波器7的更新算法是相關(guān)計算的過程，使得在減法器4的輸出的殘余回聲減少到最小。結(jié)果，最小化那些與遠距離信號相關(guān)的話筒信號的分量。在反饋環(huán)中提供乘法器8，以防止近端語音干擾濾波器系數(shù)。當近端語音活動高時，語音檢測器5的輸出為零或接近零，使乘法器8無效，從而固定濾波器系數(shù)。
非線性是設(shè)計回聲消除器所關(guān)心的另一個問題。在聲音回聲路徑的非線性是少量的，而且線性回聲消除器能夠復(fù)制的范圍內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的回聲消除是令人滿意的。但是，在實際的系統(tǒng)中，揚聲器的換能器元件的工作特性決不是理想的。其非線性特征具有一定的數(shù)量，使得線性回聲消除器不能完全復(fù)制非線性聲音回聲路徑的傳遞函數(shù)。這對于在高功率的免提模式下操作其小尺寸的揚聲器的便攜式電話或筆記本電腦尤為正確。由于其嚴重的非線性特性，抑制聲音回聲不能多于20dB。殘余的回聲分量將通過網(wǎng)絡(luò)傳播，并嚴重妨礙遠距離的談話人。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在全雙工語音通信系統(tǒng)的聲音回聲路徑受到由揚聲器的非線性操作特性所引起的嚴重的非線性失真時，提供回聲抑制。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種語音通信設(shè)備，包括信號輸出換能器，用于接收來自遠端談話人的遠距離信號，并產(chǎn)生遠距離信號的聲音能量；信號輸入換能器，用于產(chǎn)生可能包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號，其中作為通過從信號輸出換能器到信號輸入換能器的聲音回聲路徑傳輸?shù)倪h距離信號的結(jié)果，產(chǎn)生聲音回聲分量；回聲消除器，用于從遠距離信號和殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品；以及殘余回聲檢測器，用于檢測近端信號和回聲復(fù)制品之間的差別，并將此差別作為殘余回聲提供給回聲消除器。提供頻譜整形器，用于接收近端信號和殘余回聲之一作為第一輸入信號，接收回聲復(fù)制品作為第二輸入信號，當語音活動低或為零時，從第一和第二輸入信號中估計聲音回聲分量，并以估計的聲音回聲分量整形第一輸入信號的頻譜。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種語音通信設(shè)備，包括信號輸出換能器，用于接收來自遠端談話人的遠距離信號，并產(chǎn)生遠距離信號的聲音能量；用于將遠距離信號分為第一組子帶(subband)頻率分量信號的裝置；信號輸入換能器，用于產(chǎn)生可能包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號，其中作為通過從信號輸出換能器到信號輸入換能器的聲音回聲路徑傳輸?shù)倪h距離信號的結(jié)果，產(chǎn)生聲音回聲分量；用于將近端信號分為第二組子帶頻率分量信號的裝置；以及多個子帶回聲抑制器。每個子帶回聲抑制器包括回聲消除器，用于從第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個和子帶殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品；殘余回聲檢測器，用于檢測第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個和回聲復(fù)制品之間的差別，并將此差別作為殘余回聲提供給回聲消除器；以及子帶頻譜整形裝置，用于接收殘余回聲作為第一子帶輸入信號，接收回聲復(fù)制品作為第二子帶輸入信號，當所述語音活動低或為零時，從第一和第二輸入信號估計所述聲音回聲分量，并以估計的聲音回聲分量整形第一子帶輸入信號，以產(chǎn)生子帶回聲抑制器的輸出信號。將多個子帶回聲抑制器的輸出信號組合在一起以產(chǎn)生向遠端談話人傳輸?shù)谋镜匦盘枴?br>

將參照如下附圖，更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)回聲抑制器的方框圖；圖2是按照本發(fā)明第一實施例的回聲抑制器的方框圖；圖3是按照本發(fā)明第一實施例，以頻譜減法器實現(xiàn)的圖2中的頻譜整形器的方框圖；圖4是圖3中傅立葉(Fourier)系數(shù)減法器的一種形式的方框圖；圖5A和5B是傅立葉系數(shù)減法器的改進形式的方框圖；圖6是以頻譜抑制器實現(xiàn)的圖2中的頻譜整形器的第二實施例的方框圖；圖7是圖6中傅立葉系數(shù)乘法器的一種形式的方框圖；圖8是傅立葉系數(shù)乘法器的改進形式的方框圖；圖9是按照本發(fā)明改進實施例的回聲抑制器的方框圖；圖10是按照本發(fā)明的另一改進的回聲抑制器的方框圖；
圖11是圖10中的回聲消除器的方框圖；圖12是圖10中的頻譜減法器的方框圖；以及圖13是按照本發(fā)明第三實施例的回聲抑制器的方框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參照圖2，按照本發(fā)明示出了免提語音通信系統(tǒng)或回聲抑制器，其中，為了簡單，與圖1中具有相應(yīng)效用的部分以相同的數(shù)字標記，并省略對其的描述?？梢岳萌鐣r間壓縮多路復(fù)用(TCM)或混合連接(雙線四線轉(zhuǎn)換)等已知的技術(shù)，將回聲抑制器與雙線用戶線路相連。回聲抑制器包括頻譜整形器10，配置頻譜整形器10以從減法器4或話筒1接收第一輸入信號，以及從線性回聲消除器3接收第二輸入信號。頻譜整形器10還接收語音檢測器5的輸出作為禁止信號，以在近端語音活動高時，使其操作無效。
如果減法器4的輸出被用作頻譜整形器的輸入，則在減法器4中初步進行回聲消除。如果代替地使用話筒1的輸出，頻譜整形器10起到消除聲音回聲的職責。為了公開的目的，頻譜整形器利用減法器4的輸出作為其第一輸入信號。
按照本發(fā)明的第一實施例，如圖3所示，以頻譜減法器實現(xiàn)頻譜整形器10。在頻譜減法器10中，將第一輸入信號分為第一組子帶頻率分量，而將第二輸入信號同樣分為第二組子帶頻率分量。從兩組子帶頻率分量中，估計非線性子帶回聲分量以產(chǎn)生分別與子帶頻率相對應(yīng)的一組回聲消除信號。由相應(yīng)的子帶回聲消除信號消除分別包含在第一組子帶頻率分量中的非線性回聲分量，然后，組合在一起成為用于傳輸?shù)谋镜匦盘枴?br> 在圖3中，作為頻譜減法器來配置頻譜整形器，包括傅立葉變換轉(zhuǎn)換器(或頻譜分路器)11和12。傅立葉變換轉(zhuǎn)換器11對其來自減法器4的輸入信號，根據(jù)逐個采樣的原理進行M點傅立葉變換計算，以產(chǎn)生第一組傅立葉系數(shù)作為計算的結(jié)果。結(jié)果，將減法器4的輸出信號的頻譜分為與第一組的傅立葉系數(shù)相對應(yīng)的變換域子帶頻率分量S1、S2、…、Sm。以相似的方式，傅立葉變換轉(zhuǎn)換器12對其來自回聲消除器3的輸入信號進行M點傅立葉變換計算。產(chǎn)生計算的結(jié)果作為與子帶頻率分量R1、R2、…、Rm相對應(yīng)的第二組傅立葉系數(shù)。
提供多個傅立葉系數(shù)減法器13-1到13-m。每個傅立葉系數(shù)減法器13-i具有一對輸入接線端，分別用于從傅立葉變換轉(zhuǎn)換器11接收子帶分量Si以及從傅立葉變換轉(zhuǎn)換器12接收子帶分量Ri。
將語音檢測器5的輸出提供給所有傅立葉系數(shù)減法器13以控制其時間常數(shù)值(平滑系數(shù))。正如后面詳細描述的那樣，由每個傅立葉系數(shù)減法器13的第一輸入信號的功率或幅度與其第二輸入信號的功率或幅度的比值的平均值代表對每個子帶回聲分量的估計。更好地，控制用于平均這些輸入信號的時間常數(shù)，使其在輸入信號增加時比在輸入信號減少時小。代替地，平均時間常數(shù)值在語音活動高時長或無窮大，而在語音活動低時短。此外，在語音活動低時，平均時間常數(shù)值在比例增加時比在比例減少時小。
在逆傅立葉變換轉(zhuǎn)換器(頻譜組合器)14中，將所有傅立葉系數(shù)減法器13的輸出信號組合在一起。轉(zhuǎn)換器14對其每個輸入信號進行逆傅立葉變換計算，并將計算結(jié)果的實部組合在一起，以作為本地信號傳送。
在圖4中示出了每個傅立葉系數(shù)減法器13i的細節(jié)。傅立葉系數(shù)減法器13i包括絕對值電路15A和15B。絕對值電路15A和15B分別從傅立葉變換轉(zhuǎn)換器11和12接收子帶分量Si和Ri，并產(chǎn)生傅立葉系數(shù)Si和Ri的絕對值。由除法器16獲得絕對值Si與絕對值Ri的比值。除法器16的輸出與平滑濾波器17相連。平滑濾波器17以依賴于由語音檢測器5所檢測到的語音活動的電平而改變的時間常數(shù)產(chǎn)生Si/Ri的平均值。當近端語音活動高時，將時間常數(shù)設(shè)為較大或無窮大的數(shù)值。當語音活動低或為零時，平滑濾波器17以較小的時間常數(shù)值進行運算。當比值響應(yīng)很高的近端語音信號而劇烈變化時，平滑濾波器17具有穩(wěn)定傅立葉系數(shù)減法器13的作用，從而獲得可靠的輸出信號。
更具體地，可以利用漏積分器(leaky integrator)或一階IIR(無限脈沖響應(yīng))低通濾波器來實現(xiàn)平滑濾波器17。如果以漏積分器實現(xiàn)平滑濾波器，則包括減法器21、乘法器22、加法器23、限幅器24和單采樣延遲單元25，通過將延遲器25的輸出與減法器21和加法器23相連，以閉合環(huán)路連接所有單元。將除法器16的比例輸出提供給減法器21，從Si/Ri比例中減去延遲器25的輸出。向乘法器22提供減法器21的輸出，其中依照由平滑系數(shù)(時間常數(shù))選擇器26提供的比例因子依比例確定比值。例如，選擇器26通過在語音活動低或為零時，將比例因子設(shè)為非常小的非負系數(shù)“0.0”，使得平滑時間常數(shù)保持不變，來響應(yīng)語音檢測器5的輸出。當語音活動高時，選擇器26將比例因子設(shè)為相對較高的正系數(shù)“0.005”。將乘法器22的輸出與延遲器25的輸出相加，以產(chǎn)生和信號。在由限幅器24將其幅度限制在上下邊界內(nèi)之后，將和信號饋送給延遲器25，從而當近端談話人處于談話模式時，在時間上積分依比例確定的比值并最終得到平衡。
優(yōu)選地，改進平滑系數(shù)選擇器26，如虛線27所示，使其除了響應(yīng)語音檢測器5的輸出之外，響應(yīng)減法器21的輸出。當近端語音活動高時，例如，如果減法器21的輸出為正(表示正在產(chǎn)生上升的輸出)，則選擇器26提供為0.01的相對較大的平滑系數(shù)，而如果減法器21產(chǎn)生負輸出(表示輸出正在下降)，則提供為0.001的相對較小的平滑系數(shù)。以這些隨時間改變的平滑比例因子，平滑濾波器17的輸出在轉(zhuǎn)變的上升沿急劇改變，而在轉(zhuǎn)變的下降沿緩慢改變。利用這樣的安排，使得平滑濾波器17的輸出跟隨自然聲音急劇上升而逐漸下降的邊緣。可以以更高的精確度估計聲音回聲。
從限幅器24的輸出取出由平滑濾波器17平均的比值，并在乘法器18中與信號Ri相乘。
由于由除法器16獲得的Si/Ri比值可以被認為是近端子帶分量的傅立葉系數(shù)除以遠端子帶分量的傅立葉系數(shù)的商，在乘法器18中，以回聲復(fù)制品的子帶分量Ri的傅立葉系數(shù)乘以此比值得到等于近端信號的子帶分量“i”的傅立葉系數(shù)的數(shù)值，并代表對回聲復(fù)制品中殘余子帶分量的傅立葉系數(shù)的估計。將乘法器18獲得的回聲復(fù)制品的估計殘余子帶分量提供給減法器19，以消除包含在近端語音信號Si中的聲音子帶回聲分量。
可以看到的是，頻譜減法器10在頻域中進行非線性計算。在這方面，子帶分量的定時變化是要重點考慮的。通過自適應(yīng)地調(diào)整子帶信號的定時，有效地補償了在聲音通路中回聲信道的非線性失真。在時域上，線性回聲消除器3以補充頻譜減法器10的操作的方式執(zhí)行此操作。
就定量而言，對頻譜減法器，特別是傅立葉系數(shù)減法器13的分析如下如果以S表示近端信號的傅立葉系數(shù)，則如下關(guān)系式成立S＝A+E+N (1)其中，A是近端談話人的語音分量，E是回聲分量，而N是噪聲分量。遠端信號的傅立葉系數(shù)(R)與近端信號的傅立葉系數(shù)S同相。如果A未出現(xiàn)，即，沒有近端語音活動，近端信號S為完全可以丟棄的E+N。在這種條件下，如下關(guān)系成立P1＝Av[S/R]＝Av[(E+N)/R] (2)其中，P1是平滑濾波器17的輸出，而Av[·]表示平滑運算。P1近似于遠距離信號R對回聲有貢獻的部分，并可以被看作聲音回聲路徑的“回聲增益”。
如果以P2表示乘法器18的輸出，建立如下關(guān)系式P2＝P1×R＝R×Av[(E+N)/R]＝Ex[E+N] (3)其中Ex[·]表示估計。
如下給出減法器19的輸出信號P3P3＝S-P2＝S-(R×Av[(E+N)/R]) (4a)＝(A+E+N)-Ex[E+N] (4b)＝Ex[A](4c)式(4c)意味著針對近端傅立葉系數(shù)S，可以獲得對無噪聲、無回聲的語音分量A的估計。
此外，包含在話筒1的輸出信號中的遠距離信號的非線性回聲分量可以被看作遠距離信號的諧波。通過設(shè)回聲分量E只包含諧波來考慮回聲分量E。式(2)和(3)在原理上示出在遠距離傅立葉變換分量R為非零的范圍內(nèi)，可以完全去除回聲分量E。但是，為了消除回聲分量E，可以獲得的回聲增益P1的精確性也是很重要的。由于依賴于例如幅度等遠距離信號的特性，諧波的數(shù)量時刻發(fā)生較大的變化，如式(2)的分母和分子所示，需要遠距離傅立葉變換分量R的定時變化與回聲分量E的定時變化盡可能地同步。如果這些分量的定時變化相互同步地發(fā)生，則針對回聲增益P1可以獲得高度的精確性。本發(fā)明的優(yōu)勢特征在于，由于頻譜減法器從線性回聲消除器3的輸出得到傅立葉變換分量R，分量E和R的定時變化實質(zhì)上相互同步。
本發(fā)明的另一特征在于以下事實，即使線性回聲消除器3在回聲路徑估計中存在誤差，導致在減法器4的輸出處的殘余回聲，本發(fā)明的頻譜減法器可以去除這種殘余回聲。在這個方面，上面的討論同樣應(yīng)用于不包含遠距離信號的諧波的回聲分量E。
本發(fā)明的另一特征在于與線性回聲消除器3一起利用頻譜減法器使其自適應(yīng)濾波器7能夠以減少的延遲線分接頭數(shù)目進行操作。因此，可以減少計算量。在只利用線性回聲消除器的現(xiàn)有技術(shù)中，不可避免的延遲線分接頭的下降導致可以消除的回聲量的嚴重下降。
在圖5A中示出了傅立葉系數(shù)減法器的改進。在此改進中，傅立葉系數(shù)減法器還包括連接在絕對值電路15A、15B與除法器16之間、相同配置的平滑濾波器30A和30B。作為代表，詳細示出了平滑濾波器30A?？梢钥吹匠艘怨潭ǖ钠交?shù)提供給其乘法器22之外，平滑濾波器30A、30B與平滑濾波器17相同。平滑濾波器30A和30B的作用是平滑絕對值電路15A、15B快速變化的輸出，使平滑濾波器17產(chǎn)生比圖4具有更穩(wěn)定數(shù)值的商。
在圖5B所示的優(yōu)選實施例中，平滑濾波器30A、30B中的每一個都包括平滑系數(shù)選擇器40，其以類似圖4中的選擇器26的方式，響應(yīng)減法器21的輸出，自適應(yīng)地控制乘法器22的比例因子。如前所述，當減法器21的輸出為正時，選擇器40產(chǎn)生為0.01的相對較大的平滑系數(shù)。當減法器21產(chǎn)生負輸出時，選擇器40相乘法器22提供為0.001的相對較小的平滑系數(shù)。以這些時間變化的平滑比例因子，每個平滑濾波器30的輸出在轉(zhuǎn)變的上升沿急劇改變，而在轉(zhuǎn)變的下降沿緩慢改變。已知的是，在大多數(shù)情況下，幅度的變化或人類語音和音樂聲音的包絡(luò)具有銳利的上升沿而具有逐步地下降沿。圖5B中的平滑濾波器30A、30B最適用于這種應(yīng)用。還通過利用圖5B中的平滑系數(shù)選擇器40，進一步改進了圖5A中的傅立葉系數(shù)減法器的運算性能。
按照本發(fā)明的第二實施例，如圖6所示，以頻譜抑制器實現(xiàn)頻譜整形器10，其中與圖3中具有相應(yīng)效用的部分以相同的數(shù)字標記，并省略對其的描述?？梢钥吹筋l譜抑制器與圖3中的頻譜減法器的不同在于以傅立葉系數(shù)乘法器53-1～53-m代替圖3中的13-1～13-m。
如圖10中詳細地示出的那樣，每個傅立葉系數(shù)乘法器53由絕對值電路60A和60B組成，絕對值電路60A和60B分別從傅立葉變換轉(zhuǎn)換器11和12接收子帶分量Si和Ri，并產(chǎn)生傅立葉系數(shù)Si和Ri的絕對值。由除法器61A獲得絕對值Si與絕對值Ri的比值，由除法器61B獲得絕對值Ri與絕對值Si的比值。除法器61A的輸出與等同于圖4中的平滑濾波器17的平滑濾波器62相連。平滑濾波器62以依賴于由語音檢測器5所檢測到的語音活動的電平而改變的時間常數(shù)產(chǎn)生Si/Ri的平均值。當近端語音活動高時，將時間常數(shù)設(shè)為較大或無窮大的數(shù)值。當語音活動低或為零時，平滑濾波器62以較小的時間常數(shù)值進行運算。當比值響應(yīng)很高的近端語音信號而劇烈變化時，平滑濾波器62具有穩(wěn)定傅立葉系數(shù)乘法器53的作用，從而獲得可靠的輸出信號。平滑濾波器62的輸出與乘法器63相連，除法器61B的輸出也施加在乘法器63上。在乘法器63中，除法器61B的比值Ri/Si與來自平滑濾波器62的比值Si/Ri平滑過的數(shù)值相乘，然后，以與圖5A、5B所示相同的固定時間常數(shù)型平滑濾波器64平滑濾波。將平滑濾波器64的輸出饋送給減法器65，從輸入信號中減去常數(shù)值“1.0”。通過比較圖7中的傅立葉系數(shù)乘法器與圖4中的傅立葉系數(shù)減法器，可以看到的是，減法器65的輸出信號P4等于減法器19的輸出信號P3，如式(4a)所給出的那樣，除以近端信號S并進行平均。P4表示為P4＝Av[P3/S]＝Av[1-{(R/S)×Av[(E+N)/R]}]＝1-Av[{(R/S)×Av[(E+N)/R]}](5)此外，通過式(4b)除以S并平均除法的結(jié)果可以得到輸出信號P4如下P4＝Av[{(A+E+N)-Ex[E+N]}/S]＝Av[Ex[A]/S]＝Ex[A/S] (6)
通過比較式(5)與式(6)，可以看到減法器65的輸出信號P4代表對包含在本地信號中的近端談話人的語音分量的數(shù)量的估計。
然后，在乘法器66中，將輸入信號Si與減法器65的輸出相乘，以產(chǎn)生應(yīng)用于圖6中的逆傅立葉變換轉(zhuǎn)換器14的輸出信號。此傅立葉系數(shù)乘法器53i的輸出信號代表對回聲抑制的近端子帶語音分量的傅立葉系數(shù)的估計。由于前一實施例的信號P3代表對不包含包括線性回聲、噪聲及諧波回聲(由換能元件的非線性特性所引起)的干擾分量的近端語音分量的傅立葉系數(shù)的估計，信號P4也是沒有諧波回聲的。因此，子帶輸入信號Si與P4的相乘得到對其諧波回聲分量的消除。類似于前一實施例，頻譜抑制器可以去除由作出假回聲路徑估計的回聲消除器3所引起的殘余回聲。
如圖8所示，每個傅立葉系數(shù)乘法器53最好在絕對值電路60A、60B和除法器61A、61B之間具有平滑濾波器67A和67B。平滑濾波器67A和67B的作用是消除絕對值電路60A、60B快速變化的輸出，從而平滑濾波器62產(chǎn)生比圖7中具有更為穩(wěn)定的數(shù)值的商。
圖9描述了對前一實施例的改進。在這個改進中，在線性回聲消除器3和頻譜整形器10之間設(shè)有諧波發(fā)生器70。諧波發(fā)生器70加重由回聲消除器3產(chǎn)生的回聲復(fù)制品的諧波分量，使得向頻譜整形器10提供的回聲復(fù)制品包含遠距離信號的諧波復(fù)制品。此諧波復(fù)制品類似于聲音回聲路徑的非線性失真。提供諧波發(fā)生器70使頻譜整形器10能夠以有效的方式執(zhí)行其回聲抑制。
當已經(jīng)描述的頻譜整形器10根據(jù)逐個采樣進行其傅立葉變換時，與參考文獻IEEE signal Processing Magazine，1992年1月，14-37頁，JohnJ.Shynk，“Frequency-Domain and Multirate Adaptive Filtering”中描述的一樣，通過利用重疊存儲和重疊相加技術(shù)，根據(jù)逐個幀地進行傅立葉變換，可以減少計算量。
執(zhí)行線性變換域中的回聲消除和逆變換域中的重建的線性回聲消除器被稱為變換域回聲消除器。通過以變換域回聲消除器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)線性回聲消除器3，并以等同于此回聲消除器的變換域結(jié)構(gòu)實現(xiàn)頻譜整形器10。
在圖10中示出了將這種變換域回聲消除器80和變換域頻譜整形器81結(jié)合為一體的回聲抑制器。如圖所示，回聲消除器80產(chǎn)生并向頻譜減法器81提供第一組變換域子帶頻率分量S1～Sm和第二組變換域子帶頻率分量R1～Rm。
正如圖11中詳細示出的那樣，回聲消除器80包括傅立葉變換轉(zhuǎn)換器90，在傅立葉變換轉(zhuǎn)換器90中將遠距離信號轉(zhuǎn)換為一組變換域子帶頻率分量，并提供給自適應(yīng)濾波器組91中相應(yīng)的自適應(yīng)濾波器。同樣，在傅立葉變換轉(zhuǎn)換器92中將減法器4的輸出轉(zhuǎn)換為一組變換域子帶頻率分量S1～Sm，并提供給相應(yīng)的乘法器93，將乘法器93的輸出提供給自適應(yīng)濾波器組91。自適應(yīng)濾波器組91產(chǎn)生并向逆傅立葉變換轉(zhuǎn)換器94提供一組變換域子帶頻率分量R1～Rm，在逆傅立葉變換轉(zhuǎn)換器94中將輸入信號進行逆處理并一起組合成為與減法器4以及頻譜檢測器5相連的輸出信號。
由語音檢測5控制乘法器93，使得在近端語音活動高時，將其輸出強行置為零。
分別從傅立葉變換轉(zhuǎn)換器92和自適應(yīng)濾波器組91向頻譜減法器81提供第一組變換域子帶分量S1～Sm和第二組變換域子帶分量R1～Rm。
如圖12所示，頻譜減法器81包括多個傅立葉系數(shù)減法器100-1～100-m。類似于圖3所示的傅立葉系數(shù)減法器，每個傅立葉系數(shù)減法器100-i具有一對用于按照語音檢測器5的輸出從回聲消除器80接收并處理信號Si和Ri的輸入接線端，并將其輸出饋送給逆傅立葉變換轉(zhuǎn)換器101。
在圖13中示出了本發(fā)明的第三實施例。在此實施例中，傅立葉變換轉(zhuǎn)換器111將話筒1的輸出轉(zhuǎn)換為第一組子帶分量信號S1～Sm，而傅立葉變換轉(zhuǎn)換器112將提供給揚聲器2的遠距離信號的副本轉(zhuǎn)換為第二組子帶分量信號R1～Rm。提供多個具有相同結(jié)構(gòu)的子帶回聲抑制器113，以對應(yīng)于每組中子帶頻率分量信號的數(shù)目。提供逆傅立葉變換轉(zhuǎn)換器114，以將子帶回聲抑制器113的輸出信號組合為本地信號。
如前所述，每個子帶回聲抑制器113基本上具有相同的結(jié)構(gòu)。包括回聲消除器115、減法器116、語音檢測器117，但與前一實施例的不同在于，以先前圖4、5A和5B所示類型的傅立葉系數(shù)減法器118(或圖7和圖8中的傅立葉系數(shù)乘法器)代替頻譜整形器10。回聲消除器115接收并處理傅立葉變換轉(zhuǎn)換器112的輸出中相應(yīng)的一個，用于饋送給減法器116。減法器116接收傅立葉變換轉(zhuǎn)換器111的輸出中相應(yīng)的一個，以饋送給傅立葉系數(shù)減法器118。
盡管對于傅立葉變換進行了描述，同樣可以等價地使用諸如離散余弦變換或濾波器組變換等線性變換。
權(quán)利要求
1.一種語音通信設(shè)備，包括信號輸出換能器，用于接收來自遠端談話人的遠距離信號，并產(chǎn)生遠距離信號的聲音能量；信號輸入換能器，用于產(chǎn)生可能包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號，其中作為通過從信號輸出換能器到信號輸入換能器的聲音回聲路徑傳輸?shù)倪h距離信號的結(jié)果，產(chǎn)生所述聲音回聲分量；回聲消除器，用于從所述遠距離信號和殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品；殘余回聲檢測器，用于檢測所述近端信號和所述回聲復(fù)制品之間的差別，并將此差別作為所述殘余回聲提供給所述回聲消除器；以及頻譜整形器，用于接收所述近端信號和所述殘余回聲之一作為第一輸入信號，接收所述回聲復(fù)制品作為第二輸入信號，當所述語音活動低或為零時，從第一和第二輸入信號中估計所述聲音回聲分量，并以估計的聲音回聲分量整形所述第一輸入信號的頻譜。
2.按照權(quán)利要求1所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述頻譜整形器針對聲音頻譜中多個子帶頻率中的每一個，估計所述聲音回聲分量。
3.按照權(quán)利要求1所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述頻譜整形器從所述第一輸入信號與所述第二輸入信號的比值，估計所述聲音回聲分量。
4.按照權(quán)利要求1所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述頻譜整形器針對聲音頻譜中多個子帶頻率中的每一個，從所述第一輸入信號與所述第二輸入信號的比值，估計所述聲音回聲分量。
5.按照權(quán)利要求1所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述頻譜整形器包括用于將所述第一輸入信號分為第一組子帶頻率分量信號的裝置；用于將所述第二輸入信號分為第二組子帶頻率分量信號的裝置；多個子帶頻譜整形裝置，每個子帶頻譜整形裝置接收第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第一子帶信號，接收第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第二子帶信號，從第一和第二子帶信號產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的估計，并以對子帶聲音回聲分量的估計整形第一子帶信號；以及用于組合所述多個子帶頻譜整形裝置的輸出信號的裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的語音通信設(shè)備，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；平滑濾波器，用于在所述語音活動低或為零時，平滑所述比值；乘法器，用于將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的所述估計；以及減法器，用于產(chǎn)生代表第一子帶信號和由所述乘法器提供的所述估計之間的差別的差信號。
7.按照權(quán)利要求6所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述平滑濾波器包括使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
8.按照權(quán)利要求6所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
9.按照權(quán)利要求8所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置，其中，所述第二平滑濾波器包括使所述第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
10.按照權(quán)利要求5所述的語音通信設(shè)備，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括第一除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；第二除法電路，用于產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；第一平滑濾波器，用于在所述語音活動低或為零時，平滑所述第一比值；第一乘法器，用于將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；第二平滑濾波器，用于平滑所述第一乘法器的輸出；減法器，用于從第二平滑濾波器的輸出中減去整數(shù)1；以及第二乘法器，用于將所述第一子帶信號與減法器的輸出相乘。
11.按照權(quán)利要求10所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
12.按照權(quán)利要求10所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述第一比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
13.按照權(quán)利要求1所述的語音通信設(shè)備，其特征在于還包括諧波發(fā)生器，用于加重包含在來自所述回聲消除器的所述回聲復(fù)制品中的所述遠距離信號的諧波分量。
14.按照權(quán)利要求1所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述回聲消除器包括用于將所述殘余回聲信號分為第一組子帶頻率分量信號的裝置；用于將所述遠距離信號分為第二組子帶頻率分量信號的裝置；自適應(yīng)濾波器組，用于按照所述第一組子帶頻率分量信號，自適應(yīng)濾波所述第二組子帶頻率分量信號；用于組合所述自適應(yīng)濾波器組的輸出信號以產(chǎn)生所述回聲復(fù)制品的裝置；以及用于在所述語音活動高時，使第一組子帶頻率分量信號無效的裝置，其中，所述頻譜整形器包括多個子帶頻譜整形裝置，每個子帶頻譜整形裝置接收第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第一子帶信號，接收第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第二子帶信號，從第一和第二子帶信號產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的估計，并以對子帶聲音回聲分量的估計整形第一子帶信號；以及用于組合所述多個子帶頻譜整形裝置的輸出信號的裝置。
15.按照權(quán)利要求14所述的語音通信設(shè)備，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；平滑濾波器，用于在所述語音活動低或為零時，平滑所述比值；乘法器，用于將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的所述估計；以及減法器，用于產(chǎn)生代表第一子帶信號和由所述乘法器提供的所述估計之間的差別的差信號。
16.按照權(quán)利要求15所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述平滑濾波器包括使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
17.按照權(quán)利要求15所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
18.按照權(quán)利要求17所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置，其中，所述第二平滑濾波器包括使所述第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
19.按照權(quán)利要求14所述的語音通信設(shè)備，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括第一除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；第二除法電路，用于產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；第一平滑濾波器，用于在所述語音活動低或為零時，平滑所述第一比值；第一乘法器，用于將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；第二平滑濾波器，用于平滑所述第一乘法器的輸出；減法器，用于從第二平滑濾波器的輸出中減去整數(shù)1；以及第二乘法器，用于將所述第一子帶信號與減法器的輸出相乘。
20.按照權(quán)利要求19所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
21.按照權(quán)利要求19所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述第一比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
22.一種語音通信設(shè)備，包括信號輸出換能器，用于接收來自遠端談話人的遠距離信號，并產(chǎn)生遠距離信號的聲音能量；用于將所述遠距離信號分為第一組子帶頻率分量信號的裝置；信號輸入換能器，用于產(chǎn)生可能包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號，其中作為通過從信號輸出換能器到信號輸入換能器的聲音回聲路徑傳輸?shù)倪h距離信號的結(jié)果，產(chǎn)生所述聲音回聲分量；用于將所述近端信號分為第二組子帶頻率分量信號的裝置；多個子帶回聲抑制器，每個子帶回聲抑制器包括回聲消除器，用于從所述第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個和子帶殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品；殘余回聲檢測器，用于檢測所述第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個和所述回聲復(fù)制品之間的差別，并將此差別作為所述殘余回聲提供給所述回聲消除器；以及子帶頻譜整形裝置，用于接收所述殘余回聲作為第一子帶輸入信號，接收所述回聲復(fù)制品作為第二子帶輸入信號，當所述語音活動低或為零時，從第一和第二輸入信號估計所述聲音回聲分量，并以估計的聲音回聲分量整形所述第一子帶輸入信號，以產(chǎn)生子帶回聲抑制器的輸出信號，以及用于組合所述多個子帶回聲抑制器的輸出信號的裝置。
23.按照權(quán)利要求22所述的語音通信設(shè)備，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；平滑濾波器，用于在所述語音活動低或為零時，平滑所述比值；乘法器，用于將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的所述估計；以及減法器，用于產(chǎn)生代表第一子帶信號和由所述乘法器提供的所述估計之間的差別的差信號。
24.按照權(quán)利要求23所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述平滑濾波器包括使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
25.按照權(quán)利要求23所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
26.按照權(quán)利要求25所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置，其中，所述第二平滑濾波器包括使所述第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
27.按照權(quán)利要求22所述的語音通信設(shè)備，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括第一除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；第二除法電路，用于產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；第一平滑濾波器，用于在所述語音活動低或為零時，平滑所述第一比值；第一乘法器，用于將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；第二平滑濾波器，用于平滑所述第一乘法器的輸出；減法器，用于從第二平滑濾波器的輸出中減去整數(shù)1；以及第二乘法器，用于將所述第一子帶信號與減法器的輸出相乘。
28.按照權(quán)利要求27所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
29.按照權(quán)利要求27所述的語音通信設(shè)備，其特征在于所述第一除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述第一比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
30.一種抑制聲音回聲的方法，包括以下步驟a)由信號輸出換能器接收來自遠端談話人的遠距離信號，并產(chǎn)生遠距離信號的聲音能量；b)由信號輸入換能器產(chǎn)生可能包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號，其中作為通過從信號輸出換能器到信號輸入換能器的聲音回聲路徑傳輸?shù)倪h距離信號的結(jié)果，產(chǎn)生所述聲音回聲分量；c)從所述遠距離信號和殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品，檢測所述近端信號和所述回聲復(fù)制品之間的所述殘余回聲，并利用殘余回聲作為產(chǎn)生所述回聲復(fù)制品的反饋信號；以及d)接收所述近端信號和所述殘余回聲之一作為第一輸入信號，接收所述回聲復(fù)制品作為第二輸入信號，當所述語音活動低或為零時，從第一和第二輸入信號中估計所述聲音回聲分量；以及e)以估計的聲音回聲分量整形所述第一輸入信號的頻譜。
31.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于步驟(d)針對聲音頻譜中多個子帶頻率中的每一個，估計所述聲音回聲分量。
32.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于步驟(d)從所述第一輸入信號與所述第二輸入信號的比值，估計所述聲音回聲分量。
33.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于步驟(d)針對聲音頻譜中多個子帶頻率中的每一個，從所述第一輸入信號與所述第二輸入信號的比值，估計所述聲音回聲分量。
34.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于步驟(d)包括d1)將所述第一輸入信號分為第一組子帶頻率分量信號；d2)將所述第二輸入信號分為第二組子帶頻率分量信號；d3)接收第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第一子帶信號，接收第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第二子帶信號，從第一和第二子帶信號產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的估計，并以對子帶聲音回聲分量的估計整形第一子帶信號；以及d4)組合所述多個子帶頻譜整形裝置的輸出信號。
35.按照權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于步驟(d3)包括產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；在所述語音活動低或為零時，平滑所述比值；將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的所述估計；以及產(chǎn)生代表第一子帶信號和由所述乘法器提供的所述估計之間的差別的差信號。
36.按照權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于平滑步驟使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
37.按照權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于比值產(chǎn)生步驟包括在產(chǎn)生所述比值之前，平滑所述第一和第二子帶信號的步驟。
38.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于所述平滑第一和第二子帶信號的步驟使所述第一和第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
39.按照權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于步驟(d)包括d1)產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；d2)產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；d3)在所述語音活動低或為零時，平滑所述第一比值；d4)將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；d5)平滑相乘后的平滑過的第一比值；d6)從步驟(d5)平滑過的第一比值中減去整數(shù)1，以產(chǎn)生相減后的信號；以及d7)將所述第一子帶信號與所述相減后的信號相乘。
40.按照權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于步驟(d3)包括使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的步驟。
41.按照權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于步驟(d1)包括在產(chǎn)生所述第一比值之前，平滑所述第一和第二子帶信號的步驟。
42.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于還包括在估計所述聲音回聲分量之前，加強包含在所述回聲復(fù)制品中的所述遠距離信號的諧波分量。
43.按照權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于步驟(c)包括以下步驟將所述殘余回聲分為第一組子帶頻率分量信號；將所述遠距離信號分為第二組子帶頻率分量信號；按照所述第一組子帶頻率分量信號，自適應(yīng)濾波所述第二組子帶頻率分量信號；組合自適應(yīng)濾波的信號以產(chǎn)生所述回聲復(fù)制品；以及在所述語音活動高時，使第一組子帶頻率分量信號無效，其中，步驟(d)包括接收第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第一子帶信號，接收第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第二子帶信號，從第一和第二子帶信號產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的估計；以對子帶聲音回聲分量的估計整形第一子帶信號；以及組合多個所述整形后的第一子帶信號。
44.按照權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于整形步驟包括產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；在所述語音活動低或為零時，平滑所述比值；將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的所述估計；以及產(chǎn)生代表第一子帶信號和對子帶聲音回聲分量的所述估計之間的差別的差信號。
45.按照權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于平滑步驟使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
46.按照權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于比值產(chǎn)生步驟包括在產(chǎn)生所述比值之前，平滑所述第一和第二子帶信號的步驟。
47.按照權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于平滑第一和第二子帶信號的步驟使所述第一和第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
48.按照權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于整形步驟包括d1)產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；d2)產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；d3)在所述語音活動低或為零時，平滑所述第一比值；d4)將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；d5)平滑相乘后的平滑過的第一比值；d6)從在步驟(d5)平滑過的第一比值中減去整數(shù)1，以產(chǎn)生相減后的信號；以及d7)將所述第一子帶信號與所述相減后的信號相乘。
49.按照權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于步驟(d3)包括使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的步驟。
50.按照權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于步驟(d1)包括在產(chǎn)生所述第一比值之前，平滑所述第一和第二子帶信號的步驟。
51.一種抑制聲音回聲的方法，包括以下步驟a)由信號輸出換能器接收來自遠端談話人的遠距離信號，并產(chǎn)生遠距離信號的聲音能量；b)將所述遠距離信號分為第一組子帶頻率分量信號；c)由信號輸入換能器產(chǎn)生可能包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號，其中作為通過從信號輸出換能器到信號輸入換能器的聲音回聲路徑傳輸?shù)倪h距離信號的結(jié)果，產(chǎn)生所述聲音回聲分量；d)將所述近端信號分為第二組子帶頻率分量信號；e)從所述第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個和子帶殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品，檢測所述第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個和所述回聲復(fù)制品之間的子帶殘余回聲，并利用所述殘余回聲作為產(chǎn)生所述回聲的反饋信號；f)接收所述殘余回聲作為第一子帶輸入信號，接收所述回聲復(fù)制品作為第二子帶輸入信號，當所述語音活動低或為零時，從第一和第二輸入信號估計所述聲音回聲分量；g)以估計的聲音回聲分量整形所述第一子帶輸入信號；以及h)組合多個所述輸出信號。
52.按照權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于步驟(g)包括以下步驟產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；在所述語音活動低或為零時，平滑所述比值；將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶聲音回聲分量的所述估計；以及產(chǎn)生代表第一子帶信號和由所述乘法器提供的所述估計之間的差別的差信號。
53.按照權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于平滑步驟使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
54.按照權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于比值產(chǎn)生步驟包括在產(chǎn)生所述比值之前，平滑所述第一和第二子帶信號的步驟。
55.按照權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于平滑所述第一和第二子帶信號的步驟使所述第一和第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
56.按照權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于步驟(e)包括以下步驟e1)產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；e2)產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；e3)在所述語音活動低或為零時，平滑所述第一比值；e4)將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；e5)平滑相乘后的平滑過的第一比值；e6)從在步驟(e5)平滑過的第一比值中減去整數(shù)1，以產(chǎn)生相減后的信號；以及e7)將所述第一子帶信號與所述相減后的信號相乘。
57.按照權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于步驟(e3)使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化。
58.按照權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于步驟(e1)包括在產(chǎn)生所述第一比值之前，平滑所述第一和第二子帶信號的步驟。
59.一種用于消除噪聲的頻譜整形器，包括用于將第一輸入信號分為第一組子帶頻率分量信號的裝置；用于將第二輸入信號分為第二組子帶頻率分量信號的裝置；多個子帶頻譜整形裝置，每個子帶頻譜整形裝置接收第一組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第一子帶信號，接收第二組子帶頻率分量信號中相應(yīng)的一個作為第二子帶信號，從第一和第二子帶信號產(chǎn)生對子帶噪聲分量的估計，并以對子帶噪聲分量的估計整形第一子帶信號；以及用于組合所述多個子帶頻譜整形裝置的輸出信號的裝置。
60.按照權(quán)利要求59所述的頻譜整形器，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的比值；平滑濾波器，用于在所述第一輸入信號表現(xiàn)出低或零語音活動時，平滑所述比值；乘法器，用于將所述第二子帶信號與所述平滑過的比值相乘，以產(chǎn)生對子帶噪聲分量的所述估計；以及減法器，用于產(chǎn)生代表第一子帶信號和由所述乘法器提供的所述估計之間的差別的差信號。
61.按照權(quán)利要求60所述的頻譜整形器，其特征在于所述平滑濾波器包括使所述比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
62.按照權(quán)利要求60所述的頻譜整形器，其特征在于所述除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
63.按照權(quán)利要求62所述的頻譜整形器，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置，其中，所述第二平滑濾波器包括使所述第二子帶信號在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
64.按照權(quán)利要求59所述的頻譜整形器，其特征在于每個所述子帶頻譜整形裝置包括第一除法電路，用于產(chǎn)生所述第一子帶信號與所述第二子帶信號的第一比值；第二除法電路，用于產(chǎn)生所述第二子帶信號與所述第一子帶信號的第二比值；第一平滑濾波器，用于在所述第一輸入信號表現(xiàn)出低或零語音活動時，平滑所述第一比值；第一乘法器，用于將平滑過的第一比值與所述第二比值相乘；第二平滑濾波器，用于平滑所述第一乘法器的輸出；減法器，用于從第二平滑濾波器的輸出中減去整數(shù)1；以及第二乘法器，用于將所述第一子帶信號與減法器的輸出相乘。
65.按照權(quán)利要求64所述的頻譜整形器，其特征在于所述第一平滑濾波器包括使所述第一比值在轉(zhuǎn)換的上升沿急劇變化而在轉(zhuǎn)換的下降沿緩慢變化的裝置。
66.按照權(quán)利要求64所述的頻譜整形器，其特征在于所述第一除法電路包括第一和第二平滑濾波器，用于在產(chǎn)生所述第一比值之前，分別平滑所述第一和第二子帶信號。
全文摘要
在免提模式的語音通信中，揚聲器產(chǎn)生來自遠端談話人的遠距離信號的聲音能量，而話筒產(chǎn)生包含代表近端談話人的語音活動或聲音回聲分量或者二者皆有的近端信號。由遠距離信號和代表近端信號和回聲復(fù)制品之間的差別的殘余回聲產(chǎn)生回聲復(fù)制品。殘余回聲被用作產(chǎn)生回聲復(fù)制品的反饋信號。當語音活動低或為零時，利用近端信號和殘余回聲信號之一作為第一信號，而回聲復(fù)制品作為第二信號，產(chǎn)生對聲音回聲的估計。利用聲音回聲估計，整形第一輸入信號的頻譜，以產(chǎn)生向遠端談話人傳輸?shù)谋镜匦盘枴?br> 文檔編號H04M9/08GK1476180SQ03178438
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者寶珠山治 申請人:日本電氣株式會社