一種跟蹤回聲時延的方法和裝置的制造方法
【專利說明】一種跟蹤回聲時延的方法和裝置 【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲音信號處理技術(shù)，尤其涉及一種跟蹤回聲時延的方法和裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 設備自身揚聲器發(fā)出的聲音被稱為回聲，回聲和說話人信號混雜在一起被麥克風 拾音后送入系統(tǒng)，會影響設備對說話人語音信號的響應。為了消除混雜在說話人語音信號 中的回聲，需要使用回聲消除技術(shù)，或稱自動回聲消除(Automatic Echo Cancellation，簡 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)中獲取揚聲器所發(fā)出回聲的回聲參考信號，利用該回聲參考信號模擬從麥克 風輸入的實際聲音信號，完成回聲消除。該回聲消除技術(shù)在手機通話、電視電話會議系統(tǒng)里 已有廣泛的應用。
[0004] 現(xiàn)有的手機、會議系統(tǒng)等設備為了實現(xiàn)高性能的回聲消除，一般會采用定制的AEC 芯片，從硬件設計之初就會進行針對性的電路設計從而進行回聲消除。采用定制的AEC芯 片，通過硬件設計消除回聲的優(yōu)點是，由于回聲參考信號是通過硬件獲取并傳送給AEC處理 的，而由硬件獲取信號具有實時穩(wěn)定的特點，由此能夠確保實時穩(wěn)定的獲取回聲參考信號。
[0005] 對于已經(jīng)具有成熟硬件設計的產(chǎn)品設備，要實現(xiàn)AEC功能，只能考慮在已有硬件架 構(gòu)基礎上，采用純軟件的方法進行回聲消除。而使用軟件獲取信號會受到例如信號傳輸速 度、軟件運行不穩(wěn)定等多種因素的影響而導致獲取和傳輸回聲參考信號到AEC的過程中出 現(xiàn)延遲，這種延遲會造成較大的抖動而影響回聲消除的準確性。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明提供了一種跟蹤回聲時延的方法和裝置，以便于精確跟蹤回聲時延，為提 高回聲消除性能的穩(wěn)定性提供基礎。
[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延的方法，所述方法包括：
[0009] 獲取回聲參考信號和聲音輸入信號；
[0010] 利用回聲參考信號和聲音輸入信號在當前幀的互相關函數(shù)的峰值，確定所述回聲 參考信號在當前幀的回聲時延。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，該方法還包括:在確定所述回聲參考信號在當前幀的 回聲時延之前，依據(jù)回聲參考信號的能量判斷所述回聲參考信號在當前幀是否存在回聲， 如果存在回聲，則繼續(xù)執(zhí)行確定所述回聲參考信號在當前幀的回聲時延的步驟;否則，取前 一幀的回聲時延或者不做處理。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述依據(jù)回聲參考信號的能量判斷所述回聲參考信號 在當前幀是否存在回聲具體包括：
[0013] 從包含當前幀的所述回聲參考信號的預定信號長度中采集多個時間點的信號能 量；
[0014] 將采集的信號能量的平均值與最小能量閾值進行比較，如果所述信號能量的平均 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] 其中所述預定信號長度的取值與預設的最大時延有關。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述方法還包括:將所述當前幀的互相關函數(shù)中的時 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函數(shù)的峰值。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述方法還包括:對所述當前幀的互相關函數(shù)進行跟 蹤濾波，利用跟蹤濾波后的互相關函數(shù)，確定所述回聲參考信號在當前幀的回聲時延。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，對所述當前幀的互相關函數(shù)進行跟蹤濾波具體包括：
[0019] 利用第一系數(shù)對當前幀的互相關函數(shù)進行濾波；
[0020] 利用第二系數(shù)對前一幀跟蹤濾波后的互相關函數(shù)進行跟蹤；
[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 濾波后的互相關函數(shù)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述方法還包括：
[0023] 對確定出的所述當前幀的回聲時延進行誤差分析；
[0024] 依據(jù)誤差分析結(jié)果，對所述當前幀的回聲時延進行跟蹤濾波。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，依據(jù)誤差分析結(jié)果，對所述當前幀的回聲時延進行跟 蹤濾波具體包括：
[0026] 利用第三系數(shù)對當前幀的回聲時延進行濾波；
[0027] 利用第四系數(shù)對前一幀跟蹤濾波后的回聲時延進行跟蹤；
[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，對所述當前幀 的回聲時延進行跟蹤濾波。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，依據(jù)誤差分析結(jié)果，對所述當前幀的回聲時延進行跟 蹤濾波還包括：
[0030] 如果當前幀的回聲時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)選實施例，對確定出的所述當前幀的回聲時延進行誤差分析具體 包括：
[0032] 獲取當前幀之前的一個或多個幀的濾波后的回聲時延并確定其均值和方差；
[0033] 確定當前幀的回聲時延與均值之差的絕對值；
[0034] 如果所述絕對值小于等于誤差閾值，則確定所述當前幀的回聲時延的誤差在誤差 范圍以內(nèi)；
[0035] 否則，確定所述當前幀的回聲時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和聲音輸入信號；
[0039] 回聲時延確定單元，用于利用回聲參考信號和聲音輸入信號在當前幀的互相關函 數(shù)的峰值，確定所述回聲參考信號在當前幀的回聲時延。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，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在當前幀的回聲時延之前，依據(jù)回聲參考信號的能量判斷所述 回聲參考信號在當前幀是否存在回聲；
[0041]如果存在回聲，則觸發(fā)所述回聲時延確定單元繼續(xù)執(zhí)行確定所述回聲參考信號在 當前幀的回聲時延的操作；
[0042]否則，交由維護單元取前一幀的回聲時延或者不做處理。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述回聲判斷單元具體執(zhí)行如下操作：
[0044] 從包含當前幀的所述回聲參考信號的預定信號長度中采集多個時間點的信號能 量；
[0045] 將采集的信號能量的平均值與最小能量閾值進行比較，如果所述信號能量的平均 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] 其中所述預定信號長度的取值與預設的最大時延有關。
[0047]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述裝置還包括互相關函數(shù)確定單元，用于利用快速 傅里葉變換將所述當前幀的互相關函數(shù)中的時域變量轉(zhuǎn)換為頻域變量，從而使回聲時延確 定單元利用快速傅里葉變換確定的互相關函數(shù)的峰值來確定所述回聲參考信號在當前幀 的回聲時延。
[0048]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述裝置還包括互相關函數(shù)跟蹤濾波單元，用于對所 述當前幀的互相關函數(shù)進行跟蹤濾波，以便所述回聲時延確定單元利用跟蹤濾波后的互相 關函數(shù)，確定所述回聲參考信號在當前幀的回聲時延。
[0049]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述互相關函數(shù)跟蹤濾波單元具體執(zhí)行如下操作：
[0050] 利用第一系數(shù)對當前幀的互相關函數(shù)進行濾波；
[0051] 利用第二系數(shù)對前一幀跟蹤濾波后的互相關函數(shù)進行跟蹤；
[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 濾波后的互相關函數(shù)。
[0053]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述裝置還包括：
[0054] 誤差分析單元，用于對確定出的所述當前幀的回聲時延進行誤差分析；以及
[0055] 回聲時延跟蹤濾波單元，用于依據(jù)誤差分析結(jié)果，對所述當前幀的回聲時延進行 跟蹤濾波。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述回聲時延跟蹤濾波單元具體執(zhí)行如下操作：
[0057] 利用第三系數(shù)對當前幀的回聲時延進行濾波；
[0058] 利用第四系數(shù)對前一幀跟蹤濾波后的回聲時延進行跟蹤；
[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，對所述當前幀 的回聲時延進行跟蹤濾波。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述回聲時延跟蹤濾波單元還執(zhí)行如下操作：
[0061] 如果當前幀的回聲時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)選實施例，所述誤差分析單元具體執(zhí)行如下操作：