用于网络话机声学回声抑制的方法技术

本发明专利技术公开用于网络话机声学回声抑制的方法，包括一个自适应滤波器、双端对讲检测器、非线性处理器、舒适噪声产生器，远端信号x(n)、回声信号d(n)、近端语音信号s(n)、近端信号y(n)、近端输出e(n)，根据自适应计算方式，利用输入远端信号x(n)和自适应滤波器W(n) 产生一个与真实回声信号d(n)近似的回声估计信号d’(n)，然后从近端信号y(n)中减去回声估计信号d’(n)，进而产生近端输出e(n)；当自适应滤波器W(n)与回声路径h(n)精确匹配，回声估计信号d’(n)就是回声信号d(n)的精确估计；远端信号x(n)产生的回声被回声估计信号d’(n) 完全抵消，对近端语音信号s(n)不产生影响；本技术方案的抑制效果好，运行稳定可靠，移植性好，运算量低，适合嵌入式设备实现。

Method for acoustic echo suppression of network telephone

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u7528\u4e8e\u7f51\u7edc\u8bdd\u673a\u58f0\u5b66\u56de\u58f0\u6291\u5236\u7684\u65b9\u6cd5\uff0c\u5305\u62ec\u4e00\u4e2a\u81ea\u9002\u5e94\u6ee4\u6ce2\u5668\u3001\u53cc\u7aef\u5bf9\u8bb2\u68c0\u6d4b\u5668\u3001\u975e\u7ebf\u6027\u5904\u7406\u5668\u3001\u8212\u9002\u566a\u58f0\u4ea7\u751f\u5668\uff0c\u8fdc\u7aef\u4fe1\u53f7x(n)\u3001\u56de\u58f0\u4fe1\u53f7d(n)\u3001\u8fd1\u7aef\u8bed\u97f3\u4fe1\u53f7s(n)\u3001\u8fd1\u7aef\u4fe1\u53f7y(n)\u3001\u8fd1\u7aef\u8f93\u51fae(n)\uff0c\u6839\u636e\u81ea\u9002\u5e94\u8ba1\u7b97\u65b9\u5f0f\uff0c\u5229\u7528\u8f93\u5165\u8fdc\u7aef\u4fe1\u53f7x(n)\u548c\u81ea\u9002\u5e94\u6ee4\u6ce2\u5668W(n)\u00a0\u4ea7\u751f\u4e00\u4e2a\u4e0e\u771f\u5b9e\u56de\u58f0\u4fe1\u53f7d(n)\u8fd1\u4f3c\u7684\u56de\u58f0\u4f30\u8ba1\u4fe1\u53f7d\u2019(n)\uff0c\u7136\u540e\u4ece\u8fd1\u7aef\u4fe1\u53f7y(n)\u4e2d\u51cf\u53bb\u56de\u58f0\u4f30\u8ba1\u4fe1\u53f7d\u2019(n)\uff0c\u8fdb\u800c\u4ea7\u751f\u8fd1\u7aef\u8f93\u51fae(n)\uff1b\u5f53\u81ea\u9002\u5e94\u6ee4\u6ce2\u5668W(n)\u4e0e\u56de\u58f0\u8def\u5f84h(n)\u7cbe\u786e\u5339\u914d\uff0c\u56de\u58f0\u4f30\u8ba1\u4fe1\u53f7d\u2019(n)\u5c31\u662f\u56de\u58f0\u4fe1\u53f7d(n)\u7684\u7cbe\u786e\u4f30\u8ba1\uff1b\u8fdc\u7aef\u4fe1\u53f7x(n)\u4ea7\u751f\u7684\u56de\u58f0\u88ab\u56de\u58f0\u4f30\u8ba1\u4fe1\u53f7d\u2019(n)\u00a0\u5b8c\u5168\u62b5\u6d88\uff0c\u5bf9\u8fd1\u7aef\u8bed\u97f3\u4fe1\u53f7s(n)\u4e0d\u4ea7 The utility model has the advantages of good inhibition effect, stable and reliable operation, good portability and low calculation amount, and is suitable for embedded devices.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种网络电话机中回声抑制的方法，尤其涉及一种网络话机实现声学回声抑制的方法，本专利技术属于嵌入式计算机系统、网络通信、媒体信息处理

技术介绍
日常生活或办公中，网络话机的免提功能被广泛使用，网络话机免提通话时，话机会产生回声，会影响用户的正常通话质量，回声抑制是网络话机必备的功能。与传统电话相比，因特网上进行语音的实时传输，有其致命的弱点，那就是语音质量较差，影响因特网语音质量的因素是多方面的，最关键的因素之一是回声的影响；因此，要提高因特网的语音质量，就必须在因特网的语音传输过程中进行消回声的处理，也就是说，网络电话网关作为因特网的语音接入设备，必须具有回声的消除功能；由于因特网的语音传输是采用分组交换技术实现的一种全新的电信业务，传送的语音信号要经过编码、压缩、打包等一系列处理，这不仅造成回声路径的延迟较大，而且延迟抖动也较大；因此，在因特网的语音传输过程中，回声问题显得尤其突出，并具有如下特点。第一、回声源复杂，在传统电话系统中，存在着一种所谓的“线路回击”，该回声产生的主要原因是在系统中存在2-4线的转换，完成2-4线转换的混合器因阻抗匹配，造成“泄漏”，从而导致了“线路回声”，从因特网IP电话网关的连接方式可以看出，IP电话网关一端连接公用电话网络，另一端连接因特网。尽管电路回声产生于公用电话网络中，但同样会传至于IP电话网关，是因特网语音传输中的回声源之一，因特网语音传输中的第二种回声源是所谓的“声学回声”；声学回声是指扬声器播放出来的声音被麦克风拾取后发回远端，这就使得远端谈话者能听到自己的声音，声学回声又分为直接回声和间接回声，直接回声是指扬声器播放出来的声音未经任何反射直接进入麦克风；这种回声延迟最短，它与远端说话者的语音能量，扬声器与话筒之间的距离、角度、扬声器的播放音量以及话筒的拾取灵敏度等因素相关；间接回声是指扬声器播放的声音经不同的路径一次或多次反射后进入麦克风所产生的回声集合，因为周围物体的变动，例如人的走动等，都会改变回声的返回路径，因为这种回声的特点是多路径、时变的，另外，背景噪声也是产生回声的因素之一。第二、回声路径的延迟大，在因特网中的语音传输中，延迟来源有三种：压缩延迟、分组传输延迟和处理延迟，语音压缩延迟是产生回声的主要延迟，例如在G.723.1标准中，压缩一帧30ms的最大延迟是37.5ms，分组传输延迟也是一个很重要的来源，测试表明，端到端的最大传输延迟可达250ms以上，处理延迟是指语音包的封装时延及其缓冲时延等。第三、回声路径的延迟抖动大，在因特网的语音传输过程中，由于回声路径、语音压缩时延、分组传输路由等存在诸多不确定因素，而且波动范围较大，一般在20～50ms之间。随着消回声技术的发展，当前回声消除研究的重点，已由“线路回声”的消除，转向了“声学回声”。分析声学回声的产生的机理，可以知道：声学回声最简单的控制方法是改善扬声器的周围环境，尽量减少扬声器播放声音的反射，因为这样的环境一方面可以控制反射，又可以不会使讲话者感到不适，改善环境可以有效地抑制间接声学回声，但对直接声学回声却无能为力。另外一种方式就是使用回声抑制器，回声抑制器是较早使用的一种回声控制方法，回声抑制器是一种非线性的回声消除，它通过简单的比较器将接收到由扬声器播放的声音与当前话筒拾取的声音的电平进行比较；如果前者高于某个阈值，那么就允许传至扬声器，而且话筒被关闭，以阻止它拾取扬声器播放的声音而引起远端回声；如果话筒拾取的声音电平高于某个全阈值，扬声器被禁止，以达到消除回声的目的；由于回声抑制是一种非线性的回声控制方法，会引起扬声器播放的不连续，影响回声消除的效果，随着高性能的回声消除器的出现，回声抑制器已很少人使用了。因此，我们可知当前几种消除回声的方式，几乎都存在一些不可克服的问题，对于线路回声和声学回声而言，线路回声时延小，在10ms以内，幅度小，比较容易处理，而声学回声由于路径复杂，时延大，达到100ms以上，回声幅度非常大，甚至超过原信号的幅度，所以很难将回声消除干净，传统回声消除的方法计算复杂度很高，回声消除也不彻底，效果不理想，在这种情况下，我们提出一种新的网络话机声学回声抑制的方法，解决回声抑制问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述缺陷，本技术方案目的在于，采用一种新的自适应计算方式，将根据回声时延估计找到相应的块，进行分块归一化最小均方自适应计算方式，能将运算量降低一个数量级，同时进行分块后，采用频域计算，在频域处理回声，将回声消除的更为彻底，能更好的将回声抑制和消除。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：包括一个自适应滤波器、双端对讲检测器、非线性处理器、舒适噪声产生器，远端信号x(n)、回声信号d(n)、近端语音信号s(n)、近端信号y(n)、近端输出e(n)，根据自适应计算方式，利用输入远端信号x(n)和自适应滤波器W(n)产生一个与真实回声信号d(n)近似的回声估计信号d’(n)，然后从近端信号y(n)中减去回声估计信号d’(n)，进而产生近端输出e(n)；当自适应滤波器W(n)与回声路径h(n)精确匹配，回声估计信号d’(n)就是回声信号d(n)的精确估计；远端信号x(n)产生的回声被回声估计信号d’(n)完全抵消，对近端语音信号s(n)不产生影响。进一步地，所述的远端信号x(n)：为远端通过网络传到远端的信号。进一步地，所述的回声信号d(n)：为远端信号在远端所产生的回声。进一步地，所述的近端语音信号s(n)：为从近端的话筒输入的语音或噪声信号。进一步地，所述的近端信号y(n)：为近端网络传入系统的信号，y(n)＝s(n)+d(n)。进一步地，所述的近端输出e(n)：为近端信号y(n)中的回声信号d(n)的消除输出，即y(n)-d’(n)。进一步地，所述的自适应滤波器，用于产生回声估计信号d’(n)，真实回声d(n)与回声估计信号d’(n)相减后大幅度地降低回声强度；在自适应回声抵消过程中，自适应滤波器采用横向有限冲激响应滤波器。进一步地，所述的自适应计算方式，是按固定准则自动调整自适应滤波器的系数，使其达到最优滤波的目的。进一步地，所述的双端对讲检测器，在双端对讲情况下，近端语音信号s(n)作为自适应计算的干扰，在双端对讲检测的基础上，根据双端对讲状态控制自适应滤波器的调整方式。进一步地，所述的非线性处理器，由于自适应滤波器并不能将回声完全消除，残余回声采用回声抑制技术对残余回声进行非线性处理，进一步减小残余回声的功率。进一步地，所述的舒适噪声产生器，用回声抑制技术对残余回声进行非线性处理时，话路的断开，给本地用户造成一种完全寂静或误认为线路中断而退出通话，避免这种情况的发生，需给本地用户提供一个与远端背景噪声类似的噪声，该噪声由舒适噪声产生器提供。本专利技术具有独特的优点和有益效果如下：本技术方案提出的用于网络话机声学回声抑制的方法，一种新的算法，将根据回声时延估计找到相应的块，进行分块归一化最小均方自适应算法，能将运算量降低一个数量级，同时采用分块后，采用频域算法，在频域处理回声，将回声消除；该声学回声抑制方法效果好，运行稳定可靠，移植性好，运算量低，适合嵌入式设备实现。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：包括一个自适应滤波器、双端对讲检测器、非线性处理器、舒适噪声产生器，远端信号x(n)、回声信号d(n)、近端语音信号s(n)、近端信号y(n)、近端输出e(n)，根据自适应计算方式，利用输入远端信号x(n)和自适应滤波器W(n) 产生一个与真实回声信号d(n)近似的回声估计信号d’(n)，然后从近端信号y(n)中减去回声估计信号d’(n)，进而产生近端输出e(n) ；当自适应滤波器W(n)与回声路径h(n)精确匹配，回声估计信号d’(n)就是回声信号d(n)的精确估计；远端信号x(n)产生的回声被回声估计信号d’(n) 完全抵消，对近端语音信号s(n)不产生影响。

【技术特征摘要】
1.用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：包括一个自适应滤波器、双端对讲检测器、非线性处理器、舒适噪声产生器，远端信号x(n)、回声信号d(n)、近端语音信号s(n)、近端信号y(n)、近端输出e(n)，根据自适应计算方式，利用输入远端信号x(n)和自适应滤波器W(n)产生一个与真实回声信号d(n)近似的回声估计信号d’(n)，然后从近端信号y(n)中减去回声估计信号d’(n)，进而产生近端输出e(n)；当自适应滤波器W(n)与回声路径h(n)精确匹配，回声估计信号d’(n)就是回声信号d(n)的精确估计；远端信号x(n)产生的回声被回声估计信号d’(n)完全抵消，对近端语音信号s(n)不产生影响。2.根据权利要求1所述的用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：所述的远端信号x(n)：为远端通过网络传到远端的信号。3.根据权利要求1所述的用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：所述的回声信号d(n)：为远端信号在远端所产生的回声。4.根据权利要求1所述的用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：所述的近端语音信号s(n)：为从近端的话筒输入的语音或噪声信号。5.根据权利要求1所述的用于网络话机声学回声抑制的方法，其特征在于：所述的近端信号y(n)：为近端...

【专利技术属性】
技术研发人员：何延伟，丁海忠，叶成竞，
申请(专利权)人：南京汉隆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32