回音抑制器、回音抑制方法技术

本发明专利技术提供一种回音抑制器、回音抑制方法。一种用于抑制回音信号的设备（回音抑制器），所述回音信号包括在对应于测量声音的测量信号中。在该设备中，测量信号和参考信号从时域变换到频率域（频域）中，并计算以获得频域中测量信号和参考信号之间的比率和相关性的每一值。通过执行比率和相关性的值的比较，得到系数，其中通过所述系数和频域中测量信号的乘积得到回音信号的估算值。通过在频域中分别从所述测量信号减去回音信号的估算值来抑制所述测量信号中的回音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及回音抑制，尤其涉及用于抑制由声音输出装置产生的声音引 起的回音的 一种回音抑制器、方法和计算机可读存储介质。
技术介绍
虽然语音识别技术尚未达到理想的程度，但其一直在发展。例如，按下按讲开关(push-to-talk switch)以使汽车导航系统静音，可允许系统正确地 识别用户的声音指示(auditory instruction)。但在对系统讲话之前不需要冗 余操作，例如不需要按下按讲开关的操作。为了改善对该操作的简化 (saving)，需要消除回音以抑制由从系统扬声器发射到麦克风的声音引起 的回音。具体而言，当指定用于接收用户声音指示的麦克风接收到多信道汽 车音频系统中的多个扬声器之一的声音时，该声音会产生影响用户语音的噪 声。因此，需要一种经改善的回音消除方法，用于消除从汽车音频系统发射 并经由用于语音识别系统中的麦克风接收的声音。图12示出了所提出的一种回音消除系统，其中将一种传统的回音抑制 方法(回音消除方法)应用于多信道音频系统中。用于该系统中的回音抑制 方法依赖于用于单声道信道音频系统的方法，通过该方法对一个信道进行回 音消除，如图12所示。从多信道音频系统2000发送的多个声音信号被馈入 相应的扬声器2001-1、…和2001-n，所述每一扬声器根据每一信号来发送声 音。回音抑制器1000进行操作以消除影响声音信号的回音信号，该声音信 号由麦克风2002接收到的声音激活，其中该回音信号是由多个信道获得的 声音信号的总和。通过抑制观测声音信号y(t)的回音来执行回音消除，其中所述观测声音 信号y(t)是基于所接收到的声音、利用所述参考声音信号xl(t) ...xn(t)而产生 的，而该参考声音信号是基于多个信道(该多个信道具有与参考声音信号 xl(t)...xn(t)相对应的多个抑制机构(回音消除器)1001-1...1001-n)的输出声音而产生的。除了图12的结构之外，还提出另一种回音抑制器，其通过将适用于单 声道信道音频系统的回音抑制方法应用到多信道音频系统来实现。图13是示出传统的第二回音抑制器的示意图。第二回音抑制器1000利用加法机构 1002对基于多个信道的声音产生的参考声音信号xl(t) ...xn(t)相加，以产生 加和的参考信号声音x(t)，并抑制基于该加和的参考声音信号x(t)产生的观测 声音信号y(t)的回音。图14是示出传统回音抑制器的抑制机构1001的功能配置的功能框图。 每一抑制机构1001包括检测单元10010，用于检测说话者正在说话的双端 发声状态和说话者没在说话的单端发声状态(在车辆音频系统发声期间)； 滤波因子更新单元10011，用于通过基于自适应归一化最小均方(NLMS) 算法进行处理来更新估算回音等级所需的滤波系数；线性有限脉冲响应 (FIR)滤波器10012，用于通过数百阶(several-hundred-order)内积计算来 估算基于参考声音信号x(t)的回音信号x'(t);以及减法单元10013，用于从观 测声音信号y(t)除去回音信号x'(t)，以获得并输出具有减少回音的抑制结果 r(t)。检测单元10010基于抑制结果r(t)中的强度变化来检测单端发声状态和 双端发声状态。根据所产生的双端发声状态，检测单元10010提示滤波因子 更新单元10011停止更新滤波系数。滤波因子更新单元10011基于该抑制结 果r(t)计算滤波因子(系数)。图12所示的回音抑制器1000包括图14所示的用于对应于参考声音信 号xl(t)…xn(t)的每一信道的抑制机构1001。上述回音抑制方法在例如日本 特开专利申请No.2002-237769中示出。然而，如图14所示，基于NLMS的自适应处理是根据过去获得的结果 来抑制回音的，这会导致在单端发声状态和双端发声状态之间的变换不太可 能跟得上观测信号的巨大变化的问题。这也导致另一问题，即在单端发声状 态下讲话者刚开始讲话之后就检测状态或者仅在双端发声状态下检测包括 回音的状态时，可能出现错误的语音识别。此外，如图12所示的使用对应于每一信道的抑制机构的方法具有如下 问题，即增加了成本和设备大小。具体而言，在将此方法应用到安装空间固 定有限的车辆导航系统时，尺寸增加的问题会变得严重。此外，如图13所示，在使用单声道信道的加和的参考声音信号情形下， 出现了需要被抑制的残留误差增大的问题，该加和的参考声音信号通过参考声音信号相加而获得。这是因为在输出音乐声音等的多信道音频单元2000的输出单元中，来自每个扬声器的重现声音及其强度独立变化，从而通过一 种自适应处理难以获得并且估算多个路径中的回音。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种回音抑制器，该回音抑制器将时域中的参考声音信号和观测声音信号转换为频率轴上(频域中)的分量；计算表示经 转换的参考声音信号和观测声音信号之间的比率和相关性的值；对表示比率 和相关性的值进行比较；基于比较结果、比率和相关性确定用于估算回音级 别(level)所需的估算系数；使用该估算系数来估算回音级别；以及基于所 估算的回音级别来抑制观测声音信号。相对于使用归一化最小均方(NLMS) 算法的回音抑制器，即使在单端发声和双端发声之间的边界处观测声音信号 出现大的变化，根据本专利技术的回音抑制器和方法仍然可以以较高精确度实现 较小的语音识别延迟。此外，本专利技术的另一目的是提供一种具有如下功能的回音抑制器。也就 是说，在使用多个参考声音信号的情形下，该抑制器基于通过参考声音信号 相加而获得的信号来实现回音抑制处理。因此，不需要对每个信道进行抑制 处理。从而可以降低成本和设备大小，以及避免出现超出估算能力而增大残 留回音的问题，因为没有使用基于学习识别的自适应处理。根据本专利技术的第一方案， 一种回音抑制器能够和声音输出装置以及声音 处理装置相结合操作，并抑制观测声音信号的回音，该声音输出装置用于产 生声音信号并输出来自声音输出单元的声音，该声音处理装置用于基于从声 音输入单元输入的声音来处理观测声音信号，该回音抑制器的特征在于包 括转换单元，用于将参考声音信号和观测声音信号转换为频率轴上的分量， 该参考声音信号用于产生输出到声音输出单元的声音，该观测声音信号是利 用从声音输入单元输入的声音产生的；计算单元，用于计算参考声音信号和 观测声音信号在频率轴上的分量之间的比率和相关性；比较单元，用于比较 该比率和该相关性的值；确定单元，用于从比较结果、比率和相关性得到估算回音所需的估算因子；估算单元，用于利用该估算因子来估算回音；以及 抑制单元，用于基于所估算的回音来抑制观测声音信号。根据本专利技术的第二方案，根据第一方案的回音抑制器还包括加法单元，用于加和多个参考声音信号，该抑制器的特征在于转换单元被配置成将观测声音信号和加和参考声音信号转换为频率轴上的分量；根据本专利技术的第三方案，根据第一或第二方案的回音抑制器特征在于计算单元，其被配置成在预定频率范围内的每一频率上确定参考声音信号和 观测声音信号之间的相关性，该预定频率范围包括目标频率，并根据该目标 频率改变预定频率范围。根据本专利技术的第四方案，根据第一至第三方案中任一方案的回音抑制器特征在于确定单元，其被配置成设定多个阈值，用于比较比率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制回音信号的设备，其中所述回音信号包括在对应于测量声音的测量信号中，所述抑制回音信号的设备能够耦合到用于接收所述测量声音的声音输入装置和用于输出与参考信号相关联的声音的声音输出装置，所述抑制回音信号的设备包括：　执行将时域中的所述测量信号和所述参考信号两者都转换为频率域中的所述测量信号和所述参考信号的每一次变换的部分；　获得频率域中所述测量信号和所述参考信号之间的比率和相关性的每一值的部分；　将所述比率和所述相关性的值进行比较的部分；　根据所述值的比较结果得到系数的部分；　根据频率域中所述系数和所述测量信号的乘积获得估算回音信号的估算值的部分；以及　通过在频率域中分别从所述测量信号减去所述估算回音信号的估算值来抑制所述测量信号中的所述回音信号的部分。

【技术特征摘要】
JP 2007-7-3 2007-1755811、一种抑制回音信号的设备，其中所述回音信号包括在对应于测量声音的测量信号中，所述抑制回音信号的设备能够耦合到用于接收所述测量声音的声音输入装置和用于输出与参考信号相关联的声音的声音输出装置，所述抑制回音信号的设备包括执行将时域中的所述测量信号和所述参考信号两者都转换为频率域中的所述测量信号和所述参考信号的每一次变换的部分；获得频率域中所述测量信号和所述参考信号之间的比率和相关性的每一值的部分；将所述比率和所述相关性的值进行比较的部分；根据所述值的比较结果得到系数的部分；根据频率域中所述系数和所述测量信号的乘积获得估算回音信号的估算值的部分；以及通过在频率域中分别从所述测量信号减去所述估算回音信号的估算值来抑制所述测量信号中的所述回音信号的部分。2、 如权利要求1所述的设备，还包括将多个参考信号相加为结果参考信号的部分，其中执行所述测量信号和 所述参考信号的每一次变换的部分将时域中的所述测量信号和所述结果参 考信号两者都变换为频率域中的所述测量信号和所述结果参考信号。3、 如权利要求1所述的设备，其中获得所述比率和所述相关性的每一 值的部分处理相关性计算，所述相关性是在频率域中每个特定频率周围的预 定频率范围中的每个频率上的所述测量信号和所述参考信号之间的相关性， 并且所述预定频率范围根据所述特定频率而控制。4、 如权利要求1所述的设备，其中得到所述系数的部分还设定用于对 所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：松尾直司，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]