一种声学回声消除方法技术

一种声学回声消除方法，包括下列步骤：自适应步长分波段标准化最小均方算法；消除噪声的波束形成非线性滤波技术；实现声学回声消除。本发明专利技术采用独特的自适应步长非线性滤波技术，将信号分割成多个波段分别进行处理，根据回声环境自适应地改变步长，经过回声消除滤波，这样可提高收敛速度，降低发散速度，同时能改善回声消除的能力。本发明专利技术既解决了回声问题，同时保证了通话质量，并具有良好的全双工性能。本发明专利技术适用于汽车免提电话、笔记本电脑、ＰＤＡ、ＵＳＢ便携式免提电话、会议电话、可视电话、手机、无绳电话、便携式ＤＶＤ等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种声学回声消除方法
本专利技术涉及一种回声消除方法，尤其指消除回声技术中声学回声消除的方法。
技术介绍
声学回声是指扬声器播放出来的声音被话筒拾取后发回远端，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话筒。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话筒所产生的回声集合。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。请参见图1，这是多媒体语音环境示意图。声学回声消除的一个重要的方法是使用声学回声消除器(AEC：Acoustic Echo Cancellation)，AEC是以扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断地修改滤波器的系数，使得估计值更加逼近真实的回声。然后，将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而达到消除回声的目的，AEC还将话筒的输入与扬声器输出的值相比较，从而消除延长延迟的多次反射的声学回声。根椐存储器存放的过去的扬声器的输出值的多少，AEC可以消除各种延迟的回声。目前通用的回声消除方式主要有：一是免提电话的应用方案，即只做增益调整，并没有真正的回声消除。当一方讲话时，将其信号传送方向的增益提高，同时将其相反方向的增益降低，以降低回声。其结果是当双方同时讲话时，只有一方的声音能够传送出去，只有一方能听见对方，或是双方的声音断断续续。-->另一种是采用最小均方(LMS)的回声消除。传统的最小均方收敛慢，易发散，只能消除剩余的回声，不得不用非线性方法来消除剩余的回声，该方法虽然比增益调整方法的效果好，但仍有许多不足之处，回声或声音的断断续续时有发生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高性能且易于实现的声学回声消除方法，从而达到降噪和高保真语音的效果。本专利技术所提供的一种声学回声消除方法，包括下列步骤：自适应步长分波段标准化最小均方算法；消除噪声的波束形成非线性滤波；实现声学回声消除。在上述的声学回声消除方法中，消除噪声的波束形成非线性滤波包括下列过程：对话筒信号进行模/数转换→滤波→时域/频域转换→大回声消除→波束形成回声消除→后置滤波→平滑滤波→频域/时域转换→滤波→数/模转换→功放→扬声器。在上述的声学回声消除方法中，自适应步长分波段标准化最小均方算法是根据回声环境自适应地改变步长，改变的速率也自适应的变化。在上述的声学回声消除方法中，步长只有当近端讲话时，其是最小的；当双方同时讲话时，其调整为中等长度；只有远端讲话时，其为最大值。在上述的声学回声消除方法中，消除噪声的波束形成非线性滤波通过对信号进行分析检测，识别出背景噪声，然后用动态自适应滤波技术滤掉背景噪声。由于采用了上述的技术解决方案，即采用独特的自适应步长非线性滤波技术，将信号分割成多个波段分别进行处理，根据回声环境自适应地改变步长，经过回声消除滤波，这样可提高收敛速度，降低发散速度，同时能改善回声消除的能力。本专利技术既解决了回声问题，同时保证的通话质量，并具有良好的全双工性能。本专利技术适用于汽车免提电话、笔记本电脑、PDA、USB便携式免提电话、会议电话、可视电话、手机、无绳电话、便携式DVD等领域。附图说明图1是现有多媒体语音环境示意图；-->图2是本专利技术声学回声消除方法的不意图；图3是本专利技术声学回声消除方法实施例之一的示意图。具体实施方式参见图2，这是采用本专利技术的声学回声消除方法的示意图。本专利技术用于声学回声消除，采用独特的自适应步长非线性滤波技术，即采用在自适应步长分波段标准化最小均方算法，并采用消除噪声的波束形成非线性滤波技术。假设：h(n)为回波信道响应，X(n)为参考信号，C(n)为自适应滤波系数，E(n)为话筒接收端的信号。E(n)＝X(n)*h(n)        (卷积)E(n)＝EL(n)(线性)+EN(n)(非线性)C(n+1)＝C(n)+ΔC(n)ΔC(n)＝μX(n)e(n)/‖x(n)‖2 (μ为自适应步长)(n)＝X(n)*C(n)                (卷积)e(n)＝E(n)-(n)为了消除回声，声学回声消除必须具备动态学习扬声器到话筒之间的声学环境下的声学响应的功能，将信号分割成多个波段分别进行处理，根据回声环境自适应地改变步长，通过回声消除滤波技术，这样可提高收敛速度，降低发散速度，同时能改善回声消除的能力。参见图3，本专利技术用于声学回声消除，采用自适应步长分波段标准化最小均方算法，其消除噪声的波束形成非线性滤波主要包括：大回声消除器、波束形成回声消除器、后置滤波器、平滑滤波器，其它前端和后端处理，包括连续与离散信号转换、时域与频域信号转换、常用滤波等常用信号处理方法。本专利技术是这样工作的：采用独特的自适应步长非线性滤波技术不是用噪声训练回声消除器，而是根据正常谈话交流的声音连续的改善回声消除器，使会议开始后滔滔不绝的讲话更加自然。好的声学回声消除器处理的回声水平接近于实际的回声水平应该是快速而不突变的，这取决于它何时处于接收状态和在这种状态下适应的快速的程-->度。自适应步长分波段标准化最小均方算法根据回声环境自适应地改变步长，改变的速率也自适应的变化。当只在近端讲话时，步长是最小的；当双方同时讲话时(全双工时)，步长调整为中等长度；只有远端讲话时，步长为最大值。这种方案使系统在不同的状态中快速切换，并保持稳定，使回声路径变化时仍有极好的性能。消除噪声的波束形成非线性滤波器通过对信号进行分析检测，识别出背景噪声，然后用动态自适应滤波技术滤掉背景噪声，但不损害语音信号，从而达到降噪和高保真语音的效果；鉴定通过对语音和背景噪声进行分析检测，自动调整语音信号的增益，使其输出保持在一定的电平。采用本专利技术的一个回声消除的具体方法(如图3内容)，其侧音消除可达30dB～40dB，同时可以控制在双方讲话的模式下进行平滑的过渡，使语音真实，不失真，并快速且精确的适应。综上所述，本专利技术用于声学回声消除，声学回声对消可高达60多dB(目前是国际最好水平，比同类产品高约20dB)。使用另外的话筒(用于参考信号拾取)，能够获得更加优越的全双工性能以及回声对消性能。本专利技术实现声学回声消除功能，并能达到降噪和高保真语音的效果，应用在回声消除器方案中，极为实用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声学回声消除方法，包括下列步骤：自适应步长分波段标准化最小均方算法；消除噪声的波束形成非线性滤波；实现声学回声消除。

【技术特征摘要】
1.一种声学回声消除方法，包括下列步骤：自适应步长分波段标准化最小均方算法；消除噪声的波束形成非线性滤波；实现声学回声消除。2.如权利要求1所述的声学回声消除方法，其特征在于：所述消除噪声的波束形成非线性滤波包括下列过程：对话筒信号进行模/数转换→滤波→时域/频域转换→大回声消除→波束形成回声消除→后置滤波→平滑滤波→频域/时域转换→滤波→数/模转换→功放→扬声器。3.如权利要求1所述的声学回声消除方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩兴成，叶波，王祥莉，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]