專利名稱：回聲消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回聲消除器，其用于消除來自收集聲音中的回聲。
背景技術(shù)：
—般地，在使用麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的電話機(jī)、卡拉0K機(jī)等中，從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音
中的一部分在麥克風(fēng)中作為反饋聲音收集信號被拾取。發(fā)出的聲音可能變成回聲并且從相
對側(cè)的揚(yáng)聲器發(fā)出。那么，當(dāng)回聲水平較高時(shí)，就存在導(dǎo)致不舒服的感覺的問題。 因此，到目前為止，回聲消除器作為用于抑制上述回聲的對策被提出。 這些回聲消除器中的一種即使當(dāng)回聲很大時(shí)也能通過將揚(yáng)聲器信號放大然后把
信號送到回聲消除器來降低回聲(參照專利參考文獻(xiàn)1)。 而且，還有一種回聲消除器，其中相對于背景噪聲的S/N比通過放大并輸出用于 自適應(yīng)濾波器學(xué)習(xí)的信號(即，來自揚(yáng)聲器的接收信號)而得到改善，并且通過改善自適應(yīng) 濾波器的學(xué)習(xí)精度來降低回聲(參照專利參考文獻(xiàn)2)。
專利參考文獻(xiàn)1 :JP-A-2002-290286
專利參考文獻(xiàn)2 :JP-A-2000-10148
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題 然而，因?yàn)榛芈曊穹鶝Q定麥克風(fēng)輸入信號(聲音收集信號)的增益的最大值，因此
專利參考參考1中所示的回聲消除器具有聲音收集信號動態(tài)范圍變小的問題。 而且，因?yàn)榉糯髶P(yáng)聲器信號，回聲也被放大，因此專利參考文獻(xiàn)2所示的回聲消除
器也有聲音收集信號的動態(tài)范圍變小的問題。也就是，當(dāng)從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音的反饋所引
起的回聲比本來要收集聲音的談話者的講話聲音大時(shí)，不能充分地獲得談話者的聲音的動
態(tài)范圍。 —般地，浮點(diǎn)DSP(數(shù)字信號處理)比定點(diǎn)DSP(數(shù)字信號處理)有更寬的可表示 的數(shù)據(jù)的范圍和更高的制造成本。因此，還有人預(yù)期通過使用浮點(diǎn)形式的信號執(zhí)行濾波處 理來作為擴(kuò)大聲音收集信號的動態(tài)范圍的方法。然而，回聲消除器的計(jì)算需要大量的內(nèi)存。 而且，具有大量內(nèi)存的浮點(diǎn)DSP很貴，并且當(dāng)用浮點(diǎn)形式信號執(zhí)行處理時(shí)，也存在比使用定 點(diǎn)形式的信號的情況增加制造成本的問題。 因此，本發(fā)明的目的是提供一種回聲消除器，其能夠在降低成本增加的同時(shí)，比用
定點(diǎn)形式的信號執(zhí)行濾波處理的情況更有效地抑制回聲。 解決問題的手段 本發(fā)明的回聲消除器連接至聲音收集部分和聲音發(fā)射部分，并且包括用于減小回 聲的第一聲音處理部分和第二聲音處理部分，該回聲是在聲音收集部分中收集從聲音發(fā)射 部分發(fā)出的聲音而產(chǎn)生的。聲音收集部分收集周圍的聲音并且產(chǎn)生聲音收集信號。聲音發(fā) 射部分基于聲音發(fā)送信號來發(fā)射聲音。第一聲音處理部分具有第一濾波處理部分、第一算術(shù)處理部分、和第一變換部分。第一濾波處理部分基于聲音發(fā)射信號生成浮點(diǎn)形式的偽回 聲信號。第一算術(shù)處理部分從浮點(diǎn)形式的聲音收集信號中減去浮點(diǎn)形式的偽回聲信號，以 生產(chǎn)第一校正信號。第一變換部分將從第一算術(shù)處理部分輸出的浮點(diǎn)形式的第一校正信號 變換成定點(diǎn)形式的第一校正信號，并且調(diào)整變換后的浮點(diǎn)形式的第一校正信號的增益。第 二聲音處理部分具有第二濾波處理部分和第二算術(shù)處理部分。第二濾波處理部分基于聲音 發(fā)射信號生成定點(diǎn)形式的偽回聲信號。第二算術(shù)處理部分從定點(diǎn)形式的第一校正信號中減 去定點(diǎn)形式的偽回聲信號，以生成輸出聲音信號。 在該配置中，從聲音收集信號中減去浮點(diǎn)形式的偽回聲信號，并且生成第一校正 信號。然后，進(jìn)一步從定點(diǎn)形式的第一校正信號中減去定點(diǎn)形式的偽回聲信號。因此，聲音 收集信號可以在聲音收集信號被浮點(diǎn)形式的偽回聲信號校正后，進(jìn)一步被定點(diǎn)形式的偽回 聲信號校正。在這種情況下，其回聲分量通過第一聲音處理部分被抑制到一定程度的浮點(diǎn) 形式的信號被輸入到浮點(diǎn)形式的第二聲音處理部分。結(jié)果，浮點(diǎn)形式的第二聲學(xué)處理部分 對比原始的定點(diǎn)形式的聲音收集信號具有更高比例的目標(biāo)聲音分量的信號進(jìn)行了回聲消 除。因此，目標(biāo)聲音分量的動態(tài)范圍被擴(kuò)大，從而提高了回聲消除的精確度。
在該配置中，第二濾波處理部分將用于濾波計(jì)算的第二系數(shù)信息輸出到第一聲音 處理部分。第一聲音處理部分進(jìn)一步具有用來基于第二系數(shù)信息計(jì)算第一系數(shù)信息的系數(shù) 計(jì)算部分。第一濾波處理部分可以通過使用第一系數(shù)信息來校正濾波系數(shù)，以生成浮點(diǎn)形 式的偽回聲信號。因此，第一聲音處理部分能夠通過使用基于第二系數(shù)信息計(jì)算出的第一 系數(shù)信息來校正濾波系數(shù)，并且生成浮點(diǎn)形式的偽回聲信號。 另外，第一聲學(xué)處理部分可以進(jìn)一步具有第二變換部分和第三變換部分。第二變 換部分將從第二濾波處理部分輸出的第二系數(shù)信息變換成浮點(diǎn)形式的第二系數(shù)信息并且 調(diào)整變換后的浮點(diǎn)形式的第二系數(shù)信息的增益，并且將調(diào)整后的第二系數(shù)信息輸出到系數(shù) 計(jì)算部分。第三變換部分調(diào)整來自第二算術(shù)處理部分的輸出聲音信號的增益。當(dāng)?shù)谝蛔儞Q 部分、第二變換部分和第三變換部分中的增益的值分別被設(shè)置為A、B和C時(shí)，滿足公式(1) 的關(guān)系。 (1. 0/A) = B = C......(1) 在該配置中，當(dāng)輸入到第二聲學(xué)處理部分的第一校正信號被放大增益A時(shí)，第二 聲學(xué)處理部分基于放大的信號計(jì)算第二系數(shù)信息或者輸出聲音信號。然而，放大的信號是 原始聲音收集信號被放大增益A的信號，因此當(dāng)信號被如實(shí)輸出或者反饋到第一聲學(xué)處理 部分時(shí)，不能執(zhí)行與原始聲音收集信號的電平相適應(yīng)的處理。因此，通過將從第二聲學(xué)處理 部分輸出的信號乘以為增益A的倒數(shù)的B和C，可以執(zhí)行與原始聲音收集信號的電平相適應(yīng) 的處理。 此外，在該配置中，回聲消除器可以進(jìn)一步包括監(jiān)視部分，該監(jiān)視部分用來監(jiān)視包 含在第二系數(shù)信息中的數(shù)值。當(dāng)所述數(shù)值比一個(gè)預(yù)定閾值小時(shí)，監(jiān)視部分增大第一變換部 分的增益。在該配置中，當(dāng)包含在第二系數(shù)信息中的值變?yōu)樾∮谒鲱A(yù)定閾值時(shí)，增大第 一變換部分的增益，也就是，改善了浮點(diǎn)形式的回聲消除。因此，具有高比率目標(biāo)聲音信號 (諸如我自己設(shè)備側(cè)的講話人的生成聲音)的第一校正信號通過第二聲學(xué)處理部分進(jìn)行處 理。 而且，第一聲學(xué)處理部分可以進(jìn)一步包含松弛算術(shù)處理部分。在第二系數(shù)信息的
4每一預(yù)定時(shí)間的變化量超過預(yù)設(shè)的上限值時(shí)，松弛算術(shù)處理部分平滑第二系數(shù)信息，并且 將第二系數(shù)信息輸出到系數(shù)算術(shù)部分。這里，預(yù)設(shè)的上限值基于其中能夠穩(wěn)定執(zhí)行第一濾 波處理部分中的濾波處理的變化量來設(shè)置。因此，在第二系數(shù)信息的每一預(yù)定時(shí)間的變化 量超過預(yù)設(shè)的上限值時(shí)，通過平滑和逐漸改變第二系數(shù)信息的變化量，可以避免濾波處理 的不穩(wěn)定。 而且，回聲消除器可以進(jìn)一步具有增益控制部分，其用來調(diào)整聲音發(fā)射信號的增 益。因此，可以避免聲音發(fā)射部分的聲音的音量突然增大和聲音收集信號溢出的情況。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)本發(fā)明，能夠以低成本構(gòu)造一種甚至在回聲比談話者的生成聲音大的情況下 通過擴(kuò)大聲音收集信號的動態(tài)范圍來有效抑制回聲的回聲消除器。


圖1是示出回聲消除器的結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖2是示出圖1中所示的定點(diǎn)DSP部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖3是示出回聲的信號和包含在圖1所示的SI中的聲音收集信號中的談話者聲 音信號的一個(gè)示例的示意圖。 圖4是示出回聲的信號和包含在圖1所示的S2中的第一校正信號中的談話者聲 音信號的一個(gè)示例的示意圖。 圖5是示出回聲的信號和包含在圖1所示的S3中的信號中的談話者聲音信號的 一個(gè)示例的示意圖。 圖6是示出回聲的信號和包含在圖1所示的S4中的聲音信號中的談話者聲音信 號的一個(gè)示例的示意圖。參考數(shù)字和標(biāo)號的描述
1回聲消除器2AA/D轉(zhuǎn)換器2麥克風(fēng)3AD/A轉(zhuǎn)換器3揚(yáng)聲器10浮點(diǎn)DSP部分11增益控制部分12FIR濾波處理部分13FIR系數(shù)部分14加法器(第一算術(shù)處理部分)15松弛算術(shù)處理部分16第一變換部分17第二變換部分18信號變換部分19第三變換部分20定點(diǎn)DSP部分
21 FIR濾波處理部分 22加法器(第二算術(shù)處理部分) 30監(jiān)視部分
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖來描述作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的回聲消除器1。回聲消除器1 通過驅(qū)動安裝在會議系統(tǒng)中的微型計(jì)算機(jī)來形成。 圖1是示出回聲消除器1的整體配置的示意圖。圖2是包含于圖1中的定點(diǎn)DSP 部分20的結(jié)構(gòu)的示意圖。 在圖1中，回聲消除器1包括浮點(diǎn)DSP部分10、增益控制部分11、定點(diǎn)DSP部分20 和監(jiān)視部分30，并且消除來自聲音收集信號中的回聲。此外，在根據(jù)本實(shí)施例的回聲消除器 1中，給出并描述了布置在浮點(diǎn)DSP部分10中的監(jiān)視部分30的示例。然而，本發(fā)明并不局 限于該示例。比如，監(jiān)視部分30可以布置在浮點(diǎn)DSP部分10以外的其他位置上。
麥克風(fēng)2收集其周圍的聲音并且生成聲音收集信號，即所謂的近端信號，并且將 該信號輸出到A/D轉(zhuǎn)換器2A。 A/D轉(zhuǎn)換器2A將來自麥克風(fēng)2的聲音收集信號(模擬信號) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并將該數(shù)字信號輸出到加法器(第一算術(shù)處理部分)14。
揚(yáng)聲器3基于遠(yuǎn)端信號發(fā)出聲音。在這里，遠(yuǎn)端信號是從輸入-輸出接口 1/F(未 顯示)輸入到回聲消除器1的數(shù)字信號。然后，該遠(yuǎn)端信號通過回聲消除器1的增益控制 部分11 (以下將詳細(xì)描述)被D/A轉(zhuǎn)換器3A轉(zhuǎn)換成模擬信號，并且被輸出到揚(yáng)聲器3。
增益控制部分11調(diào)整來自輸入_輸出接口 I/F的遠(yuǎn)端信號的增益并且將該遠(yuǎn)端 信號輸出到D/A轉(zhuǎn)換器3A和信號變換部分18。因此，可以避免遠(yuǎn)端信號電平突然增大并且 從揚(yáng)聲器3發(fā)出的聲音的音量突然增大的情況。結(jié)果是，可以避免通過收集從揚(yáng)聲器3發(fā) 出到麥克風(fēng)2的聲音而產(chǎn)生的回聲突然增大以及聲音收集信號溢出(即，削波)的情況。
浮點(diǎn)DSP部分10具有FIR濾波處理部分12、FIR系數(shù)部分13、加法器(第一算術(shù) 處理部分)14、松弛算術(shù)處理部分15、第一變換部分16、第二變換部分17、信號變換部分18 和第三變換部分19，如圖1所示。浮點(diǎn)DSP部分10消除包含在浮點(diǎn)形式的聲音收集信號中 的回聲。此外，由FIR系數(shù)部分13、松弛算術(shù)處理部分15和第二變換部分17構(gòu)成的電路與 本發(fā)明的系數(shù)算術(shù)部分相對應(yīng)。 定點(diǎn)DSP部分20具有FIR濾波處理部分21和加法器(第二算術(shù)處理部分)22， 如圖1和圖2所示。定點(diǎn)DSP部分20消除其中在浮點(diǎn)DSP部分10中消除了回聲并且變換 成定點(diǎn)形式的信號的第一校正信號的回聲。因此，通過在浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn)DSP部分 20這兩個(gè)DSP部分中執(zhí)行聲音收集信號的回聲消除處理，可以有效地執(zhí)行回聲消除處理。
此外，在浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn)DSP部分20中，回聲被衰減，即被抑制了 10到 20dB。 信號變換部分18將從增益控制部分11輸入的遠(yuǎn)端信號輸出到FIR濾波處理部分 12和FIR濾波處理部分21。在這種情況下，信號變換部分18調(diào)整遠(yuǎn)端信號的增益，使得遠(yuǎn) 端信號的電平落在定點(diǎn)DSP部分20的可計(jì)算范圍內(nèi)。此外，信號變換部分18輸出浮點(diǎn)形 式和定點(diǎn)形式兩種形式的遠(yuǎn)端信號。 FIR濾波處理部分12使用保持在FIR系數(shù)部分13中的第一系數(shù)信息執(zhí)行濾波處理。FIR濾波處理部分12是濾波器，在這里，從信號變換部分18輸出的浮點(diǎn)形式的遠(yuǎn)端信 號被輸入給濾波處理函數(shù)，以生成浮點(diǎn)形式的偽回聲信號。 FIR系數(shù)部分13將第一系數(shù)信息作為在FIR濾波處理部分12的濾波處理中使用 的系數(shù)數(shù)據(jù)來保持。 這里，包含在第一系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的初始值被設(shè)置為0。第一系數(shù)信息的 每個(gè)系數(shù)基于第二系數(shù)信息來設(shè)置。也就是，F(xiàn)IR系數(shù)部分13使用基于通過第二變換部分 17和松弛算術(shù)處理部分15而輸入的第二系數(shù)信息的信號來計(jì)算第一系數(shù)信息。在該實(shí)施 例中，給出并描述將上述系數(shù)中的每個(gè)的所有初始值設(shè)置為O的示例。然而，本發(fā)明并不局 限于該示例。例如，初始值可以根據(jù)浮點(diǎn)DSP部分10的規(guī)格或者使用環(huán)境的條件等因素而 變化。同時(shí)，不必要對每個(gè)系數(shù)的所有初始值進(jìn)行匹配。 加法器14從浮點(diǎn)形式的聲音收集信號中減去浮點(diǎn)形式的偽回聲信號以生成第一 校正信號并且將第一校正信號輸出到第一變換部分16。 第一變換部分16將第一校正信號的形式變換成定點(diǎn)形式，而且基于監(jiān)視部分 30(下面詳述)所設(shè)置的增益量來調(diào)整第一校正信號的增益并將經(jīng)調(diào)整的第一校正信號輸 出到定點(diǎn)DSP部分20的加法器22 (如圖2)。 FIR濾波處理部分21是自適應(yīng)濾波處理部分，它將從信號變換部分18輸出的定點(diǎn) 形式的遠(yuǎn)端信號輸入給濾波處理函數(shù)，來生成定點(diǎn)形式的偽回聲信號。在這里，F(xiàn)IR濾波處 理部分21參考經(jīng)由加法器22的輸出聲音信號來更新用于濾波處理函數(shù)的第二系數(shù)信息。 而且，F(xiàn)IR濾波處理部分21將第二系數(shù)信息輸出到第二變換部分17。 第二變換部分17將第二系數(shù)信息變換成浮點(diǎn)形式的信號并且還根據(jù)第一變換部 分16的增益來調(diào)整該信號的增益，然后將調(diào)整后的信號輸出到松弛算術(shù)處理部分15。
加法器22從第一變換部分16輸出的定點(diǎn)形式的第一校正信號中減去從FIR濾波 處理部分21輸出的定點(diǎn)形式的偽回聲信號，以生成輸出聲音信號，并將輸出聲音信號輸出 到第三變換部分19。 第三變換部分19將定點(diǎn)形式的輸出聲音信號變換成浮點(diǎn)形式的輸出聲音信號， 還根據(jù)第一變換部分16的增益來調(diào)整輸出聲音信號的輸出增益，并且將調(diào)整后的輸出聲 音信號輸出到回聲抑制器(圖中未顯示)。回聲抑制器將所輸入的輸出聲音信號的增益衰 減大約20到30dB，然后將調(diào)整后的輸出聲音信號輸出到輸入-輸出I/F接口 (圖中未顯 示)。 另外，在該實(shí)施例中，給出并描述了通過回聲抑制器來衰減輸出聲音信號的增益 的示例。然而，本發(fā)明并不局限于此示例。當(dāng)包含在輸出聲音信號中的回聲能夠得到有效 衰減時(shí)沒有必要提供回聲抑制器。 而且，優(yōu)選地將聲音收集信號衰減40到50dB以便消除回聲，可是當(dāng)僅僅通過回聲 抑制器來衰減回聲時(shí)會引起聲音質(zhì)量的惡化。 另一方面，在回聲消除器1中，回聲通過浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn)DSP部分20被衰 減了 20到30dB，然后被輸入到回聲抑制器，因此還能獲得抑制聲音質(zhì)量的惡化的效果。
文中的第一變換部分16、第二變換部分17和第三變換部分19中的增益調(diào)整隨后 會具體描述。 當(dāng)?shù)谝蛔儞Q部分16、第二變換部分17和第三變換部分19中的增益的值被分別設(shè)置為A、B和C時(shí)，每個(gè)增益的增減值滿足公式(1)的關(guān)系。
(1. 0/A) = B = C......(1) 因此，可以使從加法器14輸出到第一變換部分16的第一校正信號(如圖1所示 的S2)中的增益大小和通過第三變換部分19從浮點(diǎn)DSP部分20輸出的輸出聲音信號的增 益大小相等。而且，在將第二系數(shù)信息輸出到松弛算術(shù)處理部分15的情況下，第二變換部 分17的增益降低，降低的大小等于第一變換部分16中增加的增益的大小。因此，可以設(shè)置 其中給予第一變換部分16中的第一校正信號的增益的影響被消除的第二系數(shù)信息。
當(dāng)包含在從第二變換部分17輸出的第二系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的每一預(yù)定時(shí)間 單元的變化量超過預(yù)設(shè)的上限值時(shí)，松弛算術(shù)處理部分15平滑上述的每個(gè)系數(shù)，然后將每 個(gè)系數(shù)輸出到FIR系數(shù)部分13。 而且，當(dāng)?shù)诙禂?shù)信息被直接從第二變換部分17輸入到FIR系數(shù)部分13，而沒有 松弛算術(shù)處理部分15介入時(shí)，包含在第二系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的時(shí)間變化率在FIR濾波 處理部分12中的濾波處理過程中可能太大。也就是，上述的每個(gè)系數(shù)隨時(shí)間的變化的非線 性會太大。 當(dāng)?shù)谝幌禂?shù)信息的非線性太大時(shí)，可能會導(dǎo)致在浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn)DSP部分 20中的回聲消除處理的不穩(wěn)定，也就是，系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 因此，當(dāng)包含在從第二變換部分17輸出的第二系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)隨時(shí)間的 變化大于預(yù)定變換量時(shí)，松弛算術(shù)處理部分15平滑上述每個(gè)系數(shù)并松弛隨時(shí)間的變化。這 樣，可以避免回聲消除處理的不穩(wěn)定。 監(jiān)視部分30監(jiān)視包含在由第二濾波處理部分21所計(jì)算出的第二系數(shù)信息中的每 個(gè)系數(shù)的大小。然后，當(dāng)包含在第二系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的大小變得比預(yù)定閾值小時(shí)，監(jiān) 視部分30增大第一變換部分16中的增益的量。 此外，參考輸出聲音信號每隔預(yù)定時(shí)間更新第二系數(shù)信息，并且基于第二系數(shù)信 息同樣地更新第一系數(shù)信息。 更具體地講，包含在第一系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的初始值在浮點(diǎn)DSP部分10和定 點(diǎn)DSP部分20開始回聲消除處理時(shí)被設(shè)置為0。作為該示例的結(jié)果，不在浮點(diǎn)DSP部分10 中執(zhí)行回聲消除處理，而僅在位于信號處理的下游側(cè)的定點(diǎn)DSP部分20中執(zhí)行回聲消除處理。 然后，當(dāng)執(zhí)行FIR濾波處理部分21中的回聲消除處理時(shí)，通過將基于第二系數(shù)信 息計(jì)算出的信息(即，通過將第二系數(shù)信息與松弛算術(shù)處理部分15和第二變換部分17的 系數(shù)相乘而獲得的值)增加到FIR系數(shù)部分13中的第一系數(shù)信息來更新第一系數(shù)信息。更 新后的第一系數(shù)信息被輸入到FIR濾波處理部分12，然后FIR濾波處理部分12使用第一系 數(shù)信息來執(zhí)行濾波處理。因此，在FIR濾波處理部分12中產(chǎn)生浮點(diǎn)形式的偽回聲信號，并 且還在浮點(diǎn)DSP部分10中執(zhí)行回聲消除處理。 包含在從浮點(diǎn)DSP部分10輸出到定點(diǎn)DSP部分20的第一校正信號中的回聲分量 通過在浮點(diǎn)DSP部分10中的回聲消除處理而得到降低。因此，浮點(diǎn)DSP部分10中的回聲 消除處理基于定點(diǎn)DSP部分20中的回聲消除處理的結(jié)果被更新為更優(yōu)化的處理，并且回聲 消除處理的精確度隨著處理時(shí)間得到提高。更具體地講，隨著處理時(shí)間流逝，包含在第二系 數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的值隨著輸出聲音信號中包含的回聲信號份量減少而變小。
當(dāng)包含在第二系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的大小降低到低于預(yù)定閾值時(shí)，監(jiān)視部分30 將增加到第一變換部分16中的第一校正信號的增益大小增加一預(yù)定值。在這種情況下， 包含在第二系數(shù)信息中的每個(gè)系數(shù)的值暫時(shí)增加，但是當(dāng)處理時(shí)間進(jìn)一步流逝時(shí)，回聲信 號分量進(jìn)一步降低，使得上述的每個(gè)系數(shù)再次降低。因此，通過在浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn) DSP部分20中重復(fù)執(zhí)行一系列回聲消除處理，能夠以高精確度消除包含在輸出聲音信號中 的回聲信號分量。 當(dāng)進(jìn)一步重復(fù)執(zhí)行回聲消除處理時(shí)，包含在第一校正信號中的回聲信號在某一時(shí) 間點(diǎn)變得比本來收集的聲音的信號(例如，談話者說話信號)小。因此，當(dāng)回聲信號降到低 于談話者說話聲時(shí)，第一變換部分16的增益的增加的量能夠基于談話者說話聲音水平來 決定。因此，比如，談話者說話聲音可以被放大到定點(diǎn)DSP部分20的整個(gè)動態(tài)范圍。
因此，能夠以低成本構(gòu)造回聲消除器，該回聲消除器甚至在回聲大于談話者說話 聲音的環(huán)境中也能通過擴(kuò)大目標(biāo)談話者說話聲音的動態(tài)范圍來有效地衰減回聲。
通過上述處理，信號波形(聲壓值)在浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn)DSP部分20中的 回聲消除處理過程中的變化通過如下的圖3到圖6來描述。 圖3是表示回聲信號和在已經(jīng)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器2A的聲音收集信號被輸入到加法 器14之前的聲音收集信號(見圖1的Sl)中包含的談話者的聲音信號隨時(shí)間變化的一個(gè) 示例的示意圖。圖4是示出回聲信號和包含在從加法器14輸出到第一變換部分16的第一 校正信號(見圖1的S2)中的談話者的聲音信號的示意圖。圖5是示出回聲信號和在從第 一變換部分16輸出到定點(diǎn)DSP部分20的信號(見圖1的S3)中包含的談話者的聲音信號 的示意圖。圖6是示出回聲信號和在從加法器22輸出到第三變換部分19的聲音信號(見 圖1的S4)中包含的談話者的聲音信號的示意圖。此外，S1和S2中的信號是32位的浮點(diǎn) 形式的信號，該32位由1位符號部分，8位指數(shù)部分，23位尾數(shù)部分形成。因此，圖3和圖 4所示的信號波形顯示了尾數(shù)部分的數(shù)值。而且，S3和S4中的信號是32位定點(diǎn)形式的信 號，該32位由包含1位符號部分的±16位組成。 在加法器14中，用從A/D轉(zhuǎn)換器2A輸出的聲音收集信號減去由FIR濾波處理部 分12生成的偽回聲信號，并且產(chǎn)生了第一校正信號，在該第一校正信號中從圖3所示的回 聲信號被降低(抑制)到圖4所示的回聲信號的電平。 接下來，在第一變換部分16中，第一校正信號的增益被放大，因此能夠正確地執(zhí)
行定點(diǎn)DSP部分20中的信號處理(見圖5)。因此，在定點(diǎn)DSP部分20中的信號處理過程
中，能夠在防止溢出發(fā)生的同時(shí)，通過有效使用動態(tài)范圍來執(zhí)行信號處理。 而且，在加法器22中，用從第一變換部分16輸出的定點(diǎn)形式的信號減去在FIR濾
波處理部分21中生成的偽回聲信號，并且生成輸出聲音信號(見圖6)。 最后，生成的輸出聲音信號被回聲抑制器(未顯示)衰減，并且被輸出到輸入-輸
出1/F接口 (未顯示)。 通過如上所述的在通過浮點(diǎn)DSP部分10執(zhí)行回聲消除之后，通過定點(diǎn)DSP部分20 進(jìn)一步執(zhí)行回聲消除，能夠比僅僅使用浮點(diǎn)DSP部分20執(zhí)行回聲消除的情況更有效地執(zhí)行 回聲消除。在這種情況下，預(yù)先通過浮點(diǎn)DSP部分10執(zhí)行回聲消除，并且根據(jù)浮點(diǎn)DSP部 分20的動態(tài)范圍來調(diào)整輸入到定點(diǎn)DSP部分20的信號的增益，因此，能夠更有效地利用定 點(diǎn)DSP部分20來進(jìn)行回聲消除處理。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)精確度更高的回聲消除。而且，有人
9預(yù)期通過包含浮點(diǎn)DSP和定點(diǎn)DSP的函數(shù)的浮點(diǎn)DSP來執(zhí)行這種處理，但是浮點(diǎn)DSP的成 本變得較高，所以通過使用本實(shí)施例的配置可以降低成本。 此外，上述實(shí)施例的解釋無論從哪一點(diǎn)來看都是說明性的，應(yīng)當(dāng)視作是非限制性 的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求示出，而不是上述實(shí)施例。進(jìn)一步，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)包含所 有在相當(dāng)于權(quán)利要求書的范圍和意義內(nèi)的變化。 本發(fā)明基于在2007年7月26日提交的日本專利申請(專利申請第2007-194612 號)和2008年6月25日提交的日本專利申請(專利申請第2008-165651號)，并且這些專 利申請的內(nèi)容在這里以弓I文方式并入。
權(quán)利要求
一種回聲消除器，其連接至聲音收集部分和聲音發(fā)射部分，所述聲音收集部分用于收集周圍的聲音和產(chǎn)生聲音收集信號，所述聲音發(fā)射部分用于基于聲音發(fā)射信號來發(fā)射聲音，所述回聲消除器包括第一聲音處理部分和第二聲音處理部分，第一聲音處理部分和第二聲音處理部分用來減小由在聲音收集部分中對從聲音發(fā)射部分發(fā)射出來的聲音進(jìn)行收集所引起的回聲；其中，第一聲音處理部分包括第一濾波處理部分，用來基于聲音發(fā)射信號產(chǎn)生浮點(diǎn)形式的偽回聲信號；第一算術(shù)處理部分，用來從以浮點(diǎn)形式輸入的聲音收集信號中減去浮點(diǎn)形式的偽回聲信號，以產(chǎn)生第一校正信號；以及第一變換部分，用來將從第一算術(shù)處理部分輸出的浮點(diǎn)形式的第一校正信號變換成定點(diǎn)形式的第一校正信號，并且調(diào)整經(jīng)變換的定點(diǎn)形式的第一校正信號的增益；其中，第二聲音處理部分包括第二濾波處理部分，用來基于聲音發(fā)射信號來產(chǎn)生定點(diǎn)形式的偽回聲信號；第二算術(shù)處理部分，用來從定點(diǎn)形式的第一校正信號中減去定點(diǎn)形式的偽回聲信號，以產(chǎn)生輸出聲音信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回聲消除器，其中，第二濾波處理部分將濾波計(jì)算中使用的 第二系數(shù)信息輸出到第一聲音處理部分；其中，第一聲音處理部分還包括系數(shù)計(jì)算部分，所述系數(shù)計(jì)算部分基于第二系數(shù)信息 來計(jì)算第一系數(shù)信息；其中，第一濾波處理部分通過第一系數(shù)信息來校正濾波系數(shù)以產(chǎn)生浮點(diǎn)形式的偽回聲 信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的回聲消除器，其中，第一聲音處理部分還包括 第二變換部分，用來將從第二濾波處理部分輸出的第二系數(shù)信息變換成浮點(diǎn)形式的第二系數(shù)信息、調(diào)整經(jīng)變換的浮點(diǎn)形式的第二系數(shù)信息的增益、以及將調(diào)整后的第二系數(shù)信息輸出到系數(shù)計(jì)算部分；第三變換部分，用來調(diào)整來自第二算術(shù)處理部分的輸出聲音信號的增益；以及其中，當(dāng)?shù)谝蛔儞Q部分、第二變換部分和第三變換部分中的增益的值分別被設(shè)置為A、B和C時(shí)，滿足公式(1)的關(guān)系，<formula>formula see original document page 2</formula>
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除器，還包括用來監(jiān)視包含在第二系數(shù)信息中的數(shù)值 的監(jiān)視部分，其中，當(dāng)所述數(shù)值變?yōu)樾∮谝粋€(gè)預(yù)定閾值時(shí)，所述監(jiān)視部分增大第一變換部分的增益。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2到4中的任何一項(xiàng)所述的回聲消除器，其中，第一聲音處理部分還包 括松弛算術(shù)處理部分，當(dāng)?shù)诙禂?shù)信息的每一預(yù)定時(shí)間的變化量超過預(yù)先設(shè)置的上限值， 所述松弛算術(shù)處理部分用來平滑第二系數(shù)信息并且將平滑后的第二系數(shù)信息輸出到系數(shù) 計(jì)算部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項(xiàng)所述的回聲消除器，還包括用來調(diào)整聲音發(fā)射信 號的增益的增益控制部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種回聲消除器，其能夠比通過定點(diǎn)形式的信號進(jìn)行濾波處理的情況更有效地抑制回聲，同時(shí)能夠抑制成本的增加?；芈曄?包括浮點(diǎn)DSP部分10和定點(diǎn)DSP部分20。浮點(diǎn)DSP部分10具有FIR濾波處理部分12、加法器14和第一變換部分16。FIR濾波處理部分12產(chǎn)生浮點(diǎn)形式的偽回聲信號，而加法器14從聲音收集信號中減去偽回聲信號并且產(chǎn)生第一校正信號。第一變換部分16將第一校正信號變換成定點(diǎn)形式的第一校正信號并且調(diào)整第一校正信號的增益。定點(diǎn)DSP部分20具有FIR濾波處理部分21和加法器22。FIR濾波處理部分21產(chǎn)生定點(diǎn)形式的偽回聲信號，而加法器22從變換為定點(diǎn)形式的第一校正信號中減去偽回聲信號并且產(chǎn)生輸出信號。
文檔編號H04R3/02GK101765982SQ20088010051
公開日2010年6月30日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者田中良 申請人:雅馬哈株式會社