多通道回声消除与噪声抑制的制作方法
【专利说明】
[0001] 巧关申请案
[0002] 本申请案设及2013年5月03日申请的第61/819, 423号美国临时专利申请案"多 通道回声消除与噪声抑制（MULTI-CHANNELECHOCANCELLATIONANDNOISESUPPRESSION)" 且主张其优先权。
技术领域
[0003] 本发明大体上设及电子装置。更具体来说，本发明设及多通道回声消除与噪声抑 制。
【背景技术】
[0004] 电子装置（蜂窝式电话、无线调制解调器、计算机、数字音乐播放器、全球定位系 统单元、个人数字助理、游戏装置等）已变为日常生活的一部分。小计算装置现在置于从汽 车到房锁的所有事物中。电子装置的复杂度在过去数年来已急剧增加。例如，许多电子装 置具有帮助控制装置的一或多个处理器，W及用W支持处理器及装置的其它部分的一定数 目的数字电路。 阳〇化]无线通信系统经广泛部署W提供各种类型的通信内容，例如，话音、视频、数据等 等。运些系统可为能够支持多个通信装置与一或多个基站的同时通信的多址系统。
[0006] 为了提高无线通信系统中的通话质量，通信装置可使用各种信号处理技术。运些 技术可尝试在消除不想要的声音的同时重建/保存说话者的话音。因此，可通过用于多通 道回声消除与噪声抑制的系统和方法实现益处。
【发明内容】
[0007] 描述一种用于多通道回声消除与噪声抑制的方法。选择用于非线性回声消除的多 个回声估计中的一者。基于回声到达方向值OA)而对噪声受抑制的信号执行回声陷波掩蔽 W产生回声受抑制的信号。至少部分基于所述选定的回声估计而对回声受抑制的信号执行 非线性回声消除。
[0008] 多个回声估计中的一者可为经空间处理的回声估计、主要麦克风回声估计及辅助 麦克风回声估计中的一者。选择多个回声估计中的一者可包含选择多个回声估计的最大 值。所述选择多个回声估计中的一者可包含组合多个回声估计W产生所述选定的回声估 计。
[0009] 回声陷波掩蔽可包含基于语音可能性及回声DOA而确定掩蔽增益。回声陷波掩蔽 还可包含将掩蔽增益应用到噪声受抑制的信号W产生回声受抑制的信号。
[0010] 执行非线性回声消除可包含基于所述选定的回声估计及回声受抑制的信号而使 用回声的非线性模型。
[0011] 还描述用于多通道回声消除与噪声抑制的计算机程序产品。所述计算机程序产品 包含具有在其上的指令的非暂时性计算机可读媒体。所述指令包含致使通信装置选择多个 回声估计中的一者W用于非线性回声消除的代码。所述指令还包含用于致使所述通信装置 基于回声DOA对噪声受抑制的信号执行回声陷波掩蔽W产生回声受抑制的信号的代码。所 述指令进一步包含用于致使所述通信装置至少部分基于所述选定的回声估计对所述回声 受抑制的信号执行非线性回声消除的代码。
[0012] 可通过致使所述通信装置抑制至少两个麦克风通道的线性回声消除的输出中的 噪声而产生所述噪声受抑制的信号。所述线性回声消除可包含从主要麦克风通道减去主要 麦克风回声估计。所述线性回声消除还可包含从辅助麦克风通道减去辅助麦克风回声估 计。
[0013] 所述计算机程序产品可进一步包含用于致使所述通信装置对主要麦克风回声估 计及辅助麦克风回声估计进行空间处理W产生经空间处理的回声估计的代码。所述空间 处理可复制通过致使所述通信装置抑制所述线性回声消除的输出中的噪声而执行的空间 处理。可在所述线性回声消除期间确定所述主要麦克风回声估计及所述辅助麦克风回声估 计。
[0014] 所述用于致使所述通信装置确定所述主要麦克风回声估计及所述辅助麦克风回 声估计的代码可包含用于致使所述通信装置对用于主要麦克风及辅助麦克风的声学回声 消除器（AEC)过滤器中的房间响应模型化的代码。可基于用于主要麦克风的房间响应而确 定所述主要麦克风回声估计。可基于用于所述辅助麦克风的所述房间响应而确定所述第二 麦克风回声估计。
[0015] 还描述用于多通道回声消除与噪声抑制的通信装置。所述通信装置包含处理器、 与处理器进行电子通信的存储器W及存储在存储器中的指令。所述指令可执行W选择用于 非线性回声消除的多个回声估计中的一者。所述指令还可执行W基于回声到达方向值OA) 而对噪声受抑制的信号执行回声陷波掩蔽W产生回声受抑制的信号。所述指令进一步可执 行W至少部分基于所述选定的回声估计对所述回声受抑制的信号执行非线性回声消除。
[0016] 所述可执行W执行回声陷波掩蔽的指令可进一步基于远端语音的指示。可基于一 或多个麦克风及一或多个扩音器的位置而确定回声D0A。可在校准阶段期间确定回声D0A。 当检测远端活动性时可实时地确定回声D0A。
[0017] 所述可执行W执行回声陷波掩蔽的指令可包含可执行W基于语音可能性及回声 DOA而确定掩蔽增益的指令。所述可执行W执行回声陷波掩蔽的指令还可包含可执行W将 所述掩蔽增益应用到所述噪声受抑制的信号W产生所述回声受抑制的信号的指令。
[0018] 所述可执行W确定所述掩蔽增益的指令可包含可执行W应用基于所述回声DOA 而定位的掩蔽窗口的指令。所述可执行W确定所述掩蔽增益的指令还可包含可执行W确定 抑制所述掩蔽窗口内的所述噪声受抑制的信号的量的指令。
[0019] 还描述用于多通道回声消除与噪声抑制的通信装置。所述通信装置可包含用于为 了非线性回声消除选择多个回声估计中的一者的装置。所述通信装置还可包含用于基于回 声DOA对噪声受抑制的信号执行回声陷波掩蔽W产生回声受抑制的信号的装置。所述通信 装置可进一步包含用于至少部分基于所述选定的回声估计对所述回声受抑制的信号执行 非线性回声消除的装置。
【附图说明】
[0020] 图I是说明具有多通道回声消除与噪声抑制模块的通信装置的框图；
[0021] 图IA图示由处理器实施的图1的系统内的一些组件；
[0022] 图2是说明多通道回声消除与噪声抑制模块的一个配置的框图；
[0023] 图3为说明用于多通道回声消除与噪声抑制的方法的流程图；
[0024] 图4是经配置W用于多通道回声消除与噪声抑制的全频带回声后处理器的框图；
[0025] 图5是回声陷波掩蔽模块的一个配置的框图；
[0026] 图6是回声陷波掩蔽模块的另一配置的框图；
[0027] 图7是描绘回声陷波掩蔽的一个配置的图表；及
[0028] 图8说明可包含在电子装置/无线装置内的某些组件。
【具体实施方式】
[0029] 信号增强、回声消除巧C)及噪声抑制（N巧可W用于恶劣的声音环境中。由于移动 电话及蓝牙耳机在家庭或办公室环境外部广泛使用，所W背景噪声可相当大。由于当耳机/ 手持机越来越小时麦克风与扩音器之间的距离缩小，所W声学回声拾取变得更加苛刻。此 夕F，归因于耳机/手持机装置中的小尺寸的扩音器，声学回声可为非线性的。因此，可使用 非线性回声处理器来抑制残余回声且给予用户令人愉快的全双工体验。除EC之外的回声 抑制方法可削弱全双工通信，且因此可仅作为补充性量度为可接受的。
[0030] 在其中声音回声是来自不合意的空间方向的情况下，噪声抑制模块可提供某一回 声抑制。例如，噪声抑制模块可基于空间方向性而提供0到15分贝（地）的回声抑制。在 电话会议或汽车电话环境中，可使用单人讲话期间的至少40地的回声衰减及双端通话期 间的30地的回声衰减。可使用显式回声消除器实现此衰减。此外，可能需要麦克风阵列W 良好的信噪比拾取所要的讲话者且提供信号增强，甚至当所要的讲话者与回声源相比相对 远地定位时也如此。因此，为了此电话会议装置实现高效及令人愉快的全双工交谈，可W提 高多麦克风回声消除噪声抑制系统的整体性能的方式使用及组合声学回波抵消及麦克风 阵列。回声消除及噪声抑制功能性的可互操作性及集成可帮助实现优异性能。
[0031] 图1是说明具有多通道回声消除与噪声抑制模块106的通信装置102的框图。通 信装置102可包含从一或多个源（例如，扩音器108、背景噪声、来自一个扬声器/多个扬声 器的一个回声/多个回声（立体声/环绕声音）等）接收声音输入的主要麦克风104a及一 或多个辅助麦克风104b。麦克风104中的每一者可产生可彼此略微不同的音频的信号或通 道。在一个配置中，可存在产生音频的两个通道的两个麦克风1〇4(例如，主要麦克风104a 及辅助麦克风104b)，但可使用任何数目的麦克风104。麦克风104及扩音器108可使用额 外的模块（未图示）来将声学信号处理为数字音频且反之亦然。例如，通信装置102可包 含模/数转换器、数/模转换器、音频缓冲器、自动音量控制模块等。通信装置102还可包 含一个W上扩音器108。
[0032] 如本文所使用，术语"通信装置"是指可用于接收、在外部播放及/或优化去往及 来自用户的音频的电子装置。通信装置102的实例包含电话、扬声器电话、蜂窝式电话、个 人数字助理（PDA)、手持式装置、无线调制解调器、膝上型计算机、个人计算机等。通信装置 102可替代地被称作接入终端、移动终端、移动台、远程站、用户终端、终端、订户单元、订户 台、移动装置、无线装置、无线通信装置、用户设备扣巧或某一其它类似术语。
[0033] 通信装置102还可包含分析模块110及合成模块112W分别解构及重构音频信 号。此可允许本文中论述的其它模块处理音频（例如，执行回声消除及噪声抑制）。分析模 块110及合成模块112可指分别将宽带信号分解为子频带且将子频带重构为单一频带的有 限脉冲响应滤波器（FIR)组。
[0034] 回声消除巧C)及多麦克风噪声抑制（N巧（例如波束成形或掩蔽）可为两个相异 的信号处理概念，然而，它们的目标可聚集在声学回声方面。具体来说，线性回声消除可基 于参考信息从所要的信号减去回声估计，而噪声抑制可使用空间滤波盲目地移除麦克风信 号内的非所要的干扰（例如，回声）。因此，通信装置102可包含多通道回声消除与噪声抑 制模块106,其具有线性回声消除器（LEC) 114、噪声抑制器（N巧116及回声后处理器118。
[0035] 线性回声消除器114可针对从麦克风104接收的信号的选定频率执行线性回声消 除。在一个配置中，消除从主要麦克风104a接收的全频带频率的线性回声，同时仅针对辅 助（非主要）麦克风104b的一组低频带频率执行LEC。为辅助通道上的LEC选择的频率可 对应于噪声抑制器中的空间处理对其有效的频率范围。如本文中所使用，"主要麦克风"可 指最靠近用户的嘴的麦克风104a。所有非主要麦克风可被视为辅助麦克风104b。
[0036] 噪声抑制器116可基于来自空间处理器的噪声参考而执行空间处理及噪声抑制 后处理。换句话说，噪声抑制器116可基于空间滤波将回声衰减为非所要的干扰。
[0037] 回声后处理器118可通过衰减非线性回声而执行非线性回声后处理。回声后处理 器118还可执行非线性回声修剪及舒适噪声注入。回声后处理器118可包含回声陷波掩蔽 模块120。回声陷波掩蔽模块120可减小来自噪声抑制器116的噪声受抑制的信号中的回 声。回声陷波掩蔽模块120可基于回声到达方向值OA)及语音可能性信息而执行振幅抑制。 通过使用语音可能性信息，可抑制具有回声到达方向值OA)的高可能性的频段。
[0038] 偶尔，由噪声抑制器116使用的自适应空域处理将来自辅助麦克风104b的回声添 加到主要麦克风104a且回声后处理器118可无视于此。由于回声后处理器118无视于此 回声，所W回声后处理器118可不能够消除此添加的回声。当主要麦克风104a中开始存在 极少回声或不存在回声时，此残余回声对于收听者可为可感知的且非常讨厌的。<