一种跟踪回声时延的方法和装置的制造方法
【专利说明】一种跟踪回声时延的方法和装置 【技术领域】
[0001] 本发明涉及声音信号处理技术，尤其涉及一种跟踪回声时延的方法和装置。 【【背景技术】】
[0002] 设备自身扬声器发出的声音被称为回声，回声和说话人信号混杂在一起被麦克风 拾音后送入系统，会影响设备对说话人语音信号的响应。为了消除混杂在说话人语音信号 中的回声，需要使用回声消除技术，或称自动回声消除(Automatic Echo Cancellation，简 称AEC)。
[0003] 图1示出了利用ACE消除回声的系统结构示意图，如图1所示，其消除回声的基本原 理是:从系统中获取扬声器所发出回声的回声参考信号，利用该回声参考信号模拟从麦克 风输入的实际声音信号，完成回声消除。该回声消除技术在手机通话、电视电话会议系统里 已有广泛的应用。
[0004] 现有的手机、会议系统等设备为了实现高性能的回声消除，一般会采用定制的AEC 芯片，从硬件设计之初就会进行针对性的电路设计从而进行回声消除。采用定制的AEC芯 片，通过硬件设计消除回声的优点是，由于回声参考信号是通过硬件获取并传送给AEC处理 的，而由硬件获取信号具有实时稳定的特点，由此能够确保实时稳定的获取回声参考信号。
[0005] 对于已经具有成熟硬件设计的产品设备，要实现AEC功能，只能考虑在已有硬件架 构基础上，采用纯软件的方法进行回声消除。而使用软件获取信号会受到例如信号传输速 度、软件运行不稳定等多种因素的影响而导致获取和传输回声参考信号到AEC的过程中出 现延迟，这种延迟会造成较大的抖动而影响回声消除的准确性。 【
【发明内容】
】
[0006] 本发明提供了一种跟踪回声时延的方法和装置，以便于精确跟踪回声时延，为提 高回声消除性能的稳定性提供基础。
[0007] 具体技术方案如下：
[0008] 本发明提供了一种跟踪回声时延的方法，所述方法包括：
[0009] 获取回声参考信号和声音输入信号；
[0010] 利用回声参考信号和声音输入信号在当前帧的互相关函数的峰值，确定所述回声 参考信号在当前帧的回声时延。
[0011]根据本发明一优选实施例，该方法还包括:在确定所述回声参考信号在当前帧的 回声时延之前，依据回声参考信号的能量判断所述回声参考信号在当前帧是否存在回声， 如果存在回声，则继续执行确定所述回声参考信号在当前帧的回声时延的步骤;否则，取前 一帧的回声时延或者不做处理。
[0012] 根据本发明一优选实施例，所述依据回声参考信号的能量判断所述回声参考信号 在当前帧是否存在回声具体包括：
[0013] 从包含当前帧的所述回声参考信号的预定信号长度中采集多个时间点的信号能 量；
[0014] 将采集的信号能量的平均值与最小能量阈值进行比较，如果所述信号能量的平均 值大于或等于最小能量的阈值，则判断为存在回声，否则不存在回声；
[0015] 其中所述预定信号长度的取值与预设的最大时延有关。
[0016] 根据本发明一优选实施例，所述方法还包括:将所述当前帧的互相关函数中的时 域变量转换为频域变量，利用快速傅里叶变换确定所述互相关函数的峰值。
[0017] 根据本发明一优选实施例，所述方法还包括:对所述当前帧的互相关函数进行跟 踪滤波，利用跟踪滤波后的互相关函数，确定所述回声参考信号在当前帧的回声时延。
[0018] 根据本发明一优选实施例，对所述当前帧的互相关函数进行跟踪滤波具体包括：
[0019] 利用第一系数对当前帧的互相关函数进行滤波；
[0020] 利用第二系数对前一帧跟踪滤波后的互相关函数进行跟踪；
[0021] 结合所述利用第一系数滤波的结果以及利用第二系数跟踪的结果，得到所述跟踪 滤波后的互相关函数。
[0022] 根据本发明一优选实施例，所述方法还包括：
[0023] 对确定出的所述当前帧的回声时延进行误差分析；
[0024] 依据误差分析结果，对所述当前帧的回声时延进行跟踪滤波。
[0025] 根据本发明一优选实施例，依据误差分析结果，对所述当前帧的回声时延进行跟 踪滤波具体包括：
[0026] 利用第三系数对当前帧的回声时延进行滤波；
[0027] 利用第四系数对前一帧跟踪滤波后的回声时延进行跟踪；
[0028] 结合所述利用第三系数滤波的结果以及利用第四系数跟踪的结果，对所述当前帧 的回声时延进行跟踪滤波。
[0029] 根据本发明一优选实施例，依据误差分析结果，对所述当前帧的回声时延进行跟 踪滤波还包括：
[0030] 如果当前帧的回声时延的误差在误差范围以内，则通过增加第三系数的值以增加 跟踪的权重;否则通过减小第三系数的值以增加滤波的权重。
[0031] 根据本发明一优选实施例，对确定出的所述当前帧的回声时延进行误差分析具体 包括：
[0032] 获取当前帧之前的一个或多个帧的滤波后的回声时延并确定其均值和方差；
[0033] 确定当前帧的回声时延与均值之差的绝对值；
[0034] 如果所述绝对值小于等于误差阈值，则确定所述当前帧的回声时延的误差在误差 范围以内；
[0035] 否则，确定所述当前帧的回声时延的误差超过误差范围；
[0036] 其中所述误差阈值由所述方差确定。
[0037] 本发明还提供了一种跟踪回声时延的装置，所述装置包括：
[0038] 获取单元，用于获取回声参考信号和声音输入信号；
[0039] 回声时延确定单元，用于利用回声参考信号和声音输入信号在当前帧的互相关函 数的峰值，确定所述回声参考信号在当前帧的回声时延。
[0040] 根据本发明一优选实施例，所述装置还包括回声判断单元，所述回声判断单元用 于在确定所述回声参考信号在当前帧的回声时延之前，依据回声参考信号的能量判断所述 回声参考信号在当前帧是否存在回声；
[0041]如果存在回声，则触发所述回声时延确定单元继续执行确定所述回声参考信号在 当前帧的回声时延的操作；
[0042]否则，交由维护单元取前一帧的回声时延或者不做处理。
[0043] 根据本发明一优选实施例，所述回声判断单元具体执行如下操作：
[0044] 从包含当前帧的所述回声参考信号的预定信号长度中采集多个时间点的信号能 量；
[0045] 将采集的信号能量的平均值与最小能量阈值进行比较，如果所述信号能量的平均 值大于或等于最小能量的阈值，则判断为存在回声，否则不存在回声；
[0046] 其中所述预定信号长度的取值与预设的最大时延有关。
[0047]根据本发明一优选实施例，所述装置还包括互相关函数确定单元，用于利用快速 傅里叶变换将所述当前帧的互相关函数中的时域变量转换为频域变量，从而使回声时延确 定单元利用快速傅里叶变换确定的互相关函数的峰值来确定所述回声参考信号在当前帧 的回声时延。
[0048]根据本发明一优选实施例，所述装置还包括互相关函数跟踪滤波单元，用于对所 述当前帧的互相关函数进行跟踪滤波，以便所述回声时延确定单元利用跟踪滤波后的互相 关函数，确定所述回声参考信号在当前帧的回声时延。
[0049]根据本发明一优选实施例，所述互相关函数跟踪滤波单元具体执行如下操作：
[0050] 利用第一系数对当前帧的互相关函数进行滤波；
[0051] 利用第二系数对前一帧跟踪滤波后的互相关函数进行跟踪；
[0052] 结合所述利用第一系数滤波的结果以及利用第二系数跟踪的结果，得到所述跟踪 滤波后的互相关函数。
[0053]根据本发明一优选实施例，所述装置还包括：
[0054] 误差分析单元，用于对确定出的所述当前帧的回声时延进行误差分析；以及
[0055] 回声时延跟踪滤波单元，用于依据误差分析结果，对所述当前帧的回声时延进行 跟踪滤波。
[0056] 根据本发明一优选实施例，所述回声时延跟踪滤波单元具体执行如下操作：
[0057] 利用第三系数对当前帧的回声时延进行滤波；
[0058] 利用第四系数对前一帧跟踪滤波后的回声时延进行跟踪；
[0059] 结合所述利用第三系数滤波的结果以及利用第四系数跟踪的结果，对所述当前帧 的回声时延进行跟踪滤波。
[0060] 根据本发明一优选实施例，所述回声时延跟踪滤波单元还执行如下操作：
[0061] 如果当前帧的回声时延的误差在误差范围以内，则通过增加第三系数的值以增加 跟踪的权重;否则通过减小第三系数的值以增加滤波的权重。
[0062] 根据本发明一优选实施例，所述误差分析单元具体执行如下操作：