[發(fā)明專利]一種雙端發(fā)聲端檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610559746.5
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN107635082A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市有信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04M9/08
• 分類號: H04M9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙端發(fā)聲端檢測系統(tǒng)，屬于自動化設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在電話會議系統(tǒng)、車載電話和智能手機(jī)中，揚(yáng)聲器播放的聲音經(jīng)過多種路徑傳播后被麥克風(fēng)拾取又發(fā)回遠(yuǎn)端，這使得遠(yuǎn)端說話者能聽到自己的聲音，也即“聲學(xué)回聲”，回聲使遠(yuǎn)端用戶感覺不舒服。為了消除上述聲學(xué)回聲，提高通話質(zhì)量，上述設(shè)備都必須集成AEC。AEC的基本原理為：遠(yuǎn)端信號x(n)通過聲學(xué)回聲信道(也即回聲路徑)w(n)產(chǎn)生回聲信號y(n)，然后混合近端聲音v(n)得到近端麥克風(fēng)采集語音d(n)。通過使用自適應(yīng)濾波器來模擬信道w(n)，進(jìn)而得到回聲估計(jì)值最后將回聲估計(jì)值從麥克風(fēng)采集語音d(n)中去除，實(shí)現(xiàn)對回聲的去除。

在不存在近端語音的環(huán)境下，現(xiàn)有的自適應(yīng)濾波器，如LMS、NLMS、RLS等，均能或快或慢的達(dá)到穩(wěn)態(tài)收斂，消除絕大部分回聲。但在近端語音和遠(yuǎn)端語音同時存在時，即所謂的雙端講話模式，上述自適應(yīng)濾波器性能急劇惡化，甚至發(fā)散。因此，一般的AEC都會包括自適應(yīng)濾波和DTD兩個部分，DTD即是對當(dāng)前語音通話狀態(tài)進(jìn)行判定(近端講話、遠(yuǎn)端講話和雙端講話)。DTD判定的準(zhǔn)確性將直接決定AEC算法的優(yōu)劣。當(dāng)判定為近端講話狀態(tài)時，自適應(yīng)濾波器既不進(jìn)行濾波也不進(jìn)行系數(shù)更新；判定為雙端講話時，自適應(yīng)濾波器不進(jìn)行系數(shù)更新，但要進(jìn)行自適應(yīng)濾波；只有在遠(yuǎn)端語音狀態(tài)下，自適應(yīng)濾波器既要進(jìn)行濾波也有要進(jìn)行系數(shù)的更新。

目前，自適應(yīng)濾波算法越來越成熟，在時間復(fù)雜度和穩(wěn)態(tài)收斂速度之間已取得較好平衡，這使得DTD檢測問題成為制約AEC發(fā)展的瓶頸。當(dāng)前，DTD檢測方法比較多，我們可以將這些方法分為3類：基于能量的方法、基于語音信號相關(guān)度的方法以及雙濾波器法。

一、基于能量的檢測算法：該類算法主要通過計(jì)算短時能量的方法來確定是否存在近端語音信號，這其中涉及到兩種具體的實(shí)現(xiàn)方法：

1.基于能量對比的方法：該類方法中最經(jīng)典也是最重要的算法為傳統(tǒng)的Geigel算法。Geigel算法原理是將麥克風(fēng)信號和揚(yáng)聲器的聲音信號能量進(jìn)行比較。但是由于回聲延遲的存在以及信號能量的增加需要一定時間的緣故，因此算法把麥克風(fēng)信號同過去一段時間內(nèi)揚(yáng)聲器的聲音中的最大值進(jìn)行對比，而非與當(dāng)前時刻的揚(yáng)聲器信號對比，以此保證檢測的準(zhǔn)確性。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是計(jì)算量小，判決方式簡單。但是，Geigel算法的局限性是比較門限的設(shè)定比較粗糙，難以普適于回聲路徑變化的場合。

2.基于能量平均的方法：該方法主要是通過比較回聲抵消后的殘差能量和抵消前的近端信號能量來進(jìn)行雙端檢測，最典型的方法為基于ERLE判決的方法。ERLE定義為：

當(dāng)滿足式(2)時，認(rèn)為檢測到雙端發(fā)聲：

ERLE(k)≤ERLE_opt(2)

式(2)中ERLE_opt為預(yù)先設(shè)定的閾值。當(dāng)v(k)不存在時(即不存在雙端講話)，自適應(yīng)濾波器的輸入信號只包含回聲信號，此時，自適應(yīng)濾波器應(yīng)該具有較好的穩(wěn)態(tài)收斂性，所以ERLE會大于ERLE_opt。當(dāng)v(k)存在時，自適應(yīng)濾波器存在“噪聲”干擾，此時e(k)會增大，因而ERLE會小于ERLE_opt。因此，可以通過將ERLE與ERLE_opt進(jìn)行比較，來判定是否存存在雙端發(fā)聲。該方法簡單、運(yùn)算復(fù)雜度小，但是當(dāng)回聲路徑變化，其判決性能急劇下降，而且該方法對閾值設(shè)定非常敏感。

二、基于語音信號相關(guān)性的檢測：相關(guān)檢測法是目前應(yīng)用最為廣泛的DTD檢測方法。所謂相關(guān)檢測就是用回聲消除中可以得到的兩種信號，例如遠(yuǎn)端信號、近端信號、回聲信號、殘差信號等，相關(guān)性來構(gòu)造雙端發(fā)聲檢測統(tǒng)計(jì)量ξ，然后用這個統(tǒng)計(jì)量和一個固定門限T做比較來判定是否存在雙端發(fā)聲。