[發(fā)明專利]一種基于麥克風(fēng)陣列的回聲消除方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810040648.X
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108376548B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張惠榮;王偉廷;樸志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門億聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G10L21/0208
• 分類號: G10L21/0208;G10L21/0216;H04M9/08
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

本發(fā)明涉及一種基于麥克風(fēng)陣列的回聲消除方法及系統(tǒng)，其通過波速形成、線性回聲消除與非線性回聲消除三重結(jié)構(gòu)抑制了拾取信號中的回聲能量，其中，波束形成模塊穩(wěn)定抑制喇叭方位的直達(dá)聲信號，不受環(huán)境變化影響；線性回聲消除模塊對波速形成后的殘留回聲進(jìn)行抑制，消除回聲的反射部分；而非線性回聲消除模塊利用參考信號與殘留回聲信號的長時幅度相關(guān)度進(jìn)行增益抑制，進(jìn)一步抑制回聲能量。本發(fā)明在大幅提升對回聲的抑制效果的同時保證了拾取信號的清晰、自然，與現(xiàn)有技術(shù)相比有更強(qiáng)的性能以及更好的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及音頻信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于麥克風(fēng)陣列的回聲消除方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

實時通信設(shè)備進(jìn)行麥克風(fēng)拾音時，會受環(huán)境噪聲、混響、電路噪聲的干擾，同時還受回聲的干擾。當(dāng)遠(yuǎn)端話者的講話通過受話器播放時，麥克風(fēng)在拾取話者聲音的同時也拾取受話器信號。受話器信號會直接傳達(dá)到麥克風(fēng)，同樣也會經(jīng)過物體反射，衍射，共振等方式傳遞到麥克風(fēng)。因此，遠(yuǎn)端話者在說話同時，會聽到自己的聲音從對方傳回來。信號處理系統(tǒng)與通信的總延時超過10ms時，話者會感知到自己的回聲；當(dāng)回聲的總延時超過數(shù)十毫秒時，話者會覺得回聲干擾了自己說話。而實際通信中，信號延時往往會大于100ms以上。在語音/音頻信號處理領(lǐng)域，已經(jīng)有了很多經(jīng)典而成熟的回聲消除方法。其中LMS、NLMS、GSPAPA等算法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于話機(jī)、移動電話，保證了優(yōu)質(zhì)的通話音質(zhì)，使用戶免受回聲的干擾。

然而，對于免提通話以及視頻會議系統(tǒng)等開放式通信場景中，特別是對于麥克風(fēng)與喇叭安置在同一機(jī)器上的免提式通信設(shè)備，麥克風(fēng)拾取的聲信號中，回聲能量經(jīng)常會多于話者能量及SER(Signal-to-Acoustic Echoes-Ratio)小于0。而SER越小，回聲消除算法需要抑制的回聲等級就越大。為了提升回聲的抑制等級，回聲消除算法需要提高自適應(yīng)濾波器的精確度。而過度提高精確度導(dǎo)致自適應(yīng)速率變慢。考慮到各方面因數(shù)，傳統(tǒng)回聲消除算法在上述環(huán)境中無法干凈的消除拾取信號中的回聲信號。

在不得已的情況下，多數(shù)免提設(shè)備限制了揚(yáng)聲器輸出保證的最低限度的SER。還有一些設(shè)備在揚(yáng)聲器播放大功率聲音時動態(tài)降低輸入靈敏度，保留了揚(yáng)聲器音量，保證了單工通信質(zhì)量。然而面對多人會議環(huán)境中，不免會出現(xiàn)遠(yuǎn)端與近端話者同時講話的情況。此時，遠(yuǎn)端話者會接收到忽高忽低的拾音信號，嚴(yán)重影了全雙工通信的自然通話質(zhì)量。

總而言之，如何能夠在免提環(huán)境下提供更有效的回聲消除方法，保證自然地全雙工通信成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于麥克風(fēng)陣列的回聲消除方法與系統(tǒng)，其可以大幅提高回聲抑制等級，有效消除回聲，保證了全雙工通信的自然通話質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于麥克風(fēng)陣列的回聲消除方法，其具體包括以下步驟：

步驟1、對多路輸入的時域音頻信號x_M進(jìn)行分幀，短時時頻變換得到頻域輸入信號X_n；對參考信號ref進(jìn)行分幀，短時時頻變換得到頻域參考信號REF_n；

步驟2、根據(jù)頻域輸入信號X_n，通過波速形成迭代算法更新自適應(yīng)波速形成增益W_ABF；

步驟3、通過步驟1得到的頻域輸入信號X_n與步驟2得到的波速形成增益W_ABF，計算波速形成后的頻域信號Y_ABF,

Y_ABF[k]＝W_ABF[k]^*X_n[k] (1)

其中，k＝0,…,N/2-1；N＝2R，R為幀長；