УСТРОЙСТВО ЭХОПОДАВЛЕНИЯ, СПОСОБ ЭХОПОДАВЛЕНИЯ И ПРОГРАММА ЭХОПОДАВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК H04B3/23 G10L21/02 G10L21/208 H04M9/08 

Область техники

[0001]

Настоящее изобретение относится к устройству эхоподавления, способу эхоподавления и программе эхоподавления.

Предпосылки создания изобретения

[0002]

Согласно описанию в патентном документе 1, когда динамик на дальнем конце работает в состоянии, отличном от передачи, обучение схемы оценки тракта эха/генерации псевдо-эха прекращается. Согласно изобретению, описанному в патентном документе 1, когда индексное значение ERLE, представляющее величину способности к компенсации устройства эхоподавления, немного меньше отношения сигнал/шум истинного эха к шуму, параметр α, используемый в алгоритме обучения, задают равным α=1, а значение α постепенно уменьшается по мере приближения ERLE к отношению сигнал/шум или становится больше отношения сигнал/шум.

[0003]

В патентном документе 2 описано устройство эхоподавления, включающее в себя усилитель для анализа уровня принимаемого сигнала, на котором усилитель динамика насыщен на входной стороне принимаемого сигнала, и схему ограничения импульсов, имеющую порог ограничения импульсов, зависящий от результата анализа на входной стороне фильтра прогнозирования. Величина эхокомпенсации не ухудшается, даже когда выходной сигнал усилителя динамика насыщен.

Список библиографических ссылок

Патентный документ

[0004]

Патентный документ 1: JP 7-303068 A

Патентный документ 2: JP 2003-134004 A

Изложение сущности изобретения

Техническая задача

[0005]

Однако изобретения, описанные в патентных документах 1 и 2, имеют недостаток, выраженный в высокой арифметической нагрузке.

[0006]

В контексте вышеизложенного задача настоящего изобретения заключается в разработке устройства эхоподавления, способа эхоподавления и программы эхоподавления, позволяющих эффективно удалять эхо и одновременно снижать вычислительную нагрузку на арифметическое устройство.

Решение задачи

[0007]

Устройство эхоподавления в соответствии с настоящим изобретением предусматривают на пути прохождения передаваемого сигнала, по которому передают входной сигнал, захваченный микрофоном терминала, включающего в себя динамик и микрофон. Устройство эхоподавления включает в себя блок выбора алгоритма, блок эхообучения и блок удаления эха. Блок выбора алгоритма выполнен с возможностью выбора алгоритма обучения для обучения эху на основании величины опорного сигнала, переданного на динамик. Блок эхообучения выполнен с возможностью обучения эху с использованием алгоритма обучения, выбранного блоком выбора алгоритма. Блок удаления эха выполнен с возможностью удаления эха, включенного во входной сигнал, на основании результата обучения, полученного блоком эхообучения. Блок выбора алгоритма выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала равна первому порогу или превышает его, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением нелинейной обработки, а когда величина опорного сигнала меньше первого порога, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением линейной обработки.

[0008]

В соответствии с настоящим изобретением, когда величина опорного сигнала, переданного на динамик, равна первому порогу или превышает его, выбирают алгоритм обучения с применением нелинейной обработки. Когда величина опорного сигнала меньше первого порога, выбирают алгоритм обучения с применением линейной обработки. Обучение эху осуществляют с применением выбранного алгоритма обучения для удаления эха, включенного во входной сигнал, захваченный микрофоном, на основании результата обучения. Поскольку алгоритм обучения с применением линейной обработки характеризуется небольшим объемом вычислений, вычислительная нагрузка на арифметическое устройство может быть снижена. Алгоритм обучения с применением нелинейной обработки позволяет эффективно удалять эхо в случае возникновения нелинейного искажения.

[0009]

Устройство эхоподавления может дополнительно включать в себя блок преобразования, выполненный с возможностью преобразования опорного сигнала в функцию частотной области. Блок выбора алгоритма может быть выполнен с возможностью выбора алгоритма обучения для каждой из множества полос частот, разделенных на заданные интервалы. Блок эхообучения может быть выполнен с возможностью обучения эху, включенному в опорный сигнал, с использованием алгоритма обучения для каждой из полос частот. Блок удаления эха может быть выполнен с возможностью удаления эха на основании результата обучения, полученного блоком эхообучения, для каждой из полос частот. Таким образом, посредством удаления эха для каждой из полос частот можно более надежно удалять эхо.

[0010]

Устройство эхоподавления может дополнительно включать в себя блок определения необходимости удаления, выполненный с возможностью определения, следует ли удалять эхо, на основании величины опорного сигнала. Блок определения необходимости удаления может быть выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала меньше второго порога, который меньше первого порога, блок определения необходимости удаления определяет, что эхо не удалено блоком удаления эха. Таким образом можно исключить ненужные вычисления, снизить вычислительную нагрузку на арифметическое устройство и точно передать захваченный звук.

[0011]

Блок удаления эха может быть выполнен с возможностью удаления эха с использованием одной и той же формулы для вычисления результата обучения, полученного с применением любого алгоритма обучения. В соответствии с этой конфигурацией используемый алгоритм обучения может быть естественным образом переключен без возникновения ощущения дискомфорта.

[0012]

Способ эхоподавления в соответствии с настоящим изобретением включает в себя, например: выбор алгоритма обучения для обучения эху на основании величины опорного сигнала, переданного на динамик; обучение эху с использованием алгоритма обучения, выбранного путем выбора; и удаление эха, включенного во входной сигнал, захваченный микрофоном, на основании результата обучения, полученного при выполнении обучения. Когда величина опорного сигнала равна порогу или превышает его, выбирается алгоритм обучения с применением нелинейной обработки. Когда величина опорного сигнала меньше порога, выбирается алгоритм обучения с применением линейной обработки.

[0013]

Программу эхоподавления в соответствии с настоящим изобретением, например, предусматривают на пути прохождения передаваемого сигнала, по которому передают входной сигнал, захваченный микрофоном терминала, включающего в себя динамик и микрофон. Программа эхоподавления инициирует функционирование компьютера в качестве: блока выбора алгоритма, выполненного с возможностью выбора алгоритма обучения для обучения эху на основании величины опорного сигнала, переданного на динамик, причем блок выбора алгоритма выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала равна порогу или превышает его, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением нелинейной обработки, при этом блок выбора алгоритма выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала меньше порога, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением линейной обработки, блока эхообучения, выполненного с возможностью обучения эху с использованием алгоритма обучения, выбранного блоком выбора алгоритма; и блока удаления эха, выполненного с возможностью удаления эха, включенного во входной сигнал, на основании результата обучения, полученного блоком эхообучения.

Преимущества изобретения

[0014]

С помощью настоящего изобретения можно эффективно удалять эхо и одновременно снижать вычислительную нагрузку на арифметическое устройство.

Краткое описание графических материалов

[0015]

На ФИГ. 1 представлена диаграмма, схематически изображающая систему 100 голосовой связи, оснащенную устройством 1 эхоподавления в соответствии с первым вариантом осуществления.

На ФИГ. 2 представлена структурная схема, изображающая общую конфигурацию устройства 1 эхоподавления.

На ФИГ. 3 представлена блок-схема, изображающая поток процессов, выполняемых устройством 1 эхоподавления.

На ФИГ. 4 представлена блок-схема, изображающая общую конфигурацию устройства 2 эхоподавления в соответствии со вторым вариантом осуществления.

На ФИГ. 5 представлена блок-схема, изображающая поток процессов, выполняемых устройством 2 эхоподавления.

Описание вариантов осуществления

[0016]

Ниже будут подробно описаны варианты осуществления устройства эхоподавления в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на рисунки. Устройство эхоподавления представляет собой устройство, которое подавляет эхо, генерируемое во время телефонного вызова в системе голосовой связи, и его используют в изделии, в которое встроены динамик и микрофон, например в головной гарнитуре для телефонной конференц-связи или видео-конференц-связи, встроенном устройстве для совершения телефонных звонков, переговорном устройстве или т. п.

[0017]

Первый вариант осуществления

На ФИГ. 1 представлена диаграмма, схематически изображающая систему 100 голосовой связи, оснащенную устройством 1 эхоподавления в соответствии с первым вариантом осуществления. Система 100 голосовой связи главным образом состоит из терминала 50 (например, встроенного устройства, системы конференц-связи и мобильного терминала), включающего в себя микрофон 51 и динамик 52, двух устройств 53 и 54 связи, усилителя 55 динамика и устройства 1 эхоподавления.

[0018]

Система 100 голосовой связи представляет собой систему, в которой пользователь (пользователь A на стороне ближнего конца), использующий терминал 50 (терминал ближнего конца), находится в голосовой связи с пользователем (пользователем B на стороне дальнего конца), использующим устройство 54 связи (терминал дальнего конца). Входной голосовой сигнал посредством устройства 54 связи усиливается и выводится динамиком 52, причем микрофон 51 принимает голосовой сигнал, подаваемый пользователем на стороне ближнего конца, и передает на устройство 54 связи. Таким образом, пользователь A может совершать усиленный голосовой вызов (вызов по громкой связи) и не держать при этом устройство 53 связи в руках. Устройство 53 связи и устройство 54 связи соединены друг с другом посредством телефонной линии общего пользования и выполнены с возможностью взаимного обмена данными.

[0019]

Устройство 1 эхоподавления предусматривают на пути прохождения передаваемого сигнала, посредством которого входные сигналы, поступающие от микрофона 51, передают с терминала 50 на устройство 53 связи.

[0020]

Например, устройство 1 эхоподавления может быть выполнено в виде специализированной платы, установленной, например, на терминале 50 в системе 100 голосовой связи. Кроме того, устройство 1 эхоподавления может включать в себя, например, компьютерное аппаратное и программное обеспечение (программу эхоподавления). Программа эхоподавления может быть заранее сохранена, например, на HDD в качестве носителя данных, встроенного в устройство, такое как компьютер, и в ПЗУ на микрокомпьютере, содержащем центральный процессор (ЦП), и может быть установлена с него на компьютер. Кроме того, программа эхоподавления может временно или постоянно храниться (находиться в памяти) на съемном носителе данных, таком как полупроводниковое запоминающее устройство, карта памяти, оптический диск, магнитооптический диск, магнитный диск или т. п.

[0021]

На ФИГ. 2 представлена структурная схема, изображающая общую конфигурацию устройства 1 эхоподавления. Устройство 1 эхоподавления подключено между микрофоном 51 и входным концом 531 сигнала на передающей стороне устройства 53 связи. На ФИГ. 2 верхний путь прохождения сигнала представляет собой путь прохождения передаваемого сигнала, через который передают входные сигналы от микрофона 51, а нижний путь прохождения сигнала представляет собой путь прохождения принимаемого сигнала, через который сигналы передают к динамику 52.

[0022]

Входной сигнал, захваченный микрофоном 51, и голосовой сигнал, принятый устройством 53 связи, являются входными сигналами для устройства 1 эхоподавления. Устройство 1 эхоподавления удаляет эхо из входного сигнала на основании опорного сигнала в качестве голосового сигнала, принятого устройством 53 связи и переданного через путь прохождения принимаемого сигнала, и выводит сигнал на входной конец 531 сигнала на передающей стороне.

[0023]

Устройство 1 эхоподавления главным образом состоит из блока 11 удаления эха, блока 22 определения необходимости удаления, блока 23 выбора алгоритма и блока 24 эхообучения.

[0024]

Блок 11 удаления эха представляет собой функциональный блок, который удаляет эхо из входного сигнала, захваченного микрофоном 51. Блок 11 удаления эха удаляет эхо с помощью псевдоэхосигнала, сгенерированного описанным ниже блоком 24 эхообучения. Процесс, выполняемый блоком 11 удаления эха, хорошо известен, и поэтому описание процесса опущено. Выходной сигнал блока 11 удаления эха выводят на входной конец 531 сигнала на передающей стороне и передают на устройство 54 связи, а затем пользователь B принимает его посредством устройства 53 связи.

[0025]

Блок 22 определения необходимости удаления представляет собой функциональный блок, который определяет, следует ли блоку 11 удаления эха удалять эхо, на основании величины опорного сигнала. Если величина опорного сигнала меньше порога T2, блок 22 определения необходимости удаления определяет, что эхо не удалено блоком 11 удаления эха. Если величина опорного сигнала равна порогу Т2 или превышает его, блок 22 определения необходимости удаления определяет, что эхо удалено блоком 11 удаления эха.

[0026]

Величину опорного сигнала определяют как сумму значений звукового давления опорных сигналов в течение заданного периода времени. Величина опорного сигнала может быть получена путем суммирования абсолютных значений для опорных сигналов в течение заданного периода времени. Среднее значение абсолютных значений для опорных сигналов за единицу времени может быть определено как величина опорного сигнала.

[0027]

Порог Т2 определяют на основании окружающего шума со стороны устройства 54 связи. Это связано с тем, что внешний шум, который всегда поступает со стороны устройства 54 связи, обычно не становится большой помехой для восприятия пользователем A голоса пользователя B. Например, максимальное значение опорного сигнала в случае, когда уровень шума, поступающего с устройства 54 связи на выходной конец 532 сигнала, составляет 30 дБ (SPL) или менее, может быть установлено как порог T2. Кроме того, например, максимальное значение опорного сигнала может быть установлено как порог Т2, когда в местоположении на расстоянии 1 м от динамика 52 достаточно тихо (30 дБ (SPL) или менее).

[0028]

Блок 24 эхообучения представляет собой функциональный блок, который обучается эху, включенному во входной сигнал, с применением алгоритма обучения эху и генерирует псевдоэхосигнал, используемый для удаления эха блоком 11 удаления эха. Блок 24 эхообучения выполнен с возможностью выполнения множества видов алгоритмов обучения. Блок 24 эхообучения может выполнять алгоритм обучения с применением нелинейной обработки и алгоритм обучения с применением линейной обработки. Блок 24 эхообучения обучается эху с применением одного алгоритма обучения, выбранного блоком 23 выбора алгоритма, который будет подробно описан ниже.

[0029]

Блок 23 выбора алгоритма представляет собой функциональный блок, который выбирает алгоритм обучения, используемый блоком 24 эхообучения для обучения эху. Блок 23 выбора алгоритма выбирает алгоритм на основании по меньшей мере одного порога для величины опорного сигнала. В данном случае блок 23 выбора алгоритма определяет, равна ли величина опорного сигнала порогу T1 или превышает его, и превышает ли она порог T2, и определяет алгоритм обучения для обучения эху на основании результата указанного определения.

[0030]

Порог Т1 может представлять собой среднее значение для опорных сигналов, например при измерении искажения звука в динамике в местоположении на расстоянии 1 м от динамика 52 и возникновении уровня искажения синусоидальной волны в 1% или более. Искажения звука динамика измеряют с применением способа, например, описанного в «JIS C 5532:2014 Громкоговорители для оборудования звуковой системы».

[0031]

Блок 23 выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением нелинейной обработки, когда величина опорного сигнала равна порогу T1 или превышает его, и выбирает алгоритм обучения с применением линейной обработки, когда величина опорного сигнала меньше порога T1. Примерами алгоритма обучения с применением линейной обработки являются, например, нормализованный LMS (NLMS) или метод минимизации среднеквадратичных ошибок (LMS).

[0032]

Блок 22 определения необходимости удаления и блок 23 выбора алгоритма периодически определяют величину опорного сигнала в каждом заданном временном интервале и переключают аспект эхообучения. Другими словами, устройство 1 эхоподавления может выбирать аспект эхообучения из трех его видов, которые представляют собой аспект невыполнения эхообучения, аспект, который предполагает обучение эху с помощью алгоритма обучения с применением нелинейной обработки, и аспект, который предполагает обучение эху с помощью алгоритма обучения с применением линейной обработки. Аспект эхообучения выполнен с возможностью его автоматического переключения на основании величины опорного сигнала, изменяющейся в каждый момент времени.

[0033]

На ФИГ. 3 представлена блок-схема, изображающая поток процессов, выполняемых устройством 1 эхоподавления. Сначала происходит захват входного сигнала микрофоном 51 (этап S1), а опорный сигнал получают с выходного конца 532 сигнала на приемной стороне (этап S2). Затем блок 22 определения необходимости удаления определяет, равна ли величина опорного сигнала порогу Т2 или превышает его (этап S3).

[0034]

Когда величина опорного сигнала меньше порога T2 («Нет» на этапе S3), опорный сигнал слаб, т. е. эхо также незначительно, и необходимость в эхоподавлении отсутствует. Соответственно, в данном случае устройство 1 эхоподавления выводит входной сигнал на входной конец 531 сигнала без удаления эха (этап S8). В результате этого выходной звук от микрофона 51 не искажается и выводится на устройство 54 связи в виде отчетливого голоса в его неизменном виде.

[0035]

Когда величина опорного сигнала равна порогу T2 или превышает его («Да» на этапе 3), блок 23 выбора алгоритма определяет, равна ли величина опорного сигнала порогу T1 (этап S4) или превышает его.

[0036]

Когда величина опорного сигнала равна порогу Т1 («Да» на этапе S4) или превышает его, звук из динамика 52 силен, т. е. эхо значительно, и звук из динамика 52 искажается. Из-за нелинейного характера компонента искажения сложно удалить эхо путем обучения с применением линейной обработки. Таким образом, в этом случае блок 24 эхообучения обучается эху с помощью алгоритма обучения с применением нелинейной обработки (этап S5). Алгоритм обучения с применением нелинейной обработки предполагает больший объем вычислений, но устранение искажения может быть более надежным.

[0037]

Когда величина опорного сигнала равна порогу T2 или превышает его и меньше порога T1 («Нет» на этапе S4), несмотря на важность эхо-компонента, его уровень является низким. Соответственно, в этом случае блок 24 эхообучения обучается эху с помощью алгоритма обучения с применением линейной обработки, предполагающей небольшой объем вычислений (этап S6). Поскольку алгоритм обучения с применением линейной обработки характеризуется небольшим объемом вычислений, за счет применения алгоритма обучения с применением линейной обработки можно снижать нагрузку на арифметическое устройство.

[0038]

При выполнении эхообучения на этапе S5 или этапе S6 блок 11 удаления эха удаляет эхо, включенное во входной сигнал, на основании результатов обучения (этап S7). Блок 11 удаления эха использует одну и ту же формулу для вычисления результата обучения, полученного с применением любого алгоритма обучения, для удаления эха из опорного сигнала. Затем устройство 1 эхоподавления выводит сигнал, из которого было удалено эхо, на входной конец 531 сигнала (этап S8).

[0039]

В соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку алгоритм обучения эху выбирают на основании величины опорного сигнала, можно эффективно удалять эхо и одновременно снижать вычислительную нагрузку на арифметическое устройство.

[0040]

Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления при переключении на обучение с помощью алгоритма с применением нелинейной обработки в случае, когда представлена большая величина опорного сигнала, нелинейное искажение, возникающее при большой величине опорного сигнала, может быть надежно удалено.

[0041]

Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку одну и ту же формулу вычисления используют для удаления эха, для результата обучения, полученного с помощью любого алгоритма обучения, даже при частом переключении используемого алгоритма обучения эхо может быть естественным образом удалено без возникновения ощущения дискомфорта.

[0042]

Для настоящего варианта осуществления следует отметить, что, хотя порог Т1 и порог Т2, используемые блоком 22 определения необходимости удаления и блоком 23 выбора алгоритма, предварительно заданы, порог Т1 и порог Т2 могут быть изменены в зависимости от значения предыдущего опорного сигнала или входного сигнала. Кроме того, устройство 1 эхоподавления может быть выполнено таким образом, что порог Т1 и порог Т2 могут быть перезаписаны соответственно подключенным внешним устройством.

[0043]

Хотя в настоящем варианте осуществления блок 23 выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения на основании одного порога, блок 23 выбора алгоритма может выбирать алгоритм обучения на основании множества порогов. Таким образом, блок 24 эхообучения может быть выполнен с возможностью выполнения соответствующих алгоритмов обучения трех или более видов, а блок 23 выбора алгоритма может быть выполнен с возможностью выбора одного алгоритма обучения на основании множества порогов, отличающихся друг от друга.

[0044]

Например, при большой величине опорного сигнала, например, когда опорный сигнал превышает порог T5, который больше порога T1, блок 23 выбора алгоритма выбирает из числа алгоритмов обучения с применением нелинейной обработки алгоритм обучения, быстрота сходимости обучения которого выше, чем быстрота сходимости обучения алгоритма обучения, используемого, когда величина опорного сигнала равна порогу T1 или превышает его и равна порогу T5 или меньше его. Порог T5 может представлять собой среднее значение для опорных сигналов, например, при проведении испытания на искажения звука динамика в местоположении на расстоянии 1 м от динамика 52 и уровне искажения синусоидальной волны в 2% или более. Алгоритм обучения с применением нелинейной обработки позволяет изменять быстроту и точность сходимости в зависимости от математического алгоритма, используемого при проектировании нелинейного фильтра. Таким образом, когда величина опорного сигнала превышает порог T5, применяют математический алгоритм, в котором быстрота сходимости превышает быстроту сходимости в случае, когда величина опорного сигнала равна порогу T1 или превышает его и равна порогу T5 или меньше его. Таким образом, в случае возникновения большого искажения скорость имеет приоритет над точностью удаления эхо-компонента, и возможна быстрая генерация оптимального звука, из которого до некоторой степени было удалено эхо.

[0045]

Например, при незначительной величине опорного сигнала, например, когда опорный сигнал равен порогу T6 (или меньше его), который меньше порога T1 и больше порога T2, блок 23 выбора алгоритма определяет приоритет точности над скоростью удаления эхо-компонента и выбирает алгоритм обучения, медленный по быстроте сходимости обучения и имеющий высокую точность оценки, из числа алгоритмов обучения с применением линейной обработки. Порог Т6 представляет собой максимальное значение опорного сигнала, например, когда в местоположении на расстоянии 1 м от динамика 52 достаточно тихо (30 дБ (SPL) или менее). Например, когда опорный сигнал превышает порог Т2 и равен порогу Т6 или меньше его, используют LMS с высокой точностью, а когда опорный сигнал превышает порог Т6 и равен порогу Т1 или меньше его, используют NLMS с высокой скоростью. Таким образом, при незначительном эхо-компоненте точность имеет приоритет над скоростью удаления эхо-компонента, и эхо-компонент будет надежно удален.

[0046]

Блок 23 выбора алгоритма может быть выполнен с возможностью изменения параметра, включенного в выбранный алгоритм обучения, на основании величины опорного сигнала. Изменение параметра приводит к изменению скорости обновления алгоритма обучения. Блок 23 выбора алгоритма может постоянно изменять параметр пропорционально величине опорного сигнала или может ступенчато переключать параметр. Блок 23 выбора алгоритма может быть выполнен с возможностью изменения параметра, относящегося к скорости обучения, с помощью соответственно подключенного внешнего устройства. В соответствии с этой конфигурацией скорость обучения может быть скорректирована более точно в соответствии с величиной опорного сигнала.

[0047]

Кроме того, в настоящем варианте осуществления, хотя блок 24 эхообучения генерирует псевдоэхосигнал, блок 24 эхообучения не должен генерировать псевдоэхосигнал на основании входного сигнала до истечения заданного периода времени непосредственно после воспроизведения на динамике 52 при генерации псевдоэхосигнала. Это связано с попаданием генерируемого голоса в микрофон 51 при непрерывной вибрации динамика 52 или т. п. до истечения заданного периода времени непосредственно после воспроизведения на динамике 52, и, таким образом, генерация входного сигнала происходит не на основании опорного сигнала. Однако в случае если опорный сигнал является входным сигналом до истечения заданного периода времени непосредственно после воспроизведения на динамике 52, предпочтительно, чтобы блок 11 удаления эха обнаруживал звук, генерируемый при вибрации, и подавлял эхо без генерации псевдоэхосигнала блоком 24 эхообучения. Был ли принят опорный сигнал, может быть определено на основании величины опорного сигнала или сигнал может быть обнаружен как речь с помощью блока обнаружения речи. Способы обнаружения речи хорошо известны, и, таким образом, их описание опущено.

[0048]

Второй вариант осуществления

Далее во втором варианте осуществления устройства эхоподавления в соответствии с настоящим изобретением в основном описана часть, отличная от первого варианта осуществления. Устройство 2 эхоподавления в соответствии со вторым вариантом осуществления отличается от устройства 1 эхоподавления в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что устройство 2 эхоподавления включает в себя блок преобразования, который преобразует опорный сигнал в функцию частотной области, и блок обратного преобразования, который преобразует сигнал, из которого удалили эхо, в функцию временной области. Следует отметить, что в конфигурациях, аналогичных конфигурациям первого варианта осуществления, применены такие же номера позиций и их описания будут опущены в нижеследующем описании.

[0049]

На ФИГ. 4 представлена блок-схема, изображающая общую конфигурацию устройства 2 эхоподавления в соответствии со вторым вариантом осуществления. Устройство 2 эхоподавления главным образом состоит из блока 12 удаления эха, блоков 30, 31 преобразования, блока 32 определения необходимости удаления, блока 33 выбора алгоритма, блока 34 эхообучения и блока 35 обратного преобразования.

[0050]

Блок 30 преобразования представляет собой функциональный блок, преобразующий опорный сигнал в функцию частотной области. Блок 31 преобразования представляет собой функциональный блок, который преобразует входной сигнал в функцию частотной области. Хотя в настоящем варианте осуществления блоки 30, 31 преобразования выполняют преобразование Фурье, преобразование в функцию частотной области может быть выполнено с применением другого способа преобразования.

[0051]

Блок 32 определения необходимости удаления определяет, следует ли удалять эхо блоку 11 удаления эха для каждой из множества полос частот, разделенных на заданные интервалы. Блок 32 определения необходимости удаления определяет, следует ли удалять эхо, на основании порога T4. Порог T4 определяют для каждой полосы частот. Порог T4 получают способом, аналогичным способу для порога T2.

[0052]

Блок 33 выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения для каждой из множества полос частот, разделенных на заданные интервалы. Блок 33 выбора алгоритма выбирает алгоритм на основании порога Т3. Порог T3 определяют для каждой полосы частот. Порог Т3 больше порога Т4. Порог Т3 получают способом, аналогичным способу для порога Т1.

[0053]

Блок 34 эхообучения обучается эху с использованием алгоритма обучения, выбранного для каждой полосы частот. Блок 12 удаления эха удаляет эхо на основании результата обучения, полученного для каждой полосы частот.

[0054]

Блок 35 обратного преобразования представляет собой функциональный блок, который выполняет обратное преобразование спектральной плотности мощности сигнала, из которого было удалено эхо, и преобразует его в функцию временной области. Блок 26 обратного преобразования выполняет, например, обратное преобразование Фурье. Выходной сигнал временной области, преобразованный блоком 35 обратного преобразования, подают на входной конец 531 сигнала со стороны передатчика и передают на устройство 54 связи, а затем пользователь B принимает его посредством устройства 53 связи.

[0055]

На ФИГ. 5 представлена блок-схема, изображающая поток процессов, выполняемых устройством 2 эхоподавления. Когда входной сигнал захвачен микрофоном 51 (этап S1), а опорный сигнал поступает с выходного конца 532 сигнала на приемную сторону (этап S2), блок 30 преобразования преобразует опорный сигнал в функцию частотной области (этап S10). Блок 31 преобразования преобразует входной сигнал в функцию частотной области (этап S11). При этом опорный сигнал и входной сигнал разделяются во множестве полос частот.

[0056]

Блок 22 определения необходимости удаления определяет, следует ли удалять эхо для каждой полосы частот. Другими словами, блок 22 определения необходимости удаления определяет, равно ли звуковое давление опорного сигнала порогу T4 для каждой полосы частот или превышает его (этап S12). Устройство 2 эхоподавления не выполняет удаление эха в полосе частот, в которой спектральная плотность мощности опорного сигнала меньше порога T4 («Нет» на этапе S12), и переходит к этапу S18, который будет описан ниже.

[0057]

Блок 23 выбора алгоритма определяет, равно ли звуковое давление опорного сигнала порогу Т3 или превышает его для каждой полосы частот, в которой спектральная плотность мощности опорного сигнала равна порогу Т4 или превышает его («Да» на этапе S12) (этап S13).

[0058]

Блок 24 эхообучения обучается эху в полосе частот, в которой спектральная плотность мощности опорного сигнала равна порогу Т3 («Да» на этапе S13) или превышает его, с помощью алгоритма обучения с применением нелинейной обработки на основании входного сигнала, преобразованного в функцию частотной области на этапе S11 (этап S14).

[0059]

Блок 24 эхообучения обучается эху в полосе частот, в которой величина опорного сигнала равна порогу T4 или превышает его и меньше порога T3 («Нет» на этапе S13) с помощью алгоритма обучения с применением линейной обработки на основании входного сигнала, преобразованного в функцию частотной области на этапе S11 (этап S15).

[0060]

Блок 12 удаления эха удаляет эхо, включенное во входной сигнал, для каждой полосы частот на основании результатов, полученных на этапах S14, S15 (этап S17).

[0061]

Блок 35 обратного преобразования преобразует функцию частотной области, в которой блок 12 удаления эха удалил эхо, в функцию временной области (этап S18). Кроме того, в полосе частот, в которой спектральная плотность мощности опорного сигнала меньше порога T4 («Нет» на этапе S12), блок 35 обратного преобразования преобразует сигнал, преобразованный в функцию частотной области на этапе S11, снова в функцию временной области (этап S18). Наконец, устройство 2 эхоподавления выводит сигнал, преобразованный блоком 35 обратного преобразования, на входной конец 531 сигнала (этап S19).

[0062]

В соответствии с настоящим вариантом осуществления удаление эха можно эффективно выполнять для каждой полосы частот, и, таким образом, эхо может быть более надежно удалено.

[0063]

Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления этап S11 выполняют после этапа S10, но этап S11 можно выполнять непосредственно перед этапами S14 и S15.

[0064]

Выше подробно описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на графические материалы. Однако конкретные конфигурации не ограничиваются вариантами осуществления, и изменения в конструкции или т. п. также включены в объем, который не отходит от сущности изобретения.

Перечень условных обозначений

[0065]

1 - Устройство эхоподавления

11, 12 - Блок удаления эха

22, 32 - Блок определения необходимости удаления

23, 33 - Блок выбора алгоритма

24, 34 - Блок эхообучения

26 - Блок обратного преобразования

30, 31 - Блок преобразования

35 - Блок обратного преобразования

50 - Терминал

51 - Микрофон

52 - Динамик

53, 54 - Устройство связи

55 - Усилитель динамика

100 - Система голосовой связи

531 - Входной конец сигнала

532 - Выходной конец сигнала

Настоящее изобретение относится к устройству эхоподавления, способу эхоподавления и программе эхоподавления. Техническим результатом является обеспечение эффективного удаления эха и одновременное снижение вычислительной нагрузки на арифметическое устройство. Когда величина опорного сигнала, переданного на динамик, равна первому порогу или превышает его, выбирают алгоритм обучения с применением нелинейной обработки. Когда величина опорного сигнала меньше первого порога, выбирают алгоритм обучения с применением линейной обработки. Когда величина опорного сигнала меньше второго порога, который меньше первого порога, определяют, что эхо не должно удаляться. Когда величина опорного сигнала превышает третий порог, который больше первого порога, из числа алгоритмов обучения с применением нелинейной обработки выбирают алгоритм обучения, быстрота сходимости обучения которого выше, чем быстрота сходимости обучения алгоритма обучения, используемого, когда величина опорного сигнала равна первому порогу или превышает его и равна третьему порогу или меньше его. Когда величина опорного сигнала а) больше второго порога и б) равна третьему порогу или меньше его, при этом третий порог меньше первого порога и больше второго порога, из числа алгоритмов обучения с применением линейной обработки выбирают алгоритм обучения, медленный по быстроте сходимости обучения и имеющий высокую точность оценки. Обучение эху осуществляют с применением выбранного алгоритма обучения для удаления эха, включенного во входной сигнал, захваченный микрофоном, на основании результата обучения. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство эхоподавления, предусмотренное на пути прохождения передаваемого сигнала, по которому передают входной сигнал, захваченный микрофоном терминала, включающего в себя динамик и микрофон, причем устройство эхоподавления содержит:

блок выбора алгоритма, выполненный с возможностью выбора алгоритма обучения для обучения эху на основании величины опорного сигнала, переданного на динамик;

блок эхообучения, выполненный с возможностью обучения эху с использованием алгоритма обучения, выбранного блоком выбора алгоритма;

блок удаления эха, выполненный с возможностью удаления эха, включенного во входной сигнал, на основании результата обучения, полученного блоком эхообучения; и

блок определения необходимости удаления, выполненный с возможностью определения, следует ли удалять эхо, на основании величины опорного сигнала, причем

блок выбора алгоритма выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала равна первому порогу или превышает его, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением нелинейной обработки, а когда величина опорного сигнала меньше первого порога, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением линейной обработки,

отличающееся тем, что

блок определения необходимости удаления выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала меньше второго порога, который меньше первого порога, блок определения необходимости удаления определяет, что эхо не должно удаляться блоком удаления эха, a

блок выбора алгоритма дополнительно выполнен с возможностью, когда величина опорного сигнала превышает третий порог, который больше первого порога, выбора из числа алгоритмов обучения с применением нелинейной обработки алгоритма обучения, быстрота сходимости обучения которого выше, чем быстрота сходимости обучения алгоритма обучения, используемого, когда величина опорного сигнала равна первому порогу или превышает его и равна третьему порогу или меньше его,

и с возможностью, когда величина опорного сигнала а) больше второго порога и б) равна третьему порогу или меньше его, при этом третий порог меньше первого порога и больше второго порога, выбора из числа алгоритмов обучения с применением линейной обработки алгоритма обучения, медленного по быстроте сходимости обучения и имеющего высокую точность оценки.

2. Устройство эхоподавления по п. 1, дополнительно содержащее:

блок преобразования, выполненный с возможностью преобразования опорного сигнала в функцию частотной области, причем

блок выбора алгоритма выполнен с возможностью выбора алгоритма обучения для каждой из множества полос частот, разделенных на заданные интервалы,

блок эхообучения выполнен с возможностью обучения эху, включенному в опорный сигнал, с использованием алгоритма обучения для каждой из полос частот, а

блок удаления эха выполнен с возможностью удаления эха на основании результата обучения, полученного блоком эхообучения, для каждой из полос частот.

3. Устройство эхоподавления по п. 1 или 2, в котором

блок удаления эха выполнен с возможностью удаления эха, включенного во входной сигнал, с применением одной и той же формулы для вычисления результата обучения, полученного с применением любого алгоритма обучения.

4. Способ эхоподавления, включающий:

выбор алгоритма обучения для обучения эху на основании величины опорного сигнала, переданного на динамик;

обучение эху с использованием алгоритма обучения, выбранного путем выбора; и

удаление эха, включенного во входной сигнал, захваченный микрофоном, на основании результата обучения, полученного при выполнении обучения, при этом определение того, следует ли удалять эхо, основано на величине опорного сигнала, причем

когда величина опорного сигнала равна порогу или превышает его, выбирается алгоритм обучения с применением нелинейной обработки, а когда величина опорного сигнала меньше порога, выбирается алгоритм обучения с применением линейной обработки,

при этом способ дополнительно включает шаги, на которых:

когда величина опорного сигнала меньше второго порога, который меньше первого порога, определяют, что эхо не должно удаляться;

когда величина опорного сигнала превышает третий порог, который больше первого порога, из числа алгоритмов обучения с применением нелинейной обработки выбирают алгоритм обучения, быстрота сходимости обучения которого выше, чем быстрота сходимости обучения алгоритма обучения, используемого, когда величина опорного сигнала равна первому порогу или превышает его и равна третьему порогу или меньше его; и

когда величина опорного сигнала а) больше второго порога и б) равна третьему порогу или меньше его, при этом третий порог меньше первого порога и больше второго порога, из числа алгоритмов обучения с применением линейной обработки выбирают алгоритм обучения, медленный по быстроте сходимости обучения и имеющий высокую точность оценки.

5. Съемный носитель данных, на котором хранится программа эхоподавления, предусмотренная на пути прохождения передаваемого сигнала, по которому передают входной сигнал, захваченный микрофоном терминала, включающего в себя динамик и микрофон, причем программа эхоподавления инициирует функционирование компьютера в качестве:

блока определения необходимости удаления, выполненного с возможностью определения, следует ли удалять эхо, на основании величины опорного сигнала;

блока выбора алгоритма, выполненного с возможностью выбора алгоритма обучения для обучения эху на основании величины опорного сигнала, переданного на динамик, причем блок выбора алгоритма выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала равна порогу или превышает его, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением нелинейной обработки, при этом блок выбора алгоритма выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала меньше порога, блок выбора алгоритма выбирает алгоритм обучения с применением линейной обработки,

блока эхообучения, выполненного с возможностью обучения эху с использованием алгоритма обучения, выбранного блоком выбора алгоритма; и

блока удаления эха, выполненного с возможностью удаления эха, включенного во входной сигнал, на основании результата обучения, полученного блоком эхообучения, причем

блок определения необходимости удаления дополнительно выполнен таким образом, что, когда величина опорного сигнала меньше второго порога, который меньше первого порога, блок определения необходимости удаления определяет, что эхо не должно удаляться блоком удаления эха, а

блок выбора алгоритма дополнительно выполнен с возможностью, когда величина опорного сигнала превышает третий порог, который больше первого порога, выбора из числа алгоритмов обучения с применением нелинейной обработки алгоритма обучения, быстрота сходимости обучения которого выше, чем быстрота сходимости обучения алгоритма обучения, используемого, когда величина опорного сигнала равна первому порогу или превышает его и равна третьему порогу или меньше его,

и с возможностью, когда величина опорного сигнала а) больше второго порога и б) равна третьему порогу или меньше его, при этом третий порог меньше первого порога и больше второго порога, выбора из числа алгоритмов обучения с применением линейной обработки алгоритма обучения, медленного по быстроте сходимости обучения и имеющего высокую точность оценки.