[发明专利]回音消除器和话音处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及回音消除器(echo canceller)和使用该回音消除器的话音(speech)处理装置，该回音消除器能够解决当执行诸如免提电话系统和视频会议系统之类的免提通信系统中的通信时发生的诸如回音和啸声(howling)之类的问题。

背景技术

在相关技术中，在诸如视频会议系统之类的免提通信系统中，由远端设备(far-end device)的麦克风收集的语音(voice)被发送到近端设备，从而从近端设备的扬声器输出。近端设备也设有麦克风，并且近端扬声器的语音被发送到远端设备。因此，从远端侧的扬声器和近端侧的扬声器输出的语音分别被输出到麦克风。当没有执行任何处理时，语音再次被发送到相应设备，从而导致“回音”现象，其中，从扬声器中听到像回音一样的有些微延迟的自己的话音。当回音(反馈分量)变得很大时，其再次被输入到麦克风并在系统中回旋(loop)，从而导致“啸声”。

作为用于防止上述的回音和啸声的装置，回音消除器是已知的。一般而言，通过使用自适应滤波器，测得由扬声器和麦克风的声耦合(acoustical coupling)形成的反馈路径(回音路径)的冲激响应，并且该冲激响应被与从扬声器输出的接收信号(参考信号)相卷积以生成回音副本(echo replica)，然后，该回音副本被从麦克风所收集的语音信号中减去，从而去除回音。

在相关技术中，自适应滤波器是公知的，其包括具有可变系数的处理器和随时确定该系数的自适应算法，该自适应滤波器通过利用最小化减法器的输出信号的均方值的算法来自适应地更新可变的滤波器系数，从而估计反馈路径的回音分量(通过反馈路径的接收信号的反馈分量)。然后，通过在减法器中从发送信号中减去由自适应滤波器估计得到的回音分量来仅消除包括在发送信号中的回音分量，这防止了除麦克风所收集的回音之外的分量(由说话者对麦克风发出的语音或周围噪音)受到损坏。

作为自适应算法中的一种，存在归一化LMS算法(下文中称为“NLMS”，LMS：最小均方误差)。在NLMS算法中，滤波器系数被更新，从而使得麦克风输入信号和估计得到的回音信号之间的残差信号(residual signal)变得很小。此时，设定了在每次迭代中用于控制校正量的大小(即，收敛速度)的常数(步长大小(校正宽度))。在NLMS算法中更新的自适应滤波器的最佳步长大小μ(k)如下式所示。

μ(k)=E[|Er(k)|2]E[|S(k)|2]+E[|Er(k)|2]...(1)]]>

这里，S(k)表示将被输入到麦克风的干扰信号，Er(k)表示没有被自适应处理完全去除的残差回音信号。E[]指的是短时间平均(short-timemean)，而“k”表示频率。

但是，很难实际按原样应用最佳步长大小μ(k)。这是因为很难直接观测包括在残差信号中的残差回音信号Er(k)和干扰信号S(k)，所以很难分离和提取各个信号。