[发明专利]声学回声消除系统和方法

说明书

一种音频系统包括扬声器、第一麦克风、回声消除器以及耦合到所述扬声器的扬声器外壳内的第二麦克风。所述第一麦克风将环境声学信号提供给所述回声消除器。所述第二麦克风可以是高声学过载麦克风并且被放置在所述扬声器外壳的后腔室中。使用扬声器信号来驱动所述扬声器，这可能在声学输出中产生非线性失真。所述第二麦克风感测包括线性失真和非线性失真两者的信号。该感测到的信号被用于从自所述第一麦克风拾取并由所述回声消除器处理的环境声学信号移除线性失真和非线性失真两者。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年5月15日提交的美国临时序列号61/162,210的权益，其公开的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开的各方面提供了一种用于校正来自线性回声消除系统中的音频信号换能器的失真(例如，非线性失真)的系统和方法。

背景技术

声学装置用于投射声音并将音频信号发送到远程装置，以允许人们相互通信。回声和其它不需要的信号可能会干扰正在交换的声学信号的质量。

来自扬声器的声音可以在有限的延迟之后反射或耦合回到麦克风，从而产生回声。在理想情况下，对应于设备中的电信号的回声(声音)的产生是线性过程。回声消除系统被认为是线性系统，并且可以移除由线性过程产生的失真。然而，诸如扬声器的换能器也可能产生非线性失真。线性回声消除系统在历史上一直与非线性失真的问题作斗争，并且不能够直接从回声中移除这种失真。

过载放大器通过从大振幅信号的削波产生谐波和互调失真而造成非线性失真；参见美国专利号4,809,336(Pritchard)，本专利通过引用的方式并入本文。由于扬声器和外壳之间的机械耦合，特别是在较低的语音频率下，所引起的外壳振动，也会导致由麦克风拾取的显著的非线性失真。扬声器本身是非线性失真的主要来源。非线性可以是声学的、电磁的或机械的，例如以下情况所导致的失真：锥体或隔板或音圈在磁极间隙中的非均匀磁场中行进，或者甚至撞击行进机械约束的端部。

发明内容

描述一种可以减少非线性失真和/或回声的影响的音频装置。所述音频装置包括：第一麦克风，所述第一麦克风被配置为产生第一信号；以及扬声器组件，所述扬声器组件具有扬声器外壳、与所述扬声器外壳相关联的扬声器以及与所述扬声器相关联的第二麦克风。所述第二麦克风被配置为基于来自所述扬声器的输出产生第二信号。消除器(例如，电路)被配置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且可以使用所述第二信号作为参考信号消除器信号，以减少作为所述第一信号的一部分的非线性扬声器失真以产生输出信号。

在示例中，第二麦克风是与扬声器外壳的内部一起定位的高压麦克风。

在示例中，第一麦克风被配置为感测装置外部的声学信号。

在示例中，第一麦克风是高信噪比麦克风，并且其中第二麦克风是高压麦克风。

在示例中，消除器被配置为消除由扬声器产生的回声信号，所述扬声器发射至少部分地由第一麦克风感测的声学信号。

在示例中，消除器包括输出，以用于将装置外部的输出信号发送到通信网络、另一通信装置或两者。

在示例中，消除器包括：第一状态，其中没有信号从扬声器输出，并且没有讲话信号被第一麦克风感测到；第二状态，其中没有信号从扬声器输出，并且有讲话信号被第一麦克风感测到；第三状态，其中有信号从扬声器输出，并且有讲话信号被第一麦克风感测到；以及第四状态，其中有信号从扬声器输出，并且没有讲话信号被第一麦克风感测到。

在示例中，消除器在第四状态中被训练以线性地预测包括由扬声器产生的非线性失真的回声。

在示例中，消除器包括阻塞矩阵和滤波器组，此两者都至少部分地使用第二信号来训练。

在示例中，消除器包括一个求和电路，以用于从第一信号减去包括由第二信号导出的非线性失真的预测回声。