Устройство и способ расчета параметров управления фильтра эхоподавления и устройство и способ расчета величины задержки

Устройство и способ расчета параметров управления фильтра эхоподавления и устройство и способ расчета величины задержки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Варианты осуществления предлагаемого изобретения относятся к устройствам и способам расчета параметров управления заграждающим фильтром, к устройствам и способам подавления сигналов и к устройствам и способам расчета величины задержки, которые могут применяться, например, в системах конференцсвязи, коммуникации и других, где возможно возникновение акустического эха.

Предпосылки

Акустическое эхо возникает, например, когда тональные сигналы, звуки и шумы из громкоговорителя улавливаются микрофоном, находящимся в том же самом помещении или в той же акустической среде. В системах телекоммуникации эхо возвращается к абоненту на другом конце линии в виде акустических сигналов обратной связи, которые он воспринимает с задержкой как собственную речь. В данном случае отраженные сигналы являются отвлекающей помехой и могут даже нарушать двухсторонний диалоговый режим связи. Кроме того, акустическое эхо может порождать микрофонный эффект завывания и другие неустойчивые состояния акустического контура обратной связи.

При этом звуковой сигнал, уловленный самим микрофоном, отличается от сигнала, поступившего от этого микрофона на соответствующий громкоговоритель, с одной стороны, в силу разнородности акустической среды в, которой размещены микрофон и громкоговоритель, и, с другой стороны, в силу разнородности источников акустического шума. Микрофонный сигнал может соединять в себе шумы, по меньшей мере, от таких источников, как внешняя акустическая среда, громкоговоритель, микрофон и сопряженные с ними контуры.

Присутствие стационарных или квазистационарных помех и шумов в сигнале микрофона в таких случаях может существенно влиять на получаемое качество звучания системы в целом.

Публикация WO 2006/111370 A1 относится к способу и устройству для устранения эха в многоканальном аудиосигнале. Контроль акустического эхосигнала и шумоподавление являются важными составляющими любой автоматической телекоммуникационной сети, такой как система телефонной, аудио или видео конференцсвязи. Здесь также необходимо принимать во внимание ограничения по пропускной способности и трудоемкость вычислений. Способ обработки многоканальных аудиосигналов громкоговорителя и, по крайней мере, одного микрофонного сигнала, описанный в настоящей публикации, включает в себя шаги по преобразованию водного сигнала микрофона в кратковременные входные спектры микрофона, расчет на базе сигналов громкоговорителя комбинированного кратковременного спектра сигнала громкоговорителя, расчет на базе входного сигнала микрофона комбинированного кратковременного спектра сигнала микрофона, анализ амплитудного спектра или спектральной плотности мощности эхосигнала в смешанном кратковременном спектре сигнала микрофона, расчет фильтра усиления для корректировки амплитуды входного кратковременного спектра микрофона, применение фильтра усиления, по крайней мере, к одному входному спектру микрофона, и преобразование отфильтрованного входного спектра микрофона во временную область.

Основываясь на данном уровне техники, при создании настоящего изобретения была поставлена цель улучшить качество звучания акустических систем за счет подавления отраженных сигналов пропорционально уровню шумов.

Этой цели удалось достичь с помощью устройства по пункту 1, заграждающего фильтра по п.20, способа по п.21 или 22, или с применением компьютерной программы по п.32 формулы изобретения.

Шумы оказывают негативное воздействие и на функционирование других соответствующих элементов цепей обработки сигналов, будь это сигналы аналоговые или цифровые, электрические или оптические. В частности, в данной публикации рассматриваются контуры обработки сигналов, которые сначала снимают информацию с соответствующих сигналов, а затем на базе полученных данных воздействуют на исходные сигналы.

Примером такого контура обработки сигнала могут служить цепи задержки, в которых величина задержки выводится на основе сравнения двух соответствующих сигналов. Наличие шумовых составляющих в одном или более сигналов может существенно снизить эффективность работы определенного контура обработки сигналов. Следовательно, например, в цепи задержки шумы могут отрицательно влиять на качество и скорость соотнесения определенной величины задержки с формой волны другого сигнала.

Поэтому, исходя из данного известного уровня техники, другой поставленной задачей настоящего изобретения является совершенствование способа расчета величины задержки для устройства задержки, который позволил бы оптимизировать вычисление значения задержки.

Эта задача решается с использованием вычислителя величины задержки по п.23 формулы изобретения, способа расчета величины задержки по п.31 или программы по п.32.

Краткая сущность

Устройство для расчета параметров управления фильтром компенсации второго аудиосигнала с целью подавления эха первого аудиосигнала конструктивно включает в себя вычислитель. В состав вычислителя, в свою очередь, входит определитель значения, по меньшей мере, одного энергопоказателя полосового сигнала, по крайней мере, двух последовательных во времени блоков данных, по меньшей мере, одного сигнала из группы сигналов. Группа сигналов содержит первый аудиосигнал, второй аудиосигнал и сигнал, выведенный на основе первого или второго аудиосигналов. Далее, вычислитель включает в себя определитель среднего значения, служащий для выведения, по меньшей мере, одного среднего значения, как минимум, одного измеренного энергопоказателя для полосового сигнала. Кроме того, в конструкцию вычислителя включен модификатор, предназначенный для корректировки, по меньшей мере, одного энергопоказателя для полосового сигнала на основе выведенного среднего для этого полосового сигнала. Кроме уже названного, вычислитель содержит устройство расчета параметров управления заграждающим фильтром, выполняющего вычисления на основе, по крайней мере, одного скорректированного энергопоказателя для данного полосового сигнала.

Реализация относящегося к изобретению заграждающего фильтра, предназначенного для фильтрования второго аудиосигнала с целью подавления эха, которое возникает из первого аудиосигнала, включает в себя вычислитель, содержащий определитель, по меньшей мере, одного энергопоказателя для полосового сигнала, как минимум, двух последовательных во времени блоков данных, по крайней мере, одного сигнала из группы сигналов. Группа сигналов состоит из первого аудиосигнала, второго аудиосигнала и сигнала, сформированного из первого или второго аудиосигнала. Далее, вычислитель включает в себя определитель среднего значения, служащий для выведения, по меньшей мере, одного среднего значения, как минимум, одного измеренного энергопоказателя для полосового сигнала. Кроме того, в конструкцию вычислителя включен модификатор, предназначенный для корректировки, по меньшей мере, одного энергопоказателя для полосового сигнала на основе выведенного среднего для этого полосового сигнала. Одновременно, в вычислитель введено фильтрующее устройство подавления акустических шумов для очистки микрофонного сигнала с использованием параметров управления, базирующихся, по меньшей мере, на одном скорректированном энергопоказателе для полосового сигнала.

Конструкция настоящего изобретения в виде вычислителя величины задержки для устройства задержки, предназначенного для обеспечения задержки первого сигнала относительно второго сигнала, включает в себя собственно вычислитель, содержащий определитель значения, как минимум, одного энергопоказателя для полосового сигнала первого сигнала и второго сигнала, по меньшей мере, двух последовательных во времени блоков данных первого и второго сигналов. Помимо этого, вычислитель включает в себя определитель среднего значения, предназначенный для выведения, по крайней мере, одного среднего значения, как минимум, одного рассчитанного энергопоказателя для полосового сигнала для первого сигнала и для второго сигнала. Далее, в конфигурацию включен модификатор, предназначенный для корректировки, по меньшей мере, одного энергопоказателя для полосового сигнала первого сигнала и полосового сигнала второго сигнала, исходя из рассчитанного среднего значения для полосового сигнала первого и второго сигналов. Также, в вычислитель введено устройство расчета величины задержки, для вычисления величины задержки на основе скорректированного энергопоказателя первого и второго сигналов.

Варианты реализации представляемого изобретения основаны на заключении, что улучшение качества звучания при использовании системы подавления эхосигналов, порождаемых источниками шумов, возможно путем предварительной коррекции, по меньшей мере, одного энергопоказателя для полосового сигнала относительно среднего значения до начала расчета параметров управления фильтром подавления и/или шумоподавления на основе, по крайней мере, одного скорректированного энергопоказателя. Такой подход к вносимым шумам возможен не просто за счет усреднения и корректировки энергопоказателя для полосового сигнала, когда учитывается статистическое среднее значение нуля во временной области относительно соответствующих мгновенных значений (величин удлинения), но благодаря среднему значению, отличному от нуля относительно энергопоказателя для полосового сигнала.

Посредством усреднения и последующей корректировки энергопоказателя на базе соотнесенного среднего значения можно отделить устойчивые паразитные сигналы от полезного сигнала до расчета управляющих параметров для фильтра подавления и/или до фактической полосно-заграждающей фильтрации. Во многом благодаря этому в ряде вариантов осуществления данного изобретения стало возможно направлять действие заграждающего фильтра и/или сопутствующей управляющей информации на реальный полезный сигнал с одновременным сопоставлением его с побочными шумовыми составляющими.

При реализации предлагаемого изобретения энергопоказатель в данном случае может быть пропорциональным показателю степени действительной величины как положительному целому числу. Аналогично энергопоказатель может быть пропорционален показателю степени модуля (абсолютной величины) как положительному действительному числу. Таким образом, в реализациях изобретения энергопоказатель может быть величиной энергии (квадратом модуля) или значением, пропорциональным величине энергии. Первый аудиосигнал здесь может быть сигналом громкоговорителя, а второй аудиосигнал - сигналом микрофона.

Таким образом, при техническом исполнении данного изобретения вычислитель величин может предназначаться также для расчета множества энергетических показателей для одного блока данных, но для разных полосовых сигналов с различными характеристическими частотами. Оценивая в целом, полосовые сигналы здесь представляют собой спектральные, частотно-близкие или частотно-связанные сигналы, с которыми соотнесена, по крайней мере, одна характеристическая частота. Эти характеристические частоты могут быть, например, средней частотой, начальной частотой, конечной частотой или другой номинальной частотой. Таким образом, образцы полосовых сигналов представляют спектральную информацию анализирующего банка фильтров Фурье, сигналы поддиапазонов или частичных диапазонов, сигналы ограниченного диапазона частот или сигналы КЗФ (квадратурно-зеркального фильтра).

При осуществлении изобретения энергопоказатель для соответствующего полосового сигнала, усредненное по времени соотнесенное среднее значение и соответствующее число скорректированных энергетических показателей, учитывающих конкретные средние значения, которые в последующем используются при расчете управляющих параметров для фильтра звукового шумоподавления или непосредственно для компенсации акустических шумов, могут быть, таким образом, индивидуально вычислены не только для каждого полосового сигнала, но и для множества соответствующих полосовых сигналов или для всех полосовых сигналов.

Данное изобретение может быть реализовано с применением расчета среднего значения на основе скользящего среднего. В зависимости от конкретного варианта исполнения скользящее среднее или усреднение должны базироваться только на блоках данных, предшествующих текущему блоку данных, независимо от него. Таким образом, например, может быть выполнено усреднение в реальном времени.

Реализация изобретения предусматривает возможность внесения корректировок на основании вычитания среднего значения из соотносящегося энергопоказателя. Конструктивные решения могут, кроме того, включать в себя дополнительный фильтрующий элемент, а также устройство задержки, причем устройство задержки предназначается для задержки сигнала, формы волны или временной последовательности значений, например, временной последовательности показателей энергии, на величину задержки. Такая величина задержки может быть определена, исходя из скорректированных энергетических показателей, энергопоказателей, взятых без изменения, или из других показателей.

Технические решения здесь базируются также на определении, что улучшить расчеты величины задержки для устройства задержки можно путем вычисления энергетических показателей для, по меньшей мере, одного полосового сигнала первого сигнала и второго сигнала, используя эти показатели для усреднения и корректируя их соответствующим образом, исходя из выведенных средних значений. Благодаря этому в диапазоне частот полосового сигнала или в пределах характеристической частоты этого полосового сигнала могут быть устранены составляющие шумового или стационарного сигнала, проявляющие себя в рамках энергопоказателя смещением нулевой точки. Путем внесения соответствующих корректировок в полосовой сигнал с учетом энергетического показателя может быть устранено искажение, которое, как правило, пропадает во временном среднем в форме шумового сигнала относительно соответствующей частоты.

Кроме того, благодаря реализации данного изобретения быстрее и надежнее можно рассчитать величину задержки, с помощью которой, например, проще адаптировать формы волн первого и второго сигналов.

Краткое описание фигур

Более подробно конструктивные решения настоящего изобретения будут рассмотрены и графически проиллюстрированы ниже.

На фиг.1 схематически отображен процесс возникновения и устранения эхопомех.

На фиг.2 представлена принципиальная блочная схема реализации вычислителя параметров управления фильтром подавления акустических шумов.

На фиг.3 дана упрощенная принципиальная схема для более общего отображения реализации изобретения.

На фиг.4 отображена принципиальная блочная схема расширенной реализации изобретения.

На фиг.5 дана принципиальная блочная схема устройства расчета величины задержки как элемента конструктивного решения, представленного на фиг.4.

На фиг.6а показана временная динамика кратковременного спектра и его усредненное по времени значение для сигнала громкоговорителя частотой 1000 Гц;

на фиг.6b дано сравнение различных фильтров предварительного анализа эхосигнала;

на фиг.6с представлена временная динамика степени предсказуемости эхосигнала.

На фиг.7 представлена схема дальнейшей реализации изобретения.

На фиг.8 дана принципиальная схема реализации изобретения.

На фиг.9 дана принципиальная схема технического решения устройства для расчета

управляющих параметров и фильтра звукового шумоподавления.

На фиг.10 дана принципиальная схема технического решения устройства для расчета параметров управления фильтром подавления акустических шумов по нескольким каналам.

На фиг.11 дана принципиальная схема варианта реализации изобретения с дополнительным фильтром звукового шумоподавления.

На фиг.12 дан пример группирования по частотным группам банка фильтров однородного оконного преобразования Фурье.

На фиг.13a показаны окна фильтров-интерполяторов Ханна.

На фиг.13b дано сравнение коэффициентов фильтра усиления в виде частотной функции;

на фиг.14 представлена принципиальная блочная схема конструктивного решения вычислителя величины задержки.

Перечень цифровых обозначений на чертежах

100 громкоговоритель;

110 микрофон;

120 акустическая среда;

130 сигнал громкоговорителя;

140 сигнал микрофона;

150 прямой канал передачи;

160 побочный канал передачи;

170 контур устранения эха;

200 устройство;

210 фильтр звукового шумоподавления;

220 вычислитель;

230 вычислитель величин;

240 входной канал;

250 определитель среднего значения;

260 модификатор;

270 устройство расчета параметров управления;

280 дополнительный вход;

290 выход;

300 блок;

310 анализатор;

320 фильтр предварительного анализа эхосигнала;

325 контур подавления эхосигнала;

330 время-частотный преобразователь;

340 устройство задержки;

350 анализатор;

360 вычислитель параметров управления;

370 частотно-временной преобразователь;

380 вычислитель величины задержки;

390 вход;

400 вычислитель функции когерентности;

410 прогнозатор коэффициента усиления эхосигнала;

420 оптимизатор;

430 кратковременная спектральная плотность мощности;

440 средняя кратковременная спектральная плотность мощности;

450 фигурная скобка;

460 стрелка;

470 интегрированное счетное устройство;

480 фильтр предварительного анализа эхосигнала;

490 комбинатор;

500 фильтр подавления акустических шумов;

510 вычислитель;

520 фильтр подавления акустических шумов;

600 линия [коэффициентов фильтров усиления при интерполяции];

700 устройство [расчета величины задержки];

710 устройство задержки;

720 входной сигнал;

730 выходной сигнал;

740 частотно-временной преобразователь;

750 определитель значения;

760 определитель среднего значения;

770 модификатор;

780 вычислитель величины задержки;

790 вычислитель;

Описание реализации изобретения

Перед подробным описанием вариантов реализации данного изобретения в контексте фигур со 2 по 14 необходимо более детально рассмотреть проблему устранения отраженных сигналов, опираясь на фиг.1.

Акустические эхосигналы возникают, например, при улавливании микрофоном тонов, звуков или шумов от громкоговорителя, расположенного в том же помещении или в той же акустической среде. В телекоммуникационных системах эхо возвращается к абоненту на другом конце линии в виде акустических сигналов обратной связи, которые он воспринимает с запозданием как собственную речь. Эхо является отрицательным отвлекающим фактором и даже может привести к нарушению полноценной интерактивной двухсторонней связи. Более того, акустические эхосигналы могут возбуждать эффекты завывания и другие неустойчивые состояния аудиоконтура обратной связи.

В полнодуплексных системах дистанционной связи с управлением „без рук" отраженные сигналы подавляют, ослабляют, или устраняют взаимодействие между громкоговорителем и микрофоном. На фиг.1 показана схема возникновения отраженного сигнала. На фиг.1 показано расположение громкоговорителя 100 и микрофона 110 в акустической среде 120, которая может сформироваться, например, в комнате. Здесь, на фиг.1, сигнал 130, или x[n], поступающий на громкоговоритель 100, преобразуется в акустические волны. Индекс n здесь является показателем частоты дискретизации сигнала громкоговорителя x[n]. Индекс n - целое число.

Микрофон 110 улавливает звуковые волны и преобразует их в микрофонный сигнал 140, или y[n], на фиг.1. Микрофон 110 воспринимает также доходящие до него различными путями звуковые волны сигнала x[n] громкоговорителя 100. Помимо непосредственной трансляции 150 существуют опосредованные пути прохождения звуковых волн от громкоговорителя 100 к микрофону 110, показанные на фиг.1 в виде двух траекторий 160-1 и 160-2, за счет их отражения в акустической среде 120. Составляющие 160 транслируемого сигнала, таким образом, проходят по косвенным каналам.

Следовательно, если сигнал x[n] громкоговорителя 100 является речевым сигналом от удаленного абонента телекоммуникационной сети, так называемым сигналом дальнего конца, он также улавливается микрофоном 110. Другими словами, сигнал дальнего конца после выхода из динамика 100 поступает на микрофон 110, проходя прямым, опосредованным или отраженным путями или по каналам связи 150, 160. Поэтому микрофон 110 воспринимает не только речь, локально звучащую на ближайшем конце телекоммуникационной системы, но и отраженный сигнал, пересылаемый обратно пользователю на дальнем конце.

Чтобы взять эту проблему под контроль, в телекоммуникационные системы часто включают схему гашения отраженного сигнала, или контур эхоподавления, или, как их еще называют, контур компенсации эха, или блок устранения эха 170, на который в дальнейшем поступают микрофонный сигнал y[n] и сигнал от громкоговорителя x[n], что показано на фиг.1. Контур устранения эха 170 формирует сигнал е[n], из которого эхо удалено или частично удалено, или в котором эхо частично компенсировано.

На фиг.1 представлена базовая конфигурация системы гашения акустического эхосигнала. Сигнал громкоговорителя x смешивается с сигналом микрофона y. По идеальной схеме эхо устраняется с помощью операции подавления, а новый речевой сигнал, образующийся на этом конце системы связи, поступает для дальнейшей передачи.

При традиционном подходе акустический эхокомпенсатор (АЕС) параллельно встраивают в каналы прохождения отраженного сигнала 150, 160, что описано в [1]. Эхокомпенсатор анализирует цифровую реплику отраженного сигнала и затем вычитает ее из измеренного сигнала микрофона. Стандартные методы удаления акустического эха основываются на предположении, что путь прохождения эхосигнала (совокупность каналов передачи 150, 160) может быть смоделирован с помощью фильтра КИХ (с конечной импульсной характеристикой), с целью его дальнейшего устранения, что также описано в [1]. Фильтры КИХ также называют фильтрами с конечной длительностью импульсной характеристики.

В данном случае в формировании эха учитывают разнообразное множество параметров, включая характеристики громкоговорителя 100, микрофона 110, акустической среды 120, а также свойства и особенности других объектов. К числу факторов влияния могут быть отнесены, например, изменения и градиенты температуры окружающего воздуха как следствие воздействия солнечных лучей или иных источников тепла, и многие другие.

В силу того, что условия формирования эхосигнала могут быть неизвестны и меняться в течение рабочего времени, линейный фильтр отраженного акустического сигнала желательно применять адаптивно. Для моделирования пути прохождения эха наиболее часто требуются и применяются фильтры КИХ с длительностью, не превышающей несколько сотен миллисекунд, что предполагает высокую вычислительную трудоемкость. Число коэффициентов фильтрации фильтра называется здесь длиной фильтра КИХ, то есть фильтра, имеющего импульсную характеристику с конечной длительностью. Если при обозначении параметров здесь использованы числа в виде безразмерной величины, или какие-либо величины указаны в секундах, миллисекундах или других единицах времени, это относится к частоте отсчетов (частоте дискретизации), используемой при цифровой обработке сигналов или в работе аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.

Тем не менее, на практике стандартная процедура эхоподавления не дает желаемые положительные результаты из-за продолжительной реверберации эхосигнала (хвостовых эффектов), нелинейных составляющих эха и проблем конвергенции. Вышеупомянутые эффекты хвоста эха часто возникают в результате недостатков моделирования процесса формирования эхосигнала, в то время как нелинейные компоненты эха являются следствием вибраций или нелинейных отклонений малобюджетного или дешевого аудиооборудования. Упомянутые проблемы конвергенции, например, возникают из-за нестабильности путей прохождения эха во времени. Подробная информация по этому вопросу представлена в [2].

Поэтому возникает вопрос об объединении компенсаторов акустических эхосигналов с нелинейным постпроцессором для ликвидации остаточного эха, не устраненного эхокомпенсатором. Более подробное освещение этого вопроса можно найти в [3]. Принято подавление остаточного эха осуществлять частотно-избирательным методом, как предлагается в [4]. Действительно, почти все акустические эхокомпенсаторы дооснащаются постпроцессорами, поскольку слишком часто они не могут ослабить эхо так, чтобы его не было слышно.

Недавно был предложен ряд устройств подавления акустических эхосигналов, работающих в поддиапазоне аналогично вышеупомянутым нелинейным постпроцессорам, но без использования компенсатора акустического эхосигнала и без необходимости оценки импульсной характеристики прохождения отраженного сигнала, о чем сообщалось в [5] и [6]. Сообщается, что эти системы, характеризуясь низкой вычислительной трудоемкостью и надежностью, обеспечивают высокую дуплексность.

В алгоритме эхоподавления, предложенном в [6], для расчета спектров сигналов громкоговорителя и микрофона применяется оконное преобразование Фурье (ОПФ). Задержка, или величина задержки d, между сигналами громкоговорителя, преобразованными с помощью ОПФ, выбирается с учетом большей части импульсной характеристики эхосигнала. Затем выполняется оценка фильтра анализа действительного эхосигнала, имитирующего частичное воздействие условий формирования эха. Чтобы предварительно оценить амплитудный спектр эхосигнала, к спектру сигнала громкоговорителя применяется расчетная величина задержки и фильтр предварительного анализа эхосигнала. С использованием предварительной оценки амплитудного спектра эхосигнала, рассчитывается действительный фильтр эхоподавления и применяется для спектра микрофонного сигнала для подавления эха.

Однако слабость описанных выше систем подавления эха (AES) заключается в том, что они не вполне справляются со стационарными шумами сигнала микрофона. Из дальнейших объяснений станет видно, что стационарный шум влияет (вносит помехи) на оценку отраженного сигнала, что ухудшает работу таких систем, если соотношение сигнал-шум анализируемых сигналов не высоко. В зависимости от варианта исполнения или модели подобное влияние называют также отклонением от математического ожидания, смещением нулевой точки или систематической девиацией предсказанной величины.

На фиг.2 показана принципиальная схема устройства для расчета управляющих параметров 200 для фильтра подавления акустических шумов 210, изображенного пунктирной рамкой как опция. Устройство 200 состоит из вычислителя 220, который, в свою очередь, содержит определитель значения 230, вход которого соединен с входным каналом 240 устройства 200. Определитель среднего значения 250 на входе соединен с выходом определителя значения 230, который, в свою очередь, параллельно ему подключен к первому вводу в модификатор 260. Выход определителя среднего значения 250 сопряжен со вторым вводом в модификатор 260. Вывод модификатора 260 соединен с входом устройства расчета управляющих параметров 270, подготавливающего и выводящего управляющую информацию для фильтра акустического шумоподавления 210, являющегося одновременно терминалом устройства 200.

Для выполнения этой функции фильтр звукового шумоподавления 210 оснащен каналом ввода данных управления. В зависимости от конкретной конфигурации системы, в которую введены устройство 200 и фильтр шумозаграждения 210, сигнал, подаваемый на вход 240, может одновременно посылаться на вход шумозаграждающего фильтра 210. Дополнительно или альтернативно на вход фильтра 280 может подаваться другой сигнал. Один или оба сигнала, введенные в фильтр глушения акустических шумов 210, проходят фильтрацию с учетом управляющих данных.

Учитывая назначение устройства 200 как обеспечивающего параметры управления фильтром акустического шумоподавления 210, на вход 240 подается, по меньшей мере, один сигнал, который может быть сигналом громкоговорителя, сигналом микрофона, о которых говорилось ранее, или производным от них обоих или одного из них. Из дальнейшего более подробного обсуждения будет видно, что устройство 200 способно принимать и обрабатывать больше одного сигнала.

Сигналы, поступающие на устройство 200, представляют собой последовательные во времени блоки данных, называемые также фреймами (кадрами). Каждое из смонтированных в определенном порядке средств обработки сигнала в конструкции настоящего изобретения обрабатывает один или более блоков данных во временной последовательности, при этом предшествующие блоки данных учитываются дополнительно. Это отражает соответствующий данному изобретению типичный сценарий приложения устройств 200 для запуска или реализации процесса эхоподавления в режиме реального времени.

При приеме сигнала на входе 240 устройства 200, по меньшей мере, один блок данных поступает на определитель значения 230, который, в свою очередь, вычисляет энергопоказатель, как минимум, для одного полосового сигнала. Здесь полосовые сигналы соотносятся по частоте, как, например, сигналы, формируемые анализирующим банком фильтров Фурье, анализирующим банком фильтров поддиапазонов или анализирующим КЗФ- банком.

Характеристическая частота, которая, например, представляет низкую начальную частоту, верхнюю конечную частоту, среднюю частоту или другую типичную частоту, соотнесена здесь с каждым полосовым сигналом. Если, например, полосовые сигналы представляют собой спектральные величины банка фильтров анализа Фурье, частота, выраженная соответствующей спектральной величиной, может, например, быть принята за характеристическую частоту. Для подполосовых сигналов или сигналов КЗФ с более широким диапазоном соотношения частот характеристическая частота может быть одной из вышеупомянутых типичных частот.

В зависимости от конкретной версии реализации устройства 200 в соответствии с данным изобретением определитель значения 230 также может обеспечивать на выходе больше одного энергетического показателя более чем для одного полосового сигнала на базе одного блока данных, однозначно распознаваемого по временному индексу. Следовательно, можно, например, определить соответствующие энергопоказатели для множества или для всех сигналов поддиапазона.

Энергетические показатели могут выражать, например, величину энергии определенного полосового сигнала или значение, пропорциональное ей. Это также может быть величина, пропорциональная степени значения рассматриваемого полосового сигнала с положительным целочисленным экспонентом, если величина, служащая основанием, является действительной величиной. В качестве альтернативы или дополнительно энергопоказатель может быть пропорциональным показателю степени модуля (абсолютной величины) выделенного полосового сигнала с положительным действительным числом в качестве экспонента. Это предусматривает также, например, использование в качестве основания сложных величин.

Затем, определенные таким путем один или ряд энергопоказателей, по меньшей мере, для одного полосового сигнала передаются на определитель среднего значения 250, предназначенный для расчета, как минимум, одного соответствующего среднего. В вариантах реализации изобретения, где на определитель среднего значения 250 передается более одного энергопоказателя на один блок данных, средняя величина может быть определена только для каждого или для некоторого множества обрабатываемых значений.

Как будет видно далее, среднее значение может быть выведено здесь на основании скользящего среднего, которое основывается, например, на предшествующих по времени блоках данных или на их множестве, отдельно от текущего блока данных. Это может быть выполнено, например, путем подбора соответствующих значений различных блоков данных, или в форме рекурсивного вычисления. Конкретное техническое решение также будет представлено далее.

Затем, по меньшей мере, один энергетический показатель от определителя значения 230 и, по меньшей мере, одно среднее значение от определителя среднего значения 250 передаются на модификатор 260, который корректирует энергопоказатель, базируясь на рассчитанном среднем значении для выбранного полосового сигнала. При различных вариантах осуществления представляемого изобретения это может быть выполнено, например, простым вычитанием, простым делением или с помощью более сложного математического действия на основе вычитания или деления.

Таким образом, модификатор 260 корректирует один или более энергопоказателей, на базе которых следующее в цепи устройство расчета параметров управления 270 формирует управляющие данные для фильтра подавления акустических шумов 210.

В зависимости от того, какой сигнал подается на вход 240 устройства 200, может быть рекомендовано тот же самый или другой сигнал ввести в фильтр подавления акустических шумов 210 через дополнительный вход 280. Если на вход 240 поступает, например, микрофонный сигнал, дополнительный вход 280 фильтра акустического шумоподавления 210 можно не использовать. Однако, если на вход 240 поступает сигнал громкоговорителя, настоятельно рекомендуется использовать дополнительный вход 280, подавая на него сигнал микрофона.

Недостаток традиционных систем подавления акустического эхо, описанных выше, состоит в их недостаточной способности противостоять стационарным шумам микрофонного сигнала. Благодаря реализации настоящего изобретения этот недостаток может быть частично или полностью устранен при одновременном повышении качества звука. Как будет показано дальше, стационарные или квазистационарные искажения приводят к систематической девиации предсказанных характеристик эхосигнала, ухудшая работу таких систем в условиях, когда отношение сигнал-шум не достаточно высоко.

Реализация настоящего изобретения обеспечивает действительно новый подход к проблеме хотя бы частичного устранения упомянутых выше узких мест в системах подавления акустического эха. Не в малой степени благодаря настоящему изобретению, вариант реализации которого показан на фиг.2, предлагается практический способ расчета характеристик фильтра предварительного анализа эхосигнала, в котором решается задача сокращения вызываемой помехами систематической девиации предсказанной величины.

Следовательно, осуществление настоящего изобретения относится к расчету фильтра предварительного анализа эхосигнала. Оно основывается на оценке временных флуктуации микрофонного спектра, возбуждаемых временными флуктуациями спектров громкоговорителя. Благодаря этому техническое исполнение изобретения предусматривает более достоверную оценку фильтров предварительного анализа эхосигнала без внесения систематической девиации предсказанной величины из-за возможного возбуждения аддитивного шума в микрофонных каналах. Таким образом, предлагаемое изобретение в техническом исполнении предусматривает реализацию фильтров предварительного анализа эхосигнала на основе спектральных флуктуации.

Прежде, чем более детально будут рассмотрены конструктивные решения предлагаемого изобретения и их функции, следует пояснить, что когда говорится о двух компонентах конструкции, соединенных друг с другом, это означает, что они соединены напрямую или опосредованно через соединительные элементы, каналы передачи сигналов или другие средства связи. Следовательно, описанные выше устройства 230, 250, 260 и 270 интегрированы в вычислитель 220.

Нет необходимости реализовывать каждое устройство как автономный контур. Поэтому возможно частичное или полное совпадение элементов схемы вычислителя 220, принадлежащих более чем к одному из упомянутых устройств. Например, если вычислитель 220 представляет собой микропроцессор, то многие цепи могут, по крайней мере, частично, задействоваться для других устройств. Или, в частности, одни и те же элементы АЛУ (арифметико-логического устройства) могут быть использованы как для определите