EP1519618A1 - Method and communication equipment with means for audio signals interference suppression - Google Patents
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- EP1519618A1 EP1519618A1 EP03021578A EP03021578A EP1519618A1 EP 1519618 A1 EP1519618 A1 EP 1519618A1 EP 03021578 A EP03021578 A EP 03021578A EP 03021578 A EP03021578 A EP 03021578A EP 1519618 A1 EP1519618 A1 EP 1519618A1
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a communication device, wherein the communication device audio signals radiates to an environment and on the one hand these audio signals including environmental superimposed interference components, which contain at least echo and reverberation, resumes and on the other hand audio signals of an external sound source, preferably a communication device user, including whose environmental disturbances, absorbs, and the resumed audio signals by a first algorithm used to provide a room impulse response to the environment determine.
- the invention relates to a communication device with means for interference suppression of audio signals, wherein the communication device has at least one speaker, the audio signals radiates to an environment and continue at least a microphone, with the one hand, these audio signals including environmental layered Noise components that contain at least echo and reverberation again be recorded and on the other hand audio signals a external sound source, preferably a communication device user, including their environmental disturbances, be received, and in the communication device a first Is provided, which is a means of calculating a Room impulse response of the environment has.
- the type and duration of the reverberation are determined by the geometry of the Space and the condition of the walls.
- Various algorithms of digital voice and speech Audio signal processing, especially those dealing with need to deal with the problem of reverberation of speech signals often an estimate of the so-called reverberation time.
- the reverberation time has hitherto been determined by two types of processes, namely statistical statistical methods or by a method that uses one or more measuring signals.
- a measurement signal must be generated via an external sound source. for example, white noise, to be played, which known to the system.
- white noise for example, white noise
- the reverberation time T60 is estimated.
- the inventors have recognized that information contained in the Room impulse response are included, even for suppression of another Audio signals can be used.
- the room impulse response can be obtained by a known method.
- the voice of the communication device user of the second communication device for example - in the case of two communication devices - That of a first communication device in handsfree mode radiated audio signal, usually the voice of the communication device user of the second communication device, inclusive the by the environment of the first communication device conditional noise components again from the microphone of the first Communications device recorded, it can be from these Audio signals with a first algorithm, first the room impulse response determine.
- the room impulse response implicitly the reverberation time T60, that is the reverberation time can be calculated from it.
- the inventors propose a method for operating a communication device, wherein the communication device audio signals to an environment radiates and on the one hand these audio signals including environmental superimposed interference components, at least Echo and reverberation included, resumes and on the other hand Audio signals from an external sound source, preferably one Communication device user, including their environment Noise, picking up, and a first algorithm a room impulse response of the environment determines to that effect improve that on the recorded audio signals of the external Sound source, preferably the communication user, a second suppression algorithm is applied, the used for suppression a reverberation time, which he from the determined by the first algorithm determined room impulse response.
- the method is particularly suitable for communication devices, such as for radios, mobile devices or Festnetztelefone, because here is the possibility of radiation a known signal and the subsequent recording given is.
- the audio signals via a loudspeaker and also audio signals can pick up via a microphone, the method is suitable due to the environmental condition of the stand-alone device to use the resulting reverberation time and to suppress interference.
- the determination of the reverberation time is via this method much more possible, as compared to a previous one Estimation from the reverberant audio signal.
- the new procedure may be the basis for a Real-time parameterization and real-time adaptation of algorithms form the reverberation of speech signals.
- the reverberation time from the energetic Rejection of reverberation is calculated using the information about the speed of this waste in the Room impulse response is included. This can be a more accurate Determination of the reverberation time compared to the statistically based Estimation of the reverberation time done.
- AEC Acoustic Echo Cancelation
- This AEC algorithm is available in many phones today and is actually to suppress the resumed audio signals used.
- the algorithm calculates a room impulse response, which according to the invention for determining the reverberation time can be used.
- a second suppression algorithm is used. Such a second suppression algorithm should be under Utilization of the determined or accepted reverberation time due to the environment superimposed interference components, such as echo and reverb, from the recorded audio signal of the communication device user remove.
- the Room impulse response as a function of frequency and preferably filtered through several band passes. This can the reverberation time, which is itself frequency dependent, depending on the frequency are determined.
- the described method of operation of a communication device is based on the fact that the speaker of an audio system, for example radiating into a room and that the audio signal fading through the room is picked up again by the microphone of the audio system.
- a known communication device with means for interference suppression of audio signals wherein the communication device has at least one speaker, the audio signals radiates to an environment and continue at least one Microphone, with the one hand, these audio signals including environmental superimposed interference components, the at least echo and reverberation included, resumed and on the other hand audio signals from an external sound source, preferably a communication device user, including recorded their environmental interference components and a first means are provided in the communication device is that means for calculating a room impulse response the environment, to improve that a second means for the recorded audio signals of the external Sound source, preferably the communication user, including their environmental interference components is arranged, which is a means for determining the reverberation time having the reverberation time determined in the contained by the first means determined room impulse response is.
- a communication device in which the reverberation time, by the utilization of the Radiation of a known audio signal and the subsequent Recording of the audio signal lost in the room via the determination the space impulse response has been determined, which is now also for filtering the audio signals of an external Sound source can be used.
- the suppression can here more accurate than before, because the reverberation time better and more accurately determined.
- the second means can be used Have program means and / or program modules that the Determine reverberation time.
- AEC Acoustic Echo Cancellation
- the second means program means and / or program modules having an algorithm perform that by taking advantage of the environment certain reverberation time superimposed by the environment Noise components, such as echo and reverb, from the recorded audio signal of the communication device user.
- the determination of the reverberation time as a function of the frequency and according to the frequency-dependent interference suppression of the audio signals is realized low in the communication device, if bandpass filters are arranged in the communication device, that filter the room impulse response.
- the new communication device may be a telephone, for example in the form of a mobile station or a Wired telephone, a household electrical appliance or an electrical module of a vehicle with means for Voice input and voice acting.
- FIG. 1 shows an example in a diagram of the temporal Energy distribution of an audio signal, which is in one Record space with a microphone and measure when a impulsive audio signal, for example a bang, occurs. This power distribution is obtained by entering the magnitude square forms a room impulse response and this logarithmiert.
- the reverberation 3 which consists of quasi chaotic superimposed reflections of the Audio signal exists in the room and diffuse arrives at the measuring microphone.
- the new method uses the reverberation time T60 of an audio signal, from the room impulse response 14, for a given Space is characteristic, was determined.
- the reverberation time T60 is shown in Figure 1 on the Ordinate of the diagram determines an energy range A60, the is in the range of the reverberation 3, in which the energy of the Reverberation drops by 60 decibels.
- the upper and the lower Limit value of the energy range A60 are first on the Reverberation curve 3 and then on the abscissa, ie the time axis projected.
- the projected area on the timeline corresponds the reverberation time T60.
- the energy sector is not necessarily be chosen with 60 decibels, but can also be chosen smaller or larger. For example can also be chosen an area in which the energy of the Reverberation drops by 30 decibels, for example.
- the value that obtained from the projection on the timeline must be appropriate by the factor of reduction / enlargement of the Energy, to be adjusted. At an energy range of only 30 decibels will be equal to the time period with the factor 2 multiplied to obtain the reverberation time T60.
- the temporal energy distribution is exemplified a pulse-like audio signal, for example one Bang shown.
- the audio signal in a smaller space to be included. This manifests itself in one less reverberation 3.
- the reverberation curve 3 falls faster whereby the reverberation time T60 is lower than in FIG. 1 is.
- the direct sound was 1 and the Echoes 2 in the diagram of Figure 2 unchanged from the diagram taken over the figure 1.
- differences could occur here.
- the reverberation time T60 can be determined.
- FIG. 3 now shows a measured room impulse response 14 of a Space.
- On the ordinate are the signal amplitudes and the time is plotted on the abscissa.
- the speed of the waste of energy in the space impulse response Time is characteristic of this particular space. This speed is independent of the measurement signal and the Position of sound source and microphone in the room for that particular Room to be obtained.
- FIG. 4 shows two communication devices 13.1 and 13.2, Replace the signals 4 and 12 via an interface 13.3. It may be in the communication devices 13.1 and 13.2, for example, to act on terminals in the mobile network.
- the interface 13.3 may be, for example around a transmitting / receiving antenna or an infrared interface act.
- the new method is used.
- the first communication device 13.1 should be in an environment located, for example, in a church, in the Hall effects occur. This environment is open by a one-sided Rectangle indicated by the reference numeral 9.
- the signal 4 is via the interface 13.3 from the second Communication device 13.2 to the first communication device 13.1 sent and received by this.
- the signal 12 should be from first communication device 13.1 to the second communication device 13.2 be sent, it should be disrupted by the surroundings 9 of the first communication device 13.1 occur, be suppressed.
- the first communication device 13.1 has at least one Digital-to-analog converter 6, which is the second communication device 13.2 sent digital signals 4 in analog Converts signals and forwards them to a loudspeaker 7.
- the first communication device 13.1 has a Microphone 10, which can record analog signals and over an analog-to-digital converter 11 digitized.
- the already known reverberation time as follows for the suppression of the signal 15.1 available made.
- the sent from the second communication device 13.2 Signal 4 is converted by the digital-to-analog converter 6 and via the speaker 7 of the first communication device 13.1 issued.
- Analogous to the diagrams of FIGS. 1 and 2 the signal 4 in the form of direct sound 8.1, echo 8.2 and Reverberation 8.3 to the microphone 10 of the first communication device 13.1 arrive.
- the direct sound becomes 8.1
- the echo becomes 8.2
- the reverberation becomes 8.3 converted via an analog-to-digital converter 6 and over an algorithm 5, the room impulse response is determined.
- AEC Acoustic Echo Cancellation
- the reverberation time can be determined from this.
- This reverberation time can also be used for filtering the signal 15.1 of the Communication device user 15, since the reverberation times, which is responsible for the transmission of signals 8.1 to 8.3 from the speaker 7 on the environment 9 to the microphone 10th and for the transmission of signals 15.1 to 15.3 from the communication device user 15 to the microphone 10, similar are.
- the determined by the first algorithm 5 to determine Another algorithm 16 is provided to access the data of the algorithm 5 has, so on the room impulse response and the reverberation time contained therein. Then be the signals 15.1 to 15.3 with a Entstörtician 17th suppressed and output as signals 12.
- FIG. 5 shows a special embodiment of a communication device.
- a voice-driven Appliance 13.4 applied. This is the operator 15 of the voice-controlled electrical appliance only with the voice-controlled electrical appliance 13.4 in contact and not like in Figure 4 with another communication participant, the is located on a second communication device.
- the voice-controlled electrical device 13.4 has a Voice generation module 18 to 4.1 signals, for example, the menu size of the electrical device 13.4, via the speaker 7 to spend.
- the voice-controlled electrical appliance has 13.4 via a speech recognition module 19 to signals 12.1, for example, recognize the language of the operator 15 to be able to.
- algorithm 5 can not be used become. But the reverberation time, resulting from the room impulse response which determines in algorithm 5 which was almost the same for the signals 15.1 to 15.3 of the operator 15, can by another algorithm 16 used, with a Entstörtician 17 the signal 15.1 suppressed.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsgerätes, wobei das Kommunikationsgerät Audiosignale an eine Umgebung abstrahlt und einerseits diese Audiosignale einschließlich umgebungsbedingter überlagerter Störanteile, die zumindest Echo und Nachhall enthalten, wieder aufnimmt und andererseits Audiosignale einer externen Schallquelle, vorzugsweise eines Kommunikationsgerätenutzers, einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile, aufnimmt, und die wiederaufgenommenen Audiosignale durch einen ersten Algorithmus benutzt werden, um eine Raumimpulsantwort der Umgebung zu bestimmen.The invention relates to a method for operating a communication device, wherein the communication device audio signals radiates to an environment and on the one hand these audio signals including environmental superimposed interference components, which contain at least echo and reverberation, resumes and on the other hand audio signals of an external sound source, preferably a communication device user, including whose environmental disturbances, absorbs, and the resumed audio signals by a first algorithm used to provide a room impulse response to the environment determine.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Kommunikationsgerät mit Mitteln zur Entstörung von Audiosignalen, wobei das Kommunikationsgerät über zumindest einen Lautsprecher verfügt, der Audiosignale an eine Umgebung abstrahlt und weiterhin zumindest ein Mikrofon aufweist, mit dem einerseits diese Audiosignale einschließlich umgebungsbedingter überlagerter Störanteile, die zumindest Echo und Nachhall enthalten, wieder aufgenommen werden und andererseits Audiosignale einer externen Schallquelle, vorzugsweise eines Kommunikationsgerätenutzers, einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile, aufgenommen werden, und im Kommunikationsgerät ein erstes Mittel vorgesehen ist, das ein Mittel zur Berechnung einer Raumimpulsantwort der Umgebung aufweist.Furthermore, the invention relates to a communication device with means for interference suppression of audio signals, wherein the communication device has at least one speaker, the audio signals radiates to an environment and continue at least a microphone, with the one hand, these audio signals including environmental layered Noise components that contain at least echo and reverberation again be recorded and on the other hand audio signals a external sound source, preferably a communication device user, including their environmental disturbances, be received, and in the communication device a first Is provided, which is a means of calculating a Room impulse response of the environment has.
Es ist allgemein bekannt, dass über Lautsprecher abgestrahlte oder von einer Schallquelle, zum Beispiel der menschlichen Stimme, erzeugte Audiosignale in Räumen im Allgemeinen durch Echos und Nachhall verfälscht werden. Während die Echos aus direkten, einfachen und frühen Reflexionen des Audiosignals an einer der Begrenzungsflächen des Raumes, zum Beispiel den Wänden, dem Boden oder der Decke, bestehen, ist der Nachhall diffus und wird durch mehrfache, nur noch nach statistischen Methoden abschätzbare Reflexionen an den Begrenzungsflächen erzeugt.It is well known that radiated over loudspeakers or from a sound source, for example the human Voice, in general, produced audio signals in rooms Echoes and reverberation are falsified. While the echoes off direct, simple and early reflections of the audio signal at one of the boundary surfaces of the room, for example the Walls, the floor or the ceiling, is the reverberation diffuse and becomes by multiple, only after statistical Methods estimable reflections at the boundary surfaces generated.
Die Art und Dauer des Nachhalls werden von der Geometrie des Raumes und der Beschaffenheit der Wände entscheidend beeinflusst. Verschiedene Algorithmen der digitalen Sprach- und Audiosignalverarbeitung, vor allem solche, welche sich mit dem Problem der Enthallung von Sprachsignalen befassen, benötigen häufig eine Abschätzung der sogenannten Nachhallzeit. Die Nachhallzeit, meist mit T60 abgekürzt, ist eine in der Akustik bekannte wichtige Kenngröße für Räume. Sie kann frequenzabhängig bestimmt werden und beschreibt, in welcher Zeit nach dem Verstummen einer Signalquelle die Energie des Hallsignals um 60 dB [dB = Dezibel], gegebenenfalls noch abhängig von dem jeweiligen Frequenzband, abgefallen ist.The type and duration of the reverberation are determined by the geometry of the Space and the condition of the walls. Various algorithms of digital voice and speech Audio signal processing, especially those dealing with need to deal with the problem of reverberation of speech signals often an estimate of the so-called reverberation time. The reverberation time, usually abbreviated to T60, is one in the Acoustics known important characteristic for rooms. It can be frequency-dependent be determined and describes in what time after silencing a signal source, the energy of the Hall signal by 60 dB [dB = decibels], possibly still dependent from the respective frequency band has fallen off.
Die Nachhallzeit wird bisher über zwei Verfahrensarten bestimmt, nämlich über statistische Schätzverfahren oder durch ein Verfahren, das sich eines oder mehrerer Messsignale bedient.The reverberation time has hitherto been determined by two types of processes, namely statistical statistical methods or by a method that uses one or more measuring signals.
Im ersten Fall wird zum Beispiel eine über viele Sprecher und Sprachbeispiele gemittelte Information über das Zeit- und Amplitudenverhältnis von Sprachabschnitten zu Sprachpausen herangezogen, um über die Veränderung dieses Verhältnisses im Vergleich zum Wert bei unverhallter Sprache eine Aussage über die Nachhallzeit zu gewinnen.In the first case, for example, one over many speakers and Language examples averaged information about the time and Amplitude ratio of speech sections to speech pauses used to discuss the change of this ratio in the Compared to the value of unvoiced speech a statement about to gain the reverberation time.
Man kann leicht erkennen, dass hier sprecherspezifische Eigenarten, wie zum Beispiel häufige und/oder lange Sprachpausen, diese Abschätzung stark verfälschen können. Es ist zu betonen, dass eine Abschätzung der Nachhallzeit ohne Verwendung eines Messsignals, also zum Beispiel während eines Telefongesprächs, im Allgemeinen sehr problematisch ist, da nicht ohne weiteres feststellbar ist, welche Signalanteile des vom Mikrofon aufgenommenen Schallsignals Direktschall und welche Anteile Echo oder Hall sind. Unter Direktschall versteht man das Signal, welches ohne eine einzige Reflexion direkt vom Sprecher, also von der "Schallquelle" zum Mikrofon gelangt. Eine auf statistischen Merkmalen basierte Schätzung der Nachhallzeit kann höchstens dadurch erfolgen, dass Merkmale typischer unverhallter, "sauberer" Sprache mit den Merkmalen des vorliegenden, aufgenommenen, verhallten Sprachsignals verglichen werden.It is easy to see that here spokespecific peculiarities, such as frequent and / or long language breaks, can strongly distort this estimate. It's closed emphasize that an estimate of the reverberation time without use a measurement signal, for example during a telephone conversation, generally very problematic, since not It can easily be determined which signal components of the Microphone recorded sound signal direct sound and which Shares are echo or reverb. Under direct sound one understands the signal, which without a single reflection directly from the Speaker, so from the "sound source" reaches the microphone. A statistically based estimate of reverberation time can at most be done by having features more typical unvoiced, "clean" language with the characteristics of present, recorded, reverberated speech signal compared become.
Im zweiten Fall muss über eine externe Schallquelle ein Messsignal, zum Beispiel weißes Rauschen, abgespielt werden, welches dem System bekannt ist. Über die Korrelation zwischen dem abgespielten Messsignal und dem Signal, welches über das Mikrofon des Kommunikationsgeräts wieder empfangen wird, kann dann die Abschätzung der Nachhallzeit T60 erfolgen. Diese Möglichkeit ist höchstens für Versuchsaufbauten praktikabel, da zum Beispiel dem Benutzer eines Telefons nicht zugemutet werden kann, vor oder während jedes Gesprächs erst mit dem Telefon eine solche Messung durchzuführen.In the second case, a measurement signal must be generated via an external sound source. for example, white noise, to be played, which known to the system. About the correlation between the played measuring signal and the signal, which over the Microphone of the communication device is received again then the reverberation time T60 is estimated. These Possibility is at most practicable for experimental setups, because, for example, the user of a phone is not expected can be, before or during each conversation only with the Phone to perform such a measurement.
Je genauer die Nachhallzeit bekannt ist, desto besser lässt sich die Enthallung eines Audiosignals ermöglichen.The more accurate the reverberation time, the better allow the reverberation of an audio signal.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsgerätes und ein Kommunikationsgerät mit Mitteln zur Entstörung von Audiosignalen zu finden, welches im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren und Hardwaregeräten mit einer genauer ermittelten Nachhallzeit auch eine bessere Entstörung der Audiosignale zulässt.It is therefore an object of the invention to provide a method of operation a communication device and a communication device with To find means for interference suppression of audio signals, which compared to the previously known methods and hardware devices with a more accurate reverberation time also a better interference suppression of the audio signals.
Diese Aufgaben der Erfindung werden durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und gegenständlich durch das Kommunikationsgerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Patentansprüche. These objects of the invention are achieved by the method the features of claim 1 and objectively by the communication device with the features of claim 8 solved. Advantageous developments of the invention are the subject of the subordinate claims.
Die Erfinder haben erkannt, dass Informationen, die in der Raumimpulsantwort enthalten sind, auch zur Entstörung weiterer Audiosignale verwendet werden können. Die Raumimpulsantwort kann mit Hilfe eines bekannten Verfahrens gewonnen werden. Vorteilhaft kann die durch das Acoustic Echo Cancelation-Verfahren berechnete Raumimpulsantwort, wobei das AEC-Verfahren in vielen Telefonen schon vorhanden ist und welches diese Raumimpulsantwort zur Unterdrückung der wiederaufgenommenen Audiosignale benutzt, auch zur Bestimmung der Nachhallzeit der Umgebung verwendet werden.The inventors have recognized that information contained in the Room impulse response are included, even for suppression of another Audio signals can be used. The room impulse response can be obtained by a known method. Advantageously, by the Acoustic Echo Cancelation method calculated room impulse response, using the AEC method in many phones already exists and which this room impulse response to suppress the resumed Audio signals also used to determine the reverberation time the environment can be used.
Wird beispielsweise - im Falle von zwei Kommunikationsgeräten - das von einem ersten Kommunikationsgerät im Freisprechmodus abgestrahlte Audiosignal, üblicherweise die Stimme des Kommunikationsgerätenutzers des zweiten Kommunikationsgerätes, inklusive der durch die Umgebung des ersten Kommunikationsgeräts bedingter Störanteile wieder vom Mikrofon des ersten Kommunikationsgeräts aufgenommen, so lässt sich aus diesen Audiosignalen mit einem ersten Algorithmus zunächst die Raumimpulsantwort bestimmen. Die Raumimpulsantwort beinhaltet implizit die Nachhallzeit T60, das heißt die Nachhallzeit kann aus ihr berechnet werden.For example - in the case of two communication devices - That of a first communication device in handsfree mode radiated audio signal, usually the voice of the communication device user of the second communication device, inclusive the by the environment of the first communication device conditional noise components again from the microphone of the first Communications device recorded, it can be from these Audio signals with a first algorithm, first the room impulse response determine. The room impulse response implicitly the reverberation time T60, that is the reverberation time can be calculated from it.
Soll nun ein weiteres Audiosignal, zum Beispiel die Sprache des Kommunikationsgerätenutzers vom ersten Kommunikationsgerät, aufgenommen werden, welches seinerseits durch die Umgebung störbehaftet ist, so wird aus der bereits vom ersten Algorithmus bestimmten Raumimpulsantwort die Nachhallzeit des Raumes bestimmt. Diese Nachhallzeit kann dann genutzt werden, um den Nachhall im aufgenommenen Sprachsignal des ersten Kommunikationsgerätenutzers zu bestimmen. Hierbei machen sich die Erfinder zusätzlich die Erkenntnis zu nutzte, das sich die Nachhallzeit auch bei verschiedenen Positionen der Schallquelle im Raum nicht signifikant ändert. Should now another audio signal, for example, the language the communication device user from the first communication device, which in turn are surrounded by the environment is annoying, so will be out of the first algorithm determined room impulse response the reverberation time of the Room determined. This reverberation time can then be used to the reverberation in the recorded speech signal of the first communication device user to determine. This is going on the inventors additionally took advantage of the knowledge that is the reverberation time also at different positions of the Sound source in the room does not change significantly.
Entsprechend diesem Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsgerätes vor, wobei das Kommunikationsgerät Audiosignale an eine Umgebung abstrahlt und einerseits diese Audiosignale einschließlich umgebungsbedingter überlagerter Störanteile, die zumindest Echo und Nachhall enthalten, wieder aufnimmt und andererseits Audiosignale einer externen Schallquelle, vorzugsweise eines Kommunikationsgerätenutzers, einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile, aufnimmt, und ein erster Algorithmus eine Raumimpulsantwort der Umgebung bestimmt, dahingehend zu verbessern, dass auf die aufgenommenen Audiosignale der externen Schallquelle, vorzugsweise des Kommunikationsengerätenutzers, ein zweiter Entstör-Algorithmus angewendet wird, der zur Entstörung eine Nachhallzeit verwendet, die er aus der durch den ersten Algorithmus bestimmten Raumimpulsantwort ermittelt.According to this inventive concept, the inventors propose a method for operating a communication device, wherein the communication device audio signals to an environment radiates and on the one hand these audio signals including environmental superimposed interference components, at least Echo and reverberation included, resumes and on the other hand Audio signals from an external sound source, preferably one Communication device user, including their environment Noise, picking up, and a first algorithm a room impulse response of the environment determines to that effect improve that on the recorded audio signals of the external Sound source, preferably the communication user, a second suppression algorithm is applied, the used for suppression a reverberation time, which he from the determined by the first algorithm determined room impulse response.
Hierdurch lässt sich diejenige Nachhallzeit zur Entstörung von Audiosignalen einer externen Schallquelle nutzen, die aus der durch Abstrahlung eines bekannten Audiosignals und der anschließenden Aufnahme des im Raum verhallten Audiosignals bestimmten Raumimpulsantwort berechnet werden kann. Gegenüber der Schätzung der Nachhallzeit von Audiosignalen einer externen Schallquelle ist dieses Verfahren genauer.This allows the reverberation time to suppress interference use of audio signals from an external sound source that off by radiation of a known audio signal and the subsequent recording of the reverberated in the room audio signal determined room impulse response can be calculated. Across from the estimate of the reverberation time of audio signals of an external Sound source, this method is more accurate.
Das Verfahren eignet sich besonders gut für Kommunikationsgeräte, wie zum Beispiel für Funkgeräte, Mobilfunkgeräte oder Festnetztelefone, da gerade hier die Möglichkeit der Abstrahlung eines bekannten Signals und der anschließenden Aufnahme gegeben ist. Aber auch für Stand-Alone-Geräte, die Audiosignale über einen Lautsprecher ausgeben und auch Audiosignale über ein Mikrofon aufnehmen können, ist das Verfahren geeignet, die durch die Umgebungsbedingung des Stand-Alone-Gerätes ergebende Nachhallzeit zu nutzen und entsprechend zu entstören. The method is particularly suitable for communication devices, such as for radios, mobile devices or Festnetztelefone, because here is the possibility of radiation a known signal and the subsequent recording given is. But also for stand-alone devices, the audio signals via a loudspeaker and also audio signals can pick up via a microphone, the method is suitable due to the environmental condition of the stand-alone device to use the resulting reverberation time and to suppress interference.
Außerdem ist die Bestimmung der Nachhallzeit über dieses Verfahren wesentlich genauer möglich, als gegenüber einer bisherigen Abschätzung aus dem verhallten Audiosignal.In addition, the determination of the reverberation time is via this method much more possible, as compared to a previous one Estimation from the reverberant audio signal.
Das neue Verfahren kann beispielsweise die Grundlage für eine Echtzeitparametrisierung und eine Echtzeitanpassung von Algorithmen zur Enthallung von Sprachsignalen bilden.For example, the new procedure may be the basis for a Real-time parameterization and real-time adaptation of algorithms form the reverberation of speech signals.
Es ist vorteilhaft, wenn ausschließlich der erste Algorithmus die Nachhallzeit bestimmt.It is advantageous if only the first algorithm the reverberation time is determined.
Alternativ dazu ist es möglich, dass ausschließlich der zweite Entstör-Algorithmus die Nachhallzeit bestimmt.Alternatively, it is possible that only the second Suppressor algorithm determines the reverberation time.
Weiterhin ist es günstig, wenn die Nachhallzeit aus dem energetischen Abfall des Nachhalls berechnet wird, wobei die Information über die Geschwindigkeit dieses Abfalls in der Raumimpulsantwort enthalten ist. Hierdurch kann eine genauere Bestimmung der Nachhallzeit gegenüber der statistisch basierten Schätzung der Nachhallzeit erfolgen.Furthermore, it is advantageous if the reverberation time from the energetic Rejection of reverberation is calculated using the information about the speed of this waste in the Room impulse response is included. This can be a more accurate Determination of the reverberation time compared to the statistically based Estimation of the reverberation time done.
Zur Bestimmung der Raumimpulsantwort, aus der dann die Nachhallzeit bestimmt werden kann, kann in dem neuen Verfahren beim ersten Algorithmus ein AEC-Algorithmus (AEC = Acoustic Echo Cancelation) verwendet werden. Dieser AEC-Algorithmus ist in vielen Telefonen schon heute vorhanden und wird eigentlich zur Unterdrückung der wiederaufgenommenen Audiosignale benutzt. Der Algorithmus berechnet eine Raumimpulsantwort, welche sich erfindungsgemäß zur Bestimmung der Nachhallzeit verwenden lässt.To determine the room impulse response, then the reverberation time can be determined in the new process in the first algorithm, an AEC algorithm (AEC = Acoustic Echo Cancelation). This AEC algorithm is available in many phones today and is actually to suppress the resumed audio signals used. The algorithm calculates a room impulse response, which according to the invention for determining the reverberation time can be used.
Zur Entstörung der aufgenommenen Audiosignale des Kommunikationsgerätenutzers wird ein zweiter Entstör-Algorithmus verwendet. Ein solcher zweiter Entstör-Algorithmus soll unter Ausnutzung der bestimmten oder übernommenen Nachhallzeit die umgebungsbedingt überlagerten Störanteile, wie Echo und Hall, aus dem aufgenommenen Audiosignal des Kommunikationsgerätenutzers entfernen.To suppress the recorded audio signals of the communication device user a second suppression algorithm is used. Such a second suppression algorithm should be under Utilization of the determined or accepted reverberation time due to the environment superimposed interference components, such as echo and reverb, from the recorded audio signal of the communication device user remove.
Für das Verfahren ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die Raumimpulsantwort in Abhängigkeit der Frequenz und vorzugsweise durch mehrere Bandpässe gefiltert wird. Hierdurch kann die Nachhallzeit, die selbst frequenzabhängig ist, in Abhängigkeit der Frequenz bestimmt werden.For the method, it is also advantageous if the Room impulse response as a function of frequency and preferably filtered through several band passes. This can the reverberation time, which is itself frequency dependent, depending on the frequency are determined.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Anwendung des neuen Verfahrens sehr einfach bei zwei Kommunikationsgeräten nachgewiesen werden kann: Das beschriebene Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsgerätes basiert darauf, dass der Lautsprecher eines Audiosystems, zum Beispiel in einen Raum abstrahlt und dass das durch den Raum verhallte Audiosignal wieder vom Mikrofon des Audiosystems aufgenommen wird.At this point it should be mentioned that the application of the new Procedure very easily detected in two communication devices can be: The described method of operation of a communication device is based on the fact that the speaker of an audio system, for example radiating into a room and that the audio signal fading through the room is picked up again by the microphone of the audio system.
Zum Nachweis wird eine Sprachverbindung zwischen den zwei Mobilfunkteilnehmern aufgebaut. Anschließend trennt der erste Mobilfunkteilnehmer, während der zweite Mobilfunkteilnehmer spricht, die akustische Verbindung zwischen Lautsprecher und Mikrofon, zum Beispiel durch Verdecken des Lautsprechers mit der Hand. Bemerkt nun der zweite Mobilfunkteilnehmer eine deutliche Verschlechterung der Qualität des Audiosignals, zum Beispiel in Form einer verhallten Stimme, wenn der erste Mobilfunkendteilnehmer spricht, so wird das neue Verfahren zur Bestimmung der Nachhallzeit im Gerät des ersten Mobilfunkendteilnehmers angewendet. Dies setzt voraus, dass ein Enthallungs-Algorithmus angewendet wird. Die Unterbrechung der Übertragungsstrecke beim ersten Mobilfunkendgerät verhindert eine Adaption des verwendeten "Entstör-Algorithmus" an die Nachhallzeit des Raums.As proof, a voice connection between the two mobile subscribers built up. Then the first separates Mobile subscriber, while the second mobile subscriber speaks, the acoustic connection between speakers and Microphone, for example by covering the speaker with the hand. Noticed now the second mobile subscriber a significant deterioration of the quality of the audio signal, for Example in the form of a reverberated voice when the first mobile subscriber speaks, then the new procedure becomes Determining the reverberation time in the device of the first mobile radio subscriber applied. This assumes that a rewriting algorithm is applied. The interruption of the transmission path prevents the first mobile terminal an adaptation of the used "suppression algorithm" to the Reverberation time of the room.
Zur gegenständlichen Lösung ihrer Aufgabe schlagen die Erfinder auch vor, ein bekanntes Kommunikationsgerät mit Mitteln zur Entstörung von Audiosignalen, wobei das Kommunikationsgerät über zumindest einem Lautsprecher verfügt, der Audiosignale an eine Umgebung abstrahlt und weiterhin zumindest ein Mikrofon aufweist, mit dem einerseits diese Audiosignale einschließlich umgebungsbedingter überlagerter Störanteile, die zumindest Echo und Nachhall enthalten, wieder aufgenommen werden und andererseits Audiosignale einer externen Schallquelle, vorzugsweise eines Kommunikationsgerätenutzers, einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile aufgenommen werden, und im Kommunikationsgerät ein erstes Mittel vorgesehen ist, das ein Mittel zur Berechnung einer Raumimpulsantwort der Umgebung aufweist, dahingehend zu verbessern, dass ein zweites Mittel für die aufgenommenen Audiosignale der externen Schallquelle, vorzugsweise des Kommunikationsengerätenutzers, einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile angeordnet ist, das ein Mittel zur Ermittlung der Nachhallzeit aufweist, das die Nachhallzeit ermittelt, die in der durch das erste Mittel bestimmten Raumimpulsantwort enthalten ist.For the objective solution of their task, the inventors propose also before, a known communication device with means for interference suppression of audio signals, wherein the communication device has at least one speaker, the audio signals radiates to an environment and continue at least one Microphone, with the one hand, these audio signals including environmental superimposed interference components, the at least echo and reverberation included, resumed and on the other hand audio signals from an external sound source, preferably a communication device user, including recorded their environmental interference components and a first means are provided in the communication device is that means for calculating a room impulse response the environment, to improve that a second means for the recorded audio signals of the external Sound source, preferably the communication user, including their environmental interference components is arranged, which is a means for determining the reverberation time having the reverberation time determined in the contained by the first means determined room impulse response is.
Hierdurch wird ein Kommunikationsgerät zur Verfügung gestellt, in dem die Nachhallzeit, die durch die Ausnutzung der Abstrahlung eines bekannten Audiosignals und der anschließenden Aufnahme des im Raum verhallten Audiosignals über die Bestimmung der Raumimpulsantwort, bestimmt wurde, welches nun auch für die Entstörung der Audiosignale einer externen Schallquelle verwendet werden kann. Die Entstörung kann hierbei genauer als bisher erfolgen, da die Nachhallzeit besser und genauer bestimmt wird.As a result, a communication device is provided, in which the reverberation time, by the utilization of the Radiation of a known audio signal and the subsequent Recording of the audio signal lost in the room via the determination the space impulse response has been determined, which is now also for filtering the audio signals of an external Sound source can be used. The suppression can here more accurate than before, because the reverberation time better and more accurately determined.
Es besteht die Möglichkeit, dass ausschließlich das erste Mittel über Programmmittel und/oder Programmmodule verfügt, die die Nachhallzeit bestimmen.There is a possibility that only the first Means have program means and / or program modules, which determine the reverberation time.
Alternativ dazu kann aber auch ausschließlich das zweite Mittel Programmmittel und/oder Programmmodule aufweisen, die die Nachhallzeit bestimmen. Alternatively, however, only the second means can be used Have program means and / or program modules that the Determine reverberation time.
Das erste Mittel kann über Programmmittel und/oder Programmmodule verfügen, die einen AEC-Algorithmus (AEC = Acoustic Echo Cancellation) oder einen Algorithmus, wie in Welch, P.D.[1970], "The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra", IEEE Trans Audio Electroacoustic, Vol AU15, pp70-73), beschrieben, ausführen. Der Inhalt dieses Literaturverweises wird vollinhaltlich übernommen.The first means may be via program means and / or program modules have an AEC algorithm (AEC = Acoustic Echo Cancellation) or an algorithm as in Welch, P.D. [1970], "The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra ", IEEE Trans Audio Electroacoustic, Vol AU15, pp70-73). The content of this References in the full text.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zweiten Mittel Programmmittel und/oder Programmmodule aufweisen, die einen Algorithmus ausführen, der unter Ausnutzung der umgebungsabhängig bestimmten Nachhallzeit die umgebungsbedingt überlagerten Störanteile, wie Echo und Hall, aus dem aufgenommenen Audiosignal des Kommunikationsgerätenutzers entfernt.Furthermore, it is advantageous if the second means program means and / or program modules having an algorithm perform that by taking advantage of the environment certain reverberation time superimposed by the environment Noise components, such as echo and reverb, from the recorded audio signal of the communication device user.
Die Bestimmung der Nachhallzeit in Abhängigkeit der Frequenz und entsprechend die frequenzabhängige Entstörung der Audiosignale wird in dem Kommunikationsgerät günstig realisiert, wenn im Kommunikationsgerät Bandpassfilter angeordnet sind, die die Raumimpulsantwort filtern.The determination of the reverberation time as a function of the frequency and according to the frequency-dependent interference suppression of the audio signals is realized low in the communication device, if bandpass filters are arranged in the communication device, that filter the room impulse response.
Bei dem neuen Kommunikationsgerät kann es sich um ein Telefon, zum Beispiel in Form eines Mobilfunkendgerätes oder eines kabelgebundenen Telefons, ein elektrisches Haushaltgerät oder ein elektrisches Modul eines Fahrzeuges mit Mitteln zur Spracheingabe und Sprachausgabe handeln.The new communication device may be a telephone, for example in the form of a mobile station or a Wired telephone, a household electrical appliance or an electrical module of a vehicle with means for Voice input and voice acting.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren 1 bis 5 beschrieben, wobei in den Figuren die folgenden Abkürzungen verwendet werden: 1: Direktschall eines impulsartigen Audiosignals; 2: Echos; 3: Nachhall/Nachhallkurve; 4: Empfangene Signale vom zweiten Kommunikationsgerät; 4.1: Signale vom Spracherzeugungsmodul; 5: Algorithmus zur Bestimmung der Nachhallzeit; 6: Digital-Analog-Wandler; 7: Lautsprecher; 8.1: Signal, das direkt vom Lautsprecher zum Mikrofon gelangt = Direktschall; 8.2: Signal des Lautsprechers, das einfach am Objekt reflektiert wird = Echo; 8.3: Signal des Lautsprechers, das mehrfach und diffus am Objekt reflektiert wird = Nachhall; 9: Objekt an dem die Signale reflektiert werden; 10: Mikrofon; 11: Analog-Digital-Wandler; 12: Zu sendende Signale zum zweiten Kommunikationsgerät; 12.1: Signale zum Spracherkennungsmodul; 13.1: Erstes Kommunikationsgerät; 13.2: Zweites Kommunikationsgerät; 13.3: Schnittstelle für Signalübermittlung; 13.4: Sprachgesteuertes Elektrogerät: 14: Raumimpulsantwort; 15: Kommunikationsgerätenutzer/Bediener; 15.1: Signal, das direkt vom Kommunikationsgerätenutzer zum Mikrofon gelangt = Direktschall; 15.2: Signal des Kommunikationsgerätenutzers, das einfach am Objekt reflektiert wird = Echo; 15.3: Signal des Kommunikationsgerätenutzers, das mehrfach und diffus am Objekt reflektiert wird = Nachhall; 16: Algorithmus zur Enthallung der Signale 15.1 bis 15.3; 17: Entstöreinheit; 18: Spracherzeugungsmodul; 19: Spracherkennungsmodul; A60: Energiebereich, in dem die Energie um 60 Dezibel abfällt; T60: Nachhallzeit.In the following, the invention is based on preferred embodiments described with the aid of Figures 1 to 5, wherein in the figures the following abbreviations are used: 1: direct sound of a pulse-like audio signal; 2: echoes; 3: reverberation / reverberation curve; 4: Received signals from second communication device; 4.1: signals from the speech production module; 5: Algorithm for determining the reverberation time; 6: digital-to-analog converter; 7: speakers; 8.1: Signal, the directly from the loudspeaker to the microphone = direct sound; 8.2: Signal from the speaker that simply reflects on the object becomes = echo; 8.3: Signal from the speaker, several times and reflected diffusely on the object = reverberation; 9: object where the signals are reflected; 10: microphone; 11: Analog-to-digital converter; 12: Signals to be sent to the second Communication device; 12.1: signals to the speech recognition module; 13.1: first communication device; 13.2: second communication device; 13.3: interface for signaling; 13.4: Voice-controlled electrical appliance: 14: room impulse response; 15: Communication device user / operator; 15.1: signal that directly from the communication device user to the microphone = direct sound; 15.2: Signal of the communication device user, the simply reflected on the object = echo; 15.3: Signal of Communication device user, the multiple and diffuse on the object is reflected = reverberation; 16: algorithm for reverberation the signals 15.1 to 15.3; 17: interference suppression; 18: Speech synthesis module; 19: speech recognition module; A60: energy range, in which the energy drops by 60 decibels; T60: Reverberation time.
Es zeigen im Einzelnen:
- Figur 1:
- Zeitliche Energieverteilung eines ursprünglich impulsförmigen Audiosignals in einem Raum;
- Figur 2:
- Zeitliche Energieverteilung desselben Audiosignals aus Figur 1, jedoch in einem kleineren Raum;
- Figur 3:
- Gemessene Raumimpulsantwort eines Raumes;
- Figur 4:
- Zwei Kommunikationsgeräte, die Signale austauschen, wobei in einem Kommunikationsgerät das neue Verfahren angewendet wird;
- Figur 5:
- Sprachgesteuertes Elektrogerät, in dem das neue Verfahren angewendet wird.
- FIG. 1:
- Temporal energy distribution of an originally pulsed audio signal in a room;
- FIG. 2:
- Temporal energy distribution of the same audio signal of Figure 1, but in a smaller space;
- FIG. 3:
- Measured room impulse response of a room;
- FIG. 4:
- Two communication devices exchanging signals using the new method in a communication device;
- FIG. 5:
- Voice-controlled electrical appliance in which the new method is used.
Die Figur 1 zeigt exemplarisch in einem Diagramm die zeitliche Energieverteilung eines Audiosignals, die man in einem Raum mit einem Mikrofon aufnehmen und messen kann, wenn ein impulsartiges Audiosignal, zum Beispiel ein Knall, auftritt. Diese Energieverteilung erhält man, indem man das Betragsquadrat einer Raumimpulsantwort bildet und dieses logarithmiert.FIG. 1 shows an example in a diagram of the temporal Energy distribution of an audio signal, which is in one Record space with a microphone and measure when a impulsive audio signal, for example a bang, occurs. This power distribution is obtained by entering the magnitude square forms a room impulse response and this logarithmiert.
Auf der Ordinate des Diagramms sind die logarithmierten Signalamplituden, als Maß für die Energie des Audiosignals, und auf der Abszisse die Zeit, jeweils in willkürlichen Einheiten, aufgetragen.On the ordinate of the diagram are the logarithmized signal amplitudes, as a measure of the energy of the audio signal, and on the abscissa the time, each in arbitrary units, applied.
Man erkennt als erste Linie ganz links im Diagramm den sogenannten
Direktschall 1, welcher auf direktem Weg von der
Schallquelle zum Messmikrofon gelangt. Dann folgen, die in
diesem Beispiel energetisch schwächeren Echos 2, die einmal
oder zweimal an Wänden des Raumes reflektiert wurden, bevor
sie zum Messmikrofon gelangen.One recognizes the so-called first line on the far left in the diagram
Direct sound 1, which is directly from the
Sound source passes to the measuring microphone. Then follow that in
This example energetically
Zuletzt folgt, symbolisiert durch ein Dreieck, der Nachhall
3, welcher aus quasi chaotischen überlagerten Reflexionen des
Audiosignals im Raum besteht und diffus am Messmikrofon eintrifft.Finally, followed by a triangle, the
Das neue Verfahren nutzt die Nachhallzeit T60 eines Audiosignals,
die aus der Raumimpulsantwort 14, die für einen bestimmten
Raum charakteristisch ist, bestimmt wurde.The new method uses the reverberation time T60 of an audio signal,
from the
Zur Bestimmung der Nachhallzeit T60 wird in Figur 1 auf der
Ordinate des Diagramms ein Energiebereich A60 bestimmt, der
im Bereich des Nachhalls 3 liegt, in dem die Energie des
Nachhalls um 60 Dezibel abfällt. Der obere und der untere
Grenzwert des Energiebereiches A60 werden zuerst auf die
Nachhallkurve 3 und danach auf die Abszisse also die Zeitachse
projiziert. Der projizierte Bereich auf der Zeitachse entspricht
der Nachhallzeit T60.To determine the reverberation time T60 is shown in Figure 1 on the
Ordinate of the diagram determines an energy range A60, the
is in the range of the
An dieser Stelle sei erwähnt, dass der Energiebereich nicht
notwendigerweise mit 60 Dezibel gewählt werden muss, sondern
auch kleiner oder größer gewählt werden kann. Zum Beispiel
kann auch ein Bereich gewählt werden, in dem die Energie des
Nachhalls, um zum Beispiel 30 Dezibel abfällt. Der Wert, der
aus der Projektion auf die Zeitachse erhalten wird, muss entsprechend
um den Faktor der Verkleinerung/Vergrößerung der
Energie, angepasst werden. Bei einem Energiebereich von nur
30 Dezibel wird entsprechend der Zeitabschnitt mit dem Faktor
2 multipliziert, um die Nachhallzeit T60 zu erhalten.At this point it should be mentioned that the energy sector is not
necessarily be chosen with 60 decibels, but
can also be chosen smaller or larger. For example
can also be chosen an area in which the energy of the
Reverberation drops by 30 decibels, for example. The value that
obtained from the projection on the timeline must be appropriate
by the factor of reduction / enlargement of the
Energy, to be adjusted. At an energy range of only
30 decibels will be equal to the time period with the
In Figur 2 wird wiederum exemplarisch die zeitliche Energieverteilung
eines impulsartigen Audiosignals, zum Beispiel eines
Knalles gezeigt. Im Unterschied zu den Randbedingungen,
die für die Figur 1 galten, soll das Audiosignal in einem
kleineren Raum aufgenommen werden. Dies äußert sich in einem
geringeren Nachhall 3. Die Nachhallkurve 3 fällt schneller
ab, wodurch auch die Nachhallzeit T60 geringer als in Figur 1
ist. Der Einfachheit halber wurde der Direktschall 1 und die
Echos 2 im Diagramm der Figur 2 unverändert aus dem Diagramm
der Figur 1 übernommen. Bei einer reellen Messung eines Signals
könnten hier jedoch Unterschiede auftreten.In FIG. 2, in turn, the temporal energy distribution is exemplified
a pulse-like audio signal, for example one
Bang shown. In contrast to the boundary conditions,
which were valid for the figure 1, the audio signal in a
smaller space to be included. This manifests itself in one
Man erkennt, dass aus dem energetischen Abfall des Nachhalls
3, also der negativen Steigung der Nachhallkurve 3, die Nachhallzeit
T60 bestimmt werden kann.It can be seen that from the energetic waste of the
Die Figur 3 zeigt nun eine gemessene Raumimpulsantwort 14 eines
Raumes. Auf der Ordinate sind die Signalamplituden und
auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen. Die Geschwindigkeit
des Abfalls der Energie in der Raumimpulsantwort über
die Zeit ist charakteristisch für diesen bestimmten Raum.
Diese Geschwindigkeit wird unabhängig vom Messsignal und der
Position von Schallquelle und Mikrofon im Raum für diesen bestimmten
Raum erhalten werden.FIG. 3 now shows a measured
Die Figur 4 zeigt zwei Kommunikationsgeräte 13.1 und 13.2,
die Signale 4 und 12 über eine Schnittstelle 13.3 austauschen.
Dabei kann es sich bei den Kommunikationsgeräten 13.1
und 13.2 beispielsweise um Endgeräte im Mobilfunknetz handeln.
Bei der Schnittstelle 13.3 kann es sich beispielsweise
um eine Sende-/Empfangsantenne oder um eine Infrarotschnittstelle
handeln.FIG. 4 shows two communication devices 13.1 and 13.2,
Replace the
Im Kommunikationsgerät 13.1 wird das neue Verfahren angewendet.In the communication device 13.1, the new method is used.
Das erste Kommunikationsgerät 13.1 soll sich in einer Umgebung
befinden, zum Beispiel in einer Kirche, in der Halleffekte
auftreten. Diese Umgebung ist durch ein einseitig offenes
Rechteck mit dem Bezugszeichen 9 angedeutet.The first communication device 13.1 should be in an environment
located, for example, in a church, in the Hall effects
occur. This environment is open by a one-sided
Rectangle indicated by the
Das Signal 4 wird über die Schnittstelle 13.3 vom zweiten
Kommunikationsgerät 13.2 zum ersten Kommunikationsgerät 13.1
gesendet und von diesem empfangen. Das Signal 12 soll vom
ersten Kommunikationsgerät 13.1 zum zweiten Kommunikationsgerät
13.2 gesendet werden, dabei sollen Störungen, die durch
die Umgebung 9 des ersten Kommunikationsgerätes 13.1 auftreten,
unterdrückt werden.The signal 4 is via the interface 13.3 from the second
Communication device 13.2 to the first communication device 13.1
sent and received by this. The
Das erste Kommunikationsgerät 13.1 verfügt zumindest über einen
Digital-Analog-Wandler 6, der die vom zweiten Kommunikationsgerät
13.2 gesendeten digitalen Signale 4 in analoge
Signale umwandelt und an einen Lautsprecher 7 weiterleitet.
Außerdem verfügt das erste Kommunikationsgerät 13.1 über ein
Mikrofon 10, welches analoge Signale aufnehmen kann und über
einen Analog-Digital-Wandler 11 digitalisiert.The first communication device 13.1 has at least one
Digital-to-
Durch das neue Verfahren soll das Signal 15.1, in der Regel Sprachesignale, das ein Kommunikationsgerätenutzer 15 an das Mikrofon 10 des ersten Kommunikationsgeräts 13.1 abgibt, entstört werden. Die Entstörung geschieht durch möglichst vollständige Unterdrückung des unerwünschten Echos 15.2 und des unerwünschten Halls 15.3. Um dieses Signal entstören zu können, muss die Nachhallzeit T60 ermittelt werden. Hierbei macht sich das neue Verfahren Folgendes zu nutze:
- Die Nachhallzeit, die für diese Umgebung 9 charakteristisch ist, ist in der Raumimpulsantwort enthalten. Die Raumimpulsantwort wiederum lässt sich aus dem Verhältnis der Signale 8.2 und 8.3 zum Signal 8.1 bestimmen.
- Die Nachhallzeit ändert sich an verschiedenen Positionen
der Schallquelle im Raum nicht signifikant. Das heißt, die
Signale 8.1 bis 8.3
die vom Lautsprecher 7zum Mikrofon 10 gelangen und die Signale 15.1 bis 15.3, dievom Kommunikationsgerätenutzer 15zum Mikrofon 10 gelangen, haben eine ähnliche Nachhallzeit.
- The reverberation time characteristic of this
environment 9 is included in the spatial impulse response. The room impulse response in turn can be determined from the ratio of the signals 8.2 and 8.3 to the signal 8.1. - The reverberation time does not change significantly at different positions of the sound source in the room. That is, the signals 8.1 to 8.3, which pass from the
speaker 7 to themicrophone 10, and the signals 15.1 to 15.3, which arrive from thecommunication device user 15 to themicrophone 10, have a similar reverberation time.
Im neuen Verfahren wird die bereits bekannte Nachhallzeit
folgendermaßen für die Entstörung des Signals 15.1 nutzbar
gemacht. Das vom zweiten Kommunikationsgerät 13.2 gesendete
Signal 4 wird durch den Digital-Analog-Wandler 6 umgewandelt
und über den Lautsprecher 7 des ersten Kommunikationsgeräts
13.1 ausgegeben. Analog zu den Diagrammen der Figuren 1 und 2
kann das Signal 4 in Form von Direktschall 8.1, Echo 8.2 und
Nachhall 8.3 zum Mikrofon 10 des ersten Kommunikationsgerätes
13.1 gelangen.In the new method, the already known reverberation time
as follows for the suppression of the signal 15.1 available
made. The sent from the second communication device 13.2
Signal 4 is converted by the digital-to-
Der Direktschall 8.1, das Echo 8.2 und der Nachhall 8.3 werden
über einen Analog-Digital-Wandler 6 umgewandelt und über
einem Algorithmus 5 wird die Raumimpulsantwort bestimmt.The direct sound becomes 8.1, the echo becomes 8.2 and the reverberation becomes 8.3
converted via an analog-to-
Zur Bestimmung der Raumimpulsantwort können verschiedene Methoden eingesetzt werden.Different methods can be used to determine the room impulse response be used.
So kann ein sogenannter AEC-Algorithmus (AEC = Acoustic Echo
Cancellation) implementiert werden. Dieser Algorithmus wird
verwendet, um im Freisprechmodus das Echo des Sprachsignals
des fernen Teilnehmers, welches vom Lautsprecher 7 abgestrahlt
und unerwünscht vom Mikrofon 10 wieder aufgenommen
wird, zu kompensieren. Hierzu wird mittels Abschätzung der
Übertragungsstrecke Lautsprecher 7 und Mikrofon 10 eine Impulsantwort
berechnet. Durch Faltung des vom Kommunikationsgerät
13.2 gesendeten Signals 4 mit dieser Impulsantwort und
anschließender Subtraktion des so berechneten Signals vom
Mikrofonsignal findet die Echo-Unterdrückung statt. Das Signal
wird über eine Entstöreinheit 17 entstört.Thus, a so-called AEC algorithm (AEC = Acoustic Echo
Cancellation) are implemented. This algorithm will
used in handsfree mode to echo the voice signal
of the remote party, which radiated from the
Alternativ dazu kann zur Bestimmung der Raumimpulsantwort ein bekannter Algorithmus eingesetzt werden, welcher zuerst von "Welch" publiziert wurde. So beschreibt die Welch Methode (siehe auch Welch, P.D.[1970], "The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra", IEEE Trans Audio Electroacoustic, Vol AU15, pp70-73) die Bestimmung einer Impulsantwort durch die Abstrahlung eines Ausgangssignals und der Messung des Eingangssignals. Einzige Anforderung an das Ausgangssignal ist das Vorhandensein von ausreichend Energie in den zu betrachtenden Frequenzbereichen.Alternatively, to determine the room impulse response known algorithm which is first used by "Which" was published. This is how the Welch method describes (see also Welch, P.D. [1970], "The Use of Fast Fourier Transform for the Estimation of Power Spectra ", IEEE Trans Audio Electroacoustic, Vol AU15, pp70-73) determining a Impulse response by the emission of an output signal and the measurement of the input signal. Only requirement the output signal is the presence of sufficient energy in the frequency ranges to be considered.
Ist die Raumimpulsantwort mit einem Algorithmus 5 bestimmt,
so kann hieraus die Nachhallzeit bestimmt werden. Diese Nachhallzeit
kann auch für die Entstörung des Signals 15.1 des
Kommunikationsgerätenutzers 15 genutzt werden, da die Nachhallzeiten,
die sich für die Übertragung von Signalen 8.1 bis
8.3 vom Lautsprecher 7 über die Umgebung 9 zum Mikrofon 10
und für die Übertragung von Signalen 15.1 bis 15.3 vom Kommunikationsgerätenutzers
15 zum Mikrofon 10 ergeben, ähnlich
sind. Um diese Nachhallzeit aus der Raumimpulsantwort, die
durch den ersten Algorithmus 5 bestimmt wurde, zu ermitteln,
ist ein weiterer Algorithmus 16 vorgesehen, der Zugriff auf
die Daten des Algorithmus 5 hat, also auch auf die Raumimpulsantwort
und die darin enthaltene Nachhallzeit. Dann werden
die Signale 15.1 bis 15.3 mit einer Entstöreinheit 17
entstört und als Signale 12 ausgegeben.If the room impulse response is determined with an
Die Figur 5 zeigt eine besondere Ausführung eines Kommunikationsgerätes.
Hier wird das neue Verfahren in einem sprachgesteuerten
Elektrogerät 13.4 angewendet. Dabei steht der Bediener
15 des sprachgesteuerten Elektrogeräts nur mit dem
sprachgesteuerten Elektrogerät 13.4 in Kontakt und nicht wie
in Figur 4 mit einem weiteren Kommunikationsteilnehmer, der
sich an einem zweiten Kommunikationsgerät befindet.FIG. 5 shows a special embodiment of a communication device.
Here is the new procedure in a voice-driven
Appliance 13.4 applied. This is the
Das sprachgesteuerte Elektrogerät 13.4 verfügt über ein
Spracherzeugungsmodul 18, um Signale 4.1 zum Beispiel den Menüumfang
des Elektrogerätes 13.4, über den Lautsprecher 7
ausgeben zu können. Außerdem verfügt das sprachgesteuerte Elektrogerät
13.4 über ein Spracherkennungsmodul 19, um Signale
12.1, zum Beispiel die Sprache des Bedieners 15, erkennen
zu können.The voice-controlled electrical device 13.4 has a
Abhängig von der Umgebung 9, können die über den Lautsprecher
7 in Form von Direktschall 8.1, Echo 8.2 und Nachhall 8.3
ausgegebene Signale ungewollt vom Mikrofon 10 aufgenommen
werden. Um diese Rückkopplung zu vermeiden, wird im sprachgesteuerten
Elektrogerät 13.4 ein Algorithmus 5 ausgeführt, der
unter anderem auch die Raumimpulsantwort bestimmt. Außerdem
wird diese Rückkopplung mit einer Entstöreinheit 17 unterdrückt.Depending on the
Zur Entstörung des vom Bediener 15 an das Mikrofon 10 geschickten
Signals 15.1 kann der Algorithmus 5 nicht verwendet
werden. Aber die Nachhallzeit, die sich aus der Raumimpulsantwort
berechnen lässt, welche im Algorithmus 5 bestimmt
wurde, die aber nahezu gleich für die Signale 15.1 bis 15.3
des Bedieners 15 gilt, kann von einem weiteren Algorithmus 16
verwendet werden, der mit einer Entstöreinheit 17 das Signal
15.1 entstört.To suppress the sent by the
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. It is understood that the above features of Invention not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation are usable without departing from the scope of the invention.
- 11
- Direktschall eines impulsartigen AudiosignalsDirect sound of a pulse-like audio signal
- 22
- EchosEchos
- 33
- Nachhall / NachhallkurveReverberation / reverberation curve
- 44
- Empfangene Signale vom zweiten KommunikationsgerätReceived signals from the second communication device
- 4.14.1
- Signale vom SpracherzeugungsmodulSignals from the speech production module
- 55
- Algorithmusalgorithm
- 66
- Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
- 77
- Lautsprecherspeaker
- 8.18.1
- Signal, das direkt vom Lautsprecher zum Mikrofon gelangt = DirektschallSignal coming directly from the speaker to the microphone passes = direct sound
- 8.28.2
- Signal des Lautsprechers, das einfach am Objekt reflektiert wird = EchoSignal of the speaker, which is simply reflected on the object = echo
- 8.38.3
- Signal des Lautsprechers, das mehrfach und diffus am Objekt reflektiert wird = NachhallSignal of the speaker, the multiple and diffuse reflected on the object = reverberation
- 99
- Objekt an dem die Signale reflektiert werdenObject on which the signals are reflected
- 1010
- Mikrofonmicrophone
- 1111
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 1212
- Zu sendende Signale zum zweiten KommunikationsgerätSignals to be transmitted to the second communication device
- 12.112.1
- Signale zum SpracherkennungsmodulSignals to the speech recognition module
- 13.113.1
- Erstes KommunikationsgerätFirst communication device
- 13.213.2
- Zweites KommunikationsgerätSecond communication device
- 13.313.3
- Schnittstelle für SignalübermittlungInterface for signal transmission
- 13.413.4
- Sprachgesteuertes ElektrogerätVoice operated electrical appliance
- 1414
- RaumimpulsantwortRoom impulse response
- 1515
- Kommunikationsgerätenutzer/BedienerCommunication device user / operator
- 15.115.1
- Signal, das direkt vom Kommunikationsgerätenutzer zum Mikrofon gelangt = DirektschallSignal directly from the communication device user get to the microphone = direct sound
- 15.215.2
- Signal des Kommunikationsgerätenutzers, das einfach am Objekt reflektiert wird = EchoSignal of the communication device user, that simple is reflected on the object = echo
- 15.315.3
- Signal des Kommunikationsgerätenutzers, das mehrfach und diffus am Objekt reflektiert wird = NachhallSignal of the communication device user, which is reflected several times and diffusely on the object = reverberation
- 1616
- Algorithmus zur Enthallung der Signale 15.1 bis 15.3Algorithm for rewriting the signals 15.1 to 15.3
- 1717
- Entstöreinheit descrambler
- 1818
- SpracherzeugungsmodulSpeech synthesis module
- 1919
- SpracherkennungsmodulSpeech recognition module
- A60A60
- Energiebereich, in dem die Energie um 60 Dezibel abfälltEnergy range in which the energy is 60 decibels drops
- T60T60
- Nachhallzeit T60Reverberation time T60
Claims (18)
das Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) Audiosignale (8.1 bis 8.3) an eine Umgebung (9) abstrahlt und
einerseits diese Audiosignale (8.1 bis 8.3) einschließlich umgebungsbedingter überlagerter Störanteile, die zumindest Echo (8.2) und Nachhall (8.3) enthalten, wieder aufnimmt und
andererseits Audiosignale (15.1 bis 15.3) einer externen Schallquelle, vorzugsweise eines Kommunikationsgerätenutzers (15), einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile (15.2 und 15.3) aufnimmt, und
die wiederaufgenommenen Audiosignale (8.1 bis 8.3) durch einen ersten Algorithmus (5) benutzt werden, um eine Raumimpulsantwort der Umgebung zu bestimmen,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf die aufgenommenen Audiosignale (15.1 bis 15.3) der externen Schallquelle, vorzugsweise des Kommunikationsgerätenutzers (15), ein zweiter Entstör-Algorithmus (16) angewendet wird, der zur Entstörung eine Nachhallzeit (T60) verwendet, die er aus der durch den ersten Algorithmus (5) bestimmten Raumimpulsantwort (14) ermittelt.Method for operating a communication device (13.1, 13.2, 13.4), wherein
the communication device (13.1, 13.2, 13.4) emits audio signals (8.1 to 8.3) to an environment (9) and
on the one hand resumes these audio signals (8.1 to 8.3) including ambient superimposed interference components containing at least echo (8.2) and reverberation (8.3) and
on the other hand receives audio signals (15.1 to 15.3) of an external sound source, preferably of a communication device user (15), including their environmental interference components (15.2 and 15.3), and
the resumed audio signals (8.1 to 8.3) are used by a first algorithm (5) to determine a room impulse response of the environment,
characterized in that
on the recorded audio signals (15.1 to 15.3) of the external sound source, preferably of the communication device user (15), a second interference suppression algorithm (16) is used, which uses a reverberation time (T60), which it derives from the first algorithm (16). 5) determined room impulse response (14).
dadurch gekennzeichnet, dass
ausschließlich der erste Algorithmus (5) die Nachhallzeit (T60) bestimmt.Method according to the preceding claim 1,
characterized in that
only the first algorithm (5) determines the reverberation time (T60).
dadurch gekennzeichnet, dass
ausschließlich der zweite Entstör-Algorithmus (16) die Nachhallzeit (T60) bestimmt. Method according to the preceding claim 1,
characterized in that
only the second suppression algorithm (16) determines the reverberation time (T60).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nachhallzeit (T60) aus dem energetischen Abfall des Nachhalls (8.3) in der Raumimpulsantwort (14) berechnet wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 3,
characterized in that
the reverberation time (T60) is calculated from the energetic fall of the reverberation (8.3) in the spatial impulse response (14).
dadurch gekennzeichnet, dass
als erster Algorithmus ein AEC-Algorithmus (5) (AEC = Acoustic Echo Cancellation) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 4,
characterized in that
the first algorithm used is an AEC algorithm (5) (AEC = Acoustic Echo Cancellation).
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Entstör-Algorithmus (16) unter Ausnutzung der umgebungsabhängig bestimmten oder übernommenen Nachhallzeit (T60) die überlagerten Störanteile (15.2 und 15.3) aus dem aufgenommenen Audiosignal (15.1 bis 15.3) der externen Schallquelle entfernt.Method according to one of the preceding claims 1 to 5,
characterized in that
the second interference suppression algorithm (16), taking advantage of the reverberation time (T60) determined or assumed for the environment, removes the superimposed interference components (15.2 and 15.3) from the recorded audio signal (15.1 to 15.3) of the external sound source.
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bestimmung der Nachhallzeit (T60) in Abhängigkeit der Frequenz die Raumimpulsantwort (14) gefiltert wird, vorzugsweise mit Bandpassfiltern. Method according to one of the preceding claims 1 to 6,
characterized in that
to determine the reverberation time (T60) as a function of the frequency, the spatial impulse response (14) is filtered, preferably with bandpass filters.
zumindest einen Lautsprecher (7) verfügt, der Audiosignale (8.1 bis 8.3) an eine Umgebung (9) abstrahlt und
weiterhin zumindest ein Mikrofon (10) aufweist, mit dem einerseits diese Audiosignale (8.1 bis 8.3) einschließlich umgebungsbedingter überlagerter Störanteile, die zumindest Echo (8.2) und Nachhall (8.3) enthalten, wieder aufgenommen werden und
andererseits Audiosignale (15.1 bis 15.3) einer externen Schallquelle, vorzugsweise eines Kommunikationsgerätenutzers (15), einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile (15.2, 15.3) aufgenommen werden, und
im Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) ein erstes Mittel (5) vorgesehen ist, das ein Mittel zur Berechnung einer Raumimpulsantwort der Umgebung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweites Mittel (16) für die aufgenommenen Audiosignale (15.1 bis 15.3) der externen Schallquelle, vorzugsweise des Kommunikationsengerätenutzers (15), einschließlich deren umgebungsbedingter Störanteile (15.2, 15.3) angeordnet ist, das ein Mittel zur Ermittlung der Nachhallzeit (T60) aufweist, das die Nachhallzeit (T60) ermittelt, die in der durch das erste Mittel (5) bestimmen der Raumimpulsantwort (14) enthalten ist.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) with means for interference suppression of audio signals, wherein the communication device (13.1, 13.2, 13.4) via
at least one loudspeaker (7) which emits audio signals (8.1 to 8.3) to an environment (9) and
Furthermore, at least one microphone (10), with which on the one hand these audio signals (8.1 to 8.3) including environmental superimposed interference components containing at least echo (8.2) and reverberation (8.3) are resumed and
on the other hand, audio signals (15.1 to 15.3) of an external sound source, preferably of a communication device user (15), including their environmental interference components (15.2, 15.3) are recorded, and
in the communication device (13.1, 13.2, 13.4) a first means (5) is provided which has a means for calculating a room impulse response of the environment,
characterized in that
a second means (16) for the recorded audio signals (15.1 to 15.3) of the external sound source, preferably of the communication device user (15), including their environmental interference components (15.2, 15.3) is arranged, having a means for determining the reverberation time (T60), which determines the reverberation time (T60) contained in the space impulse response (14) determined by the first means (5).
dadurch gekennzeichnet, dass
ausschließlich das erste Mittel (5) Programmmittel und/oder Programmmodule aufweist, die die Nachhallzeit (T60) bestimmen. Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to the preceding claim 8,
characterized in that
exclusively the first means (5) has program means and / or program modules which determine the reverberation time (T60).
dadurch gekennzeichnet, dass
ausschließlich das zweite Mittel (16) Programmmittel und/oder Programmmodule aufweist, die die Nachhallzeit (T60) bestimmen.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to the preceding claim 8,
characterized in that
only the second means (16) has program means and / or program modules which determine the reverberation time (T60).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Programmmittel und/oder Programmmodule des ersten Mittels einen AEC-Algorithmus (5) (AEC = Acoustic Echo Cancelation) beinhalten.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 10,
characterized in that
the program means and / or program modules of the first means include an AEC algorithm (5) (AEC = Acoustic Echo Cancelation).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Programmmittel und/oder Programmmodule des zweiten Mittels (16) einen Algorithmus beinhalten, der unter Ausnutzung der umgebungsabhängig bestimmten Nachhallzeit die überlagerten Störanteile (15.2 und 15.3) aus dem aufgenommenen Audiosignal (15.1 bis 15.3) der externen Schallquelle (15) entfernt.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 11,
characterized in that
the program means and / or program modules of the second means (16) include an algorithm which, utilizing the reverberation time determined by the environment, removes the superimposed interference components (15.2 and 15.3) from the recorded audio signal (15.1 to 15.3) of the external sound source (15).
dadurch gekennzeichnet, dass
Bandpassfilter vorgesehen sind, die die Raumimpulsantwort (14) filtern und die Bestimmung der Nachhallzeit (T60) in Abhängigkeit der Frequenz ermöglichen.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 12,
characterized in that
Bandpass filters are provided which filter the spatial impulse response (14) and allow the determination of the reverberation time (T60) in dependence on the frequency.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) ein Telefon ist. Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 13,
characterized in that
the communication device (13.1, 13.2, 13.4) is a telephone.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) ein kabelgebundenes Telefon ist.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to the preceding claim 14,
characterized in that
the communication device (13.1, 13.2, 13.4) is a wired telephone.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) ein Mobilfunkendgerät ist.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 14,
characterized in that
the communication device (13.1, 13.2, 13.4) is a mobile radio terminal.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) ein elektrisches Haushaltgerät mit Mittel zur Spracheingabe und Sprachausgabe ist.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 13,
characterized in that
the communication device (13.1, 13.2, 13.4) is an electrical household appliance with means for voice input and voice output.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsgerät (13.1, 13.2, 13.4) ein elektrisches Modul eines Fahrzeuges mit Mitteln zur Spracheingabe und Sprachausgabe ist.Communication device (13.1, 13.2, 13.4) according to one of the preceding claims 8 to 17,
characterized in that
the communication device (13.1, 13.2, 13.4) is an electrical module of a vehicle having means for voice input and voice output.
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