CN101803219A - 回声消除设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种回声消除设备，尽管其配置简单但是在产生的声音音量变大时却能适当消除回声。控制部(17)响应于从音量操作部(18)输入的音量值切换回声抑制器(14)和回声消除器(15)的操作。如果音量值较大，则使回声抑制器(14)工作，从而可靠地抑制回声。如果音量值较小，则使回声消除器(15)工作并使得能够进行双向通话。

Description

回声消除设备
技术领域
本发明涉及一种包括回声消除器和回声抑制器的回声消除设备。
背景技术
作为一项消除回声的技术，已知的是回声抑制器，其用于在产生的声音信号的电平和收集到的声音信号的电平之间进行比较、以及在收集到的声音信号的电平为低时减小收集到的声音侧的增益。还已知的是回声消除器，其用于估计声学传输空间的传递函数以及从收集到的声音的信号中消除伪回声分量。
由于回声抑制器减小了收集到的声音侧的增益，因此回声没有被传送至相关方，但是不能执行双向通话(通话双方同时讲话的状态)。回声消除器使得能够进行双向通话，但是如果所产生的声音音量太大则不能完全消除回声。
于是，提出了以下技术：实时检测状态是否是双向通话状态，以及如果状态为双向通话状态则使用回声消除器，以及如果状态不是双向通话状态则使用回声抑制器(例如，参考专利文献1和2)。
专利文献1：JP-A-10-163931
专利文献2：JP-A-10-229354
发明内容
本发明解决的问题
然而，在专利文献1和2中的设备中，回声消除器总是在双向通话时使用，因此如果产生的声音音量太大，则如上所述不能完全消除回声。
因此，本发明的一个目的是提供一种回声消除设备，该设备尽管构造简单，但是其在产生的声音音量变大时可以适当地消除回声。
解决问题的手段
本发明的回声消除设备包括：声音操作部，其接收产生的声音的音量操作；回声消除器，其基于产生的声音信号来产生伪回声信号，并从收集到的声音信号中消除伪回声信号以抑制回声分量；回声抑制器，其基于产生的声音信号和收集到的声音信号之间的比较结果来抑制收集到的声音信号的增益；以及控制部，其基于声音操作部的音量操作来在回声消除器的操作和回声抑制器的操作之间执行切换。
在此配置中，回声消除器和回声抑制器的操作响应于音量操作(音量设定值)进行切换。如果音量值较大，则使回声抑制器工作。如果音量值较小，则使回声消除器工作。如果音量值较大，可以确定用户收听相关方的声音，且不需要进行双向通话。因此，使回声抑制器工作，从而可靠地抑制了回声。另一方面，如果音量值较小，可以确定用户在通话。因此，使回声消除器工作，从而处理近端侧的双向通话或单向通话。
本发明的回声消除设备还包括存储部，其存储与声音操作部的音量设定值相对应的回声消除器的参数以及回声抑制器的增益。控制部基于声音操作部的音量操作来从存储部中读取回声消除器的参数和回声抑制器的增益，并设置回声消除器和回声抑制器中的参数和增益。
在此配置中，与音量设定值相对应的回声消除器的参数以及回声抑制器的增益预先存储在存储器中。如果音量设定值改变，则平滑地切换回声消除器和回声抑制器的有效状态。
此外，当产生的声音信号和收集到的声音信号之间的电平比超过阈值时，回声抑制器抑制增益。控制部基于声音操作部的音量操作来改变阈值。
在此配置中，如果音量设定值改变，则回声抑制器的阈值改变。通常，如果产生的声音信号的电平大于收集到的声音信号的电平，则回声抑制器降低增益并且不输出收集到的声音信号；例如，如果音量值较大，则进行设置以使仅在收集到的声音信号显著地大于产生的声音信号的情况下才降低增益。如果音量设定值较大，则可以确定用户收听相关方的声音；当收集到高于产生的声音信号的电平的声音时，可以确定用户利用未改变的音量设定值进行通话，从而使得能够进行双向通话。
此外，回声抑制器基于声音操作部的音量操作来改变增益。
在此配置中，回声抑制器的增益响应于音量设定值而改变。例如，增益随着产生的声音信号的电平变小而逐渐增大。因此，可以更自然地切换回声抑制器和回声消除器的操作。
本发明的优点
根据本发明，尽管该配置简单，但是在产生的声音音量变大时可以适当地消除回声。
附图说明
图1是示出声音产生及收集系统的配置的框图。
图2是示出终端的配置的框图。
图3(A)、图3(B)、和图3(C)是示出衰减部32的增益与
产生的声音信号L1和收集到的声音信号L2之间的比的关系的示意图。
图4是示出根据一个应用实例的音量值与回声抑制器14和回声消除器15的设定值之间关系的表格。
图5是示出根据一个应用实例的衰减部32的增益与产生的声音信号L1和收集到的声音信号L2之间的比的关系的示意图。
参考标号说明
1-终端
11-麦克风
12-扩音器
13-放大器
14-回声抑制器
15-回声消除器
16-输入/输出I/F
17-控制部
18-音量操作部
具体实施方式
下面将讨论作为根据本发明的一个实施例的声音产生及收集系统。图1是示出声音产生及收集系统设备的配置的框图。图2是示出每个终端的配置的框图。
该声音产生及收集系统由通过PLC(电力线通信)网络而连接的多个终端组成。本发明中的网络模式不限于PLC。在该实施例中，省略了A/D转换器、D/A转换器等，并且除非特别指出，在该设备中传输的声音信号全部都是数字声音信号。
图1中，该声音产生及收集系统包括多个(该图中为3个)终端1A至1C。终端1A至1C分别安装在房间A至C中。终端1A至1C具有相同的配置和相同的功能；图2以终端1A为代表示出了其配置。终端的数量不限于该实例。
终端1包括麦克风11、扩音器12、放大器13、回声抑制器14、回声消除器15、输入/输出I/F 16、控制部17、以及音量操作部18。回声抑制器14包括比较部31和衰减部32。回声消除器15包括自适应滤波器51和后处理器52。
输入/输出I/F 16具有声音输入端和网络端等。由于该终端是根据PLC进行网络通信的终端，因此连接至家庭中的插座的电力电缆成为网络端。终端1A通过输入/输出I/F 16来输入和输出声音信号。例如，在图1中，终端1A将声音信号作为符合预定协议的声音信息传送至网络中不同的终端(终端1B、终端1C)，以及从这些不同的终端接收这样的声音信号。输入/输出I/F 16将从不同设备接收到的声音信号输入至回声消除器15的自适应滤波器51、回声抑制器14的比较部31、和放大器13。放大器13将输入的声音信号进行放大并将放大的声音信号输出至扩音器12。放大量由控制部17设定。扩音器12接收放大的声音信号并产生声音。
由麦克风11收集到的声音(收集到的声音信号L2)被输入至回声抑制器14的比较部31和衰减部32。比较部31在从输入/输出I/F16输入的来自不同设备的声音信号(产生的声音信号L1)的电平与收集到的声音信号L2的电平之间进行比较。比较部31将衰减部32设置为如果收集到的声音信号L2的电平高于产生的声音信号L1的电平时，则输出收集到的声音信号L2；将衰减部32设置为如果产生的声音信号L1的电平高于收集到的声音信号L2的电平，则不输出收集到的声音信号L2。图3(A)、图3(B)、和图3(C)是示出衰减部32的增益与产生的声音信号L1和收集到的声音信号L2之间的比的关系的示意图。如图3(A)所示，如果(产生的声音信号L1)/(收集到的声音信号L2)小于1，即，产生的声音信号L1的电平低于收集到的声音信号L2的电平，则将衰减部32的增益设置为MAX(例如，100％)。另一方面，如果(产生的声音信号L1)/(收集到的声音信号L2)等于或大于1，即，产生的声音信号L1的电平等于或大于收集到的声音信号L2的电平，则将衰减部32的增益设置为MIN(例如，0％)。从而，如果产生的声音信号的电平为高，则不将声音传输至不同的设备，从而可以可靠地抑制回声。
衰减部32的输出信号被输入至回声消除器15的后处理器52。后处理器52从衰减部32的输出信号中减去自适应滤波器51的输出信号。自适应滤波器51估计从扩音器12到麦克风的声学空间的传递函数。自适应滤波器51根据估计的传递函数对从输入/输出I/F 16输入的产生的声音信号进行滤波，并产生以及输出伪回声分量。由后处理器52去除了伪回声分量的信号被输入至自适应滤波器51，并成为用于更新传递函数的基准信号。自适应滤波器51基于该基准信号来自动更新传递函数以使所述伪回声信号类似于实际回声分量。自适应滤波器51的更新程度由各种参数(拍(tap)数、步长等)来确定。更新参数由控制部17设置。例如，如果拍数被设置得较大，则可以处理长的残响等，并且可以适当地消除回声分量，但是会增加计算量。
由回声消除器15消除了回声分量的信号被输入至输入/输出I/F 16，并被传输至不同的设备。因此，终端1A可以向不同的设备传输声音，以及从不同的设备接收声音。
该实施例的终端1A响应于用户的音量设置来切换回声抑制器14和回声消除器15的操作。
图2中，用户通过操作音量操作部18来进行音量设置。音量操作部18响应于由用户设置的音量将音量值传输至控制部17。例如，音量值被分成10级。如果音量值超过阈值(例如，10级中央的第五级)，则控制部17停止回声消除器15的操作，并且仅操作回声抑制器14。此时，将衰减部32的增益设置成MIN。如果用户增大音量值，则确定用户收听相关方的声音，从而执行操作使得不输出收集到的声音信号，从而可以可靠地抑制回声。另一方面，如果音量值等于或小于阈值，则控制部17操作回声消除器15。此时，将衰减部32的增益设置为MAX(即，停止回声抑制器14的功能)。此时，可以改变回声消除器15的参数。例如，可以将拍数设置得较大。
控制部17可以在启动时将音量值预先存储在内部存储器(未示出)中作为初始值，以及如果音量值变为大于初始值，则控制部17可以停止回声消除器15的操作，并且可以仅操作回声抑制器14。
控制部17响应于音量值来改变回声抑制器14和回声消除器15的设置。控制部17响应于音量值来改变产生的声音信号L1和收集到的声音信号L2之间的电平比以执行回声抑制器14的增益切换。即，如图3(B)所示，如果音量值较大，则将用于执行增益切换的电平比设置为较小(在该图中，约为0.7)。即，只有在收集到的声音信号L2显著地大于产生的声音信号L1时，将衰减部32的增益设置为MAX并使回声消除器15工作。当音量值增大时，可以如上所述确定用户收听相关方的声音；当收集到高于产生的声音信号的电平的声音时，可以确定用户利用未改变的音量值进行通话，从而使回声消除器15工作并使得能够进行双向通话。
另一方面，如图3(C)所示，如果音量值较小，则将用于执行增益切换的电平比设置为较大(在该图中，约为1.3)。即，只有在产生的声音信号L1显著地大于收集到的声音信号L2时，将衰减部32的增益设置为MIN，并停止回声消除器15的操作。当音量值减小时，可以确定用户在通话，但是用户可以利用未改变的音量值收听相关方的声音；只有当收集到的声音信号的电平显著小时，才进行设置使得不输出收集到的声音信号。
接下来，图4是示出根据一个应用实例的音量值与回声抑制器14和回声消除器15的设定值之间的关系的表格。在该应用实例中，平滑地切换回声抑制器14和回声消除器15的有效状态。该附图中所示的表格存储在控制部17的内部存储器中。如果音量值改变，则控制部17参照该表格，设置回声抑制器14(衰减部32)的增益和回声消除器15(自适应滤波器51)的参数。例如，如果将音量值设置为10级中的第0级(最小)，则发生回声的可能性很小，从而停止回声抑制器14的功能。这意味着将衰减部32的增益设置为100％。另一方面，将回声消除器15的有效性设置为很强，以便如果出现回声，该回声也可以被消除。例如，自适应滤波器51的拍数被设置得较大，以及还可以处理长的残响时间。
如果将音量值为10级中的第1级，则将衰减部32的增益设置为约90％，以及减少自适应滤波器51的拍数。如果音量值进一步变大，则将衰减部32的增益进一步减小，以及减少自适应滤波器51的拍数。如果音量值变为最大，则将衰减部32的增益设置为0％，并且进行设置使得不输出收集到的声音信号。此时，停止回声消除器15的操作。
从而，当音量值变得更大时，使回声抑制器14的有效性更强，以及将回声消除器15的有效性设置为较弱，从而平滑地切换回声抑制器14和回声消除器15的操作。
该表格可以能够响应于实际安装环境而改变。例如，针对音量值的在参数和增益值方面不同的多个表格可以预先存储在存储器中，并且用户可以能够当场选择合适的表格。
控制部17可以响应于音量值，针对产生的声音信号L1和收集到的声音信号L2之间的电平比来平滑地改变增益。图5是示出根据一个应用实例的衰减部32的增益与产生的声音信号L1和收集到的声音信号L2之间的比的关系的示意图。在图3(A)、图3(B)、和图3(C)所示的实例中，如果(产生的声音信号L1)/(收集到的声音信号L2)的值超过预定值，则将增益设置为0％；在图5的实例中，响应于(产生的声音信号L1)/(收集到的声音信号L2)的值来设置衰减部32的增益。即，仅在(产生的声音信号L1)/(收集到的声音信号L2)的值非常大时进行设置使得不输出收集到的声音信号，以及随着(产生的声音信号L1)/(收集到的声音信号L2)的值变小(产生的声音信号的电平变小)逐渐增大衰减部32的增益，并且同时使回声消除器15工作。因此，可以更自然地切换回声抑制器和回声消除器的操作。
尽管已经参照具体实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的条件下，可以进行各种改变和变型。
本发明基于于2007年9月28日提交的日本专利申请(第2007-253906号)，其内容通过引证结合到本文中。

Claims (4)

1.一种回声消除设备，包括：
声音操作部，其接收产生的声音的音量操作；
回声消除器，其基于产生的声音信号来产生伪回声信号，并从收集到的声音信号中消除所述伪回声信号以抑制回声分量；
回声抑制器，其基于所述产生的声音信号和所述收集到的声音信号之间的比较结果来抑制所述收集到的声音信号的增益；以及
控制部，其基于所述声音操作部的音量操作来在所述回声消除器的操作和所述回声抑制器的操作之间执行切换。
2.根据权利要求1所述的回声消除设备，进一步包括：
存储部，其存储与所述声音操作部的音量设定值相对应的所述回声消除器的参数以及所述回声抑制器的增益，
其中，所述控制部基于所述声音操作部的音量操作来从所述存储部中读取所述回声消除器的参数和所述回声抑制器的增益，并设置所述回声消除器中的所述参数和所述回声抑制器中的所述增益。
3.根据权利要求1或2所述的回声消除设备，其中，当所述产生的声音信号和所述收集到的声音信号之间的电平比超过阈值时，所述回声抑制器抑制所述增益；以及
其中，所述控制部基于所述声音操作部的音量操作来改变所述阈值。
4.根据权利要求1或2所述的回声消除设备，其中，所述回声抑制器基于所述声音操作部的音量操作来改变所述增益。
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