CN102461205B - 多通道声学回声消除器装置和多通道声学回声消除的方法 - Google Patents

Abstract

多通道声学回声消除器装置包括麦克风（111），其提供具有将被消除的至少两个音频源（107，109）的成分的麦克风信号。回声消除电路（103，105）基于对从音频源（107，109）之中的每一个到麦克风（111）的通道的信道估计来执行这两个音频源（107，109）的回声消除。估计电路（117）生成每一个信道估计作为以前信道估计与信道估计更新的组合，其中所述组合包括相对于以前信道估计将相对加权应用于信道估计更新。加权处理器119响应于时间值来改变相对加权。该装置可以对于其中诸如在使用时变去相关滤波器时来自音频源（107，109）的声音的再现随时间变化的情形提供改进的回声消除。

Description

多通道声学回声消除器装置和多通道声学回声消除的方法

技术领域

本发明涉及声学回声消除，并且特别地但不完全涉及用于远程通信应用的声学回声消除。

背景技术

在诸如电话会议（teleconferencing）系统之类的通信系统中使用声学回声消除器（AEC）来减少由于在双向通信的一端上的一个或多个扬声器和一个或多个麦克风之间的耦合而产生的回声。例如，在许多电话会议系统中，呈现从远端接收的信号的扬声器靠近用于在本地端上捕获声音的麦克风进行定位。因此，由扬声器产生的声音也被麦克风拾取，并因此可能被返回到远端，从而在远端上产生可辨的回声。AEC被用于在来自麦克风的信号中衰减并且优选地除去来自扬声器的任何成分（contribution）。

AEC时常被提供用于扬声器的信号并随后试图估计被麦克风捕获的产生信号。随后从麦克风信号中减去这个预测信号。通常，单通道（单声道）系统试图为从扬声器到麦克风的声学路径估计声学路径响应，并使用这个估计来生成预测信号。因而，这样的AEC同时减少回声和识别声学路径，从而确保回声仍被消除而不管在远端发生了什么。

已进一步提议其中在远端例如使用两个或更多麦克风来捕获空间信息的多通道（例如，立体的）电话会议系统。这样的系统趋向于提供比单声道系统更逼真的存在感知，这是因为听者能够使用附加的空间信息来便于例如音频场景分析，而音频场景分析是大脑用来将同时音频流的采样减至个别组成声音的处理。空间信息趋向于在嘈杂环境中以及在双向通话期间产生增加的语音信号的可懂度。也已发现空间信息减少听者疲劳。

多通道回声消除中的主要挑战之一是在输入信号之间存在的强相干性，这使之难以或甚至不可能正确地估计声学路径。例如，如果在远端上捕获的声音主要来自与两个麦克风等距离定位的单个扬声器，则在近端上接收到的两个产生的信号可能是几乎相同的。因此，正被麦克风捕获的来自每个扬声器的个别成分不能轻易地被分离，并因此来自每一个扬声器的声学路径的个别声学路径响应不能准确地被估计。换句话说，识别来自两个扬声器的个别成分是不可行的。

为了改进多通道回声消除器的性能，已提议通过对于不同的通道应用不同的时变全通滤波器来减小在接收到的信号之间的相干性。因而，已提议利用时变滤波器来首先过滤来自远端的每个接收信号，其中不同的滤波器不同地改变。这引入被每一个扬声器辐射出的信号的去相关（decorralation），从而允许估计个别声学路径。

例如，已提议若干方法来诸如使用具有变化特性的全通滤波器定义和更新时变滤波器g ₁ (q)…g _M (q)。选择这些滤波器来针对由于引入的音频伪像（artifact）而引起的可接受音频降级提供有效的输入去相关。具体的示例描述在以下论文中：M. Ali, “Stereophonic Acoustic Echo Cancellation System Using Time-Varying All-Pass Filtering for Signal Decorrelation”, In Proc. of IEEE Int. Conf. on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), Vol.6, pp.3689-3692, 1998年5月; N. Tangsangiumvisai, J.A. Chambers and A.G. Constantinides, “Time-Varying Allpass Filters Using Spectral-Shaped Noise for Signal Decorrelation in Stereophonic Acoustic Echo Cancellation”, In Proc. of IEEE Asia Pacific Conf. on Circuits & Systems (APCCAS), Vol.1, pp.87-92, 2002年10月；以及J.M. Valin, “Perceptually-Motivated Nonlinear Channel Decorrelation For Stereo Acoustic Echo Cancellation”, In Proc. of Joint Workshop on Hands-free Speech Communication and Microphone Arrays (HSCMA), 2008年5月。

然而，虽然已发现这样的去相关改善通道估计精度，但是也已发现回声消除在许多情形中是次最优的。

因此，改进的声学回声消除方法将是有利的，并且特别地，允许增加灵活性、增加消除、便利实施方式和/或改进性能的方法将是有利的。

发明内容

因此，本发明试图单独地或以任何组合来优选地缓解、减轻或消除上述缺陷中的一个或多个。

根据本发明的一方面，提供一种多通道声学回声消除器装置，其包括：用于从麦克风接收麦克风信号的电路，所述麦克风信号包括将被消除的至少两个音频源的成分；耦合到麦克风的回声消除电路，所述回声消除电路被安排成基于对于从每一个音频源到麦克风的通道的通道估计来执行这两个音频源的回声消除；估计电路，用于生成每一个通道估计作为以前通道估计与通道估计更新的组合，所述组合包括相对于以前通道估计将相对加权应用于通道估计更新；以及加权电路，其被安排成响应于时间值来改变相对加权。

本发明在许多实施例中可以提供改进的回声消除。特别地，在许多情形中，该方法可能尤其适于基于对于个别路径的声学路径通道估计来消除多个声音源。该方法可以允许低复杂度和/或便利的实施方式。时常可以实现便利的操作，并且特别地，该方法一般可以利用低计算资源需求来实施。

变化可能由于相对加权被确定为时间值的函数而取决于时间值。该函数可以进一步取决于其他的参数。然而，即使所有其他的参数值是恒定的，对于时间值的依赖性也可以使得相对加权将发生变化。

根据本发明的可选特征，多通道声学回声消除器装置进一步包括用于两个音频源中的每一个音频源的时变滤波器，每一个时变滤波器被安排用于为这两个音频源之一过滤信号。

这在许多情形中可以提供多个音频源的改进的回声消除。特别地，这可以提供改进的通道估计。使用时变滤波器在音频源之间引入去相关和用于通道估计的更新的时间相关加权特别地组合，以便在许多情形中提供显著改进。

根据本发明的可选特征，时间值是自时变滤波器中的至少一个的最后更新以来的持续时间。

这可以提供特别有利的性能。时常可以实现改进的回声消除。用于音频源的通道估计更新的加权可以被确定为自为了这个音频源而改变时变滤波器的最后时间以来的时间的函数。

根据本发明的可选特征，加权电路被安排成对于增加持续时间而增加通道估计更新的相对加权。

这可以提供改进的性能。相对加权可以特别地是自时变滤波器的最后改变以来的持续时间的单调递增（或非递减）函数。实际上，相对加权可以利用对于所有的a<b都满足要求f(a)≤f(b)的函数来确定。用于通道估计更新的相对加权可以特别地是单调非递减的阶梯函数。

根据本发明的可选特征，加权电路被安排成生成用于标称加权值的缩放因子并响应于用于标称加权值的缩放因子来确定相对加权，其中缩放因子取决于持续时间。

这在许多情形中可以允许有效且低复杂度回声消除。用于通道估计更新的相对加权可以特别地被确定为标称加权值乘以缩放因子。标称加权值可以是固定的值，并且特别地可以是非时间相关的（尽管其在这样的情况下可以取决于其他的参数）。

根据本发明的可选特征，至少一个时变滤波器被安排成在离散时间上被更新，从而提供其中时变滤波器是恒定的过滤帧（filter frame）；并且加权电路被安排成依据自过滤帧的开始以来的当前持续时间来改变过滤帧内的相对加权。

这可以提供改进的性能和/或可以允许便利的操作和/或实施方式。相对加权可以对于每个过滤帧展现相同的模式（pattern）。特别地，对于恒定持续时间过滤帧（对应于周期性的滤波器更新），相对加权可以展现具有与过滤帧持续时间相对应的周期的重复模式。

根据本发明的可选特征，回声消除电路被安排成执行基于帧的回声消除；并且加权电路被安排成在连续的回声消除帧之间改变相对加权。

这可以提供改进的性能和/或可以允许便利的操作和/或实施方式。相对加权在每一个回声消除帧内可以是恒定的。

根据本发明的可选特征，加权电路被安排成根据过滤帧内的回声消除帧数（frame number）来确定相对加权。

这可以在提供有效的回声消除的同时允许低复杂度操作和实施方式。相对加权可以特别地通过用缩放因子缩放标称加权来确定，其中缩放因子对应于当前帧数除以过滤帧中的回声消除帧的总数。

根据本发明的可选特征，加权电路被安排成将用于通道估计更新的加权值确定为实际上与以下成比例：

其中k是回声消除帧数，K是过滤帧中回声消除帧的数量，以及mod代表模函数。

这可以在提供有效的回声消除的同时允许低复杂度操作和实施方式。

根据本发明的可选特征，在过滤帧的持续时间与回声消除帧的持续时间之间具有实质上整数关系。

这可以在提供有效的回声消除的同时允许低复杂度操作和实施方式。

根据本发明的可选特征，多通道声学回声消除器装置进一步包括改变电路，用于检测从每一个音频源到麦克风的通道中的至少第一通道的变化满足标准；以及用于从所述变化中确定时间值作为持续时间的电路。

这在许多实施例中可以提供改进的回声消除，并且尤其可以提供多通道回声消除对于例如由于麦克风或音频源的移动而引起的声学路径中的变化的改进适应。

根据本发明的可选特征，变化电路被安排成在该变化之后为相对加权设置初始值；并且加权电路被安排成对于自该变化以来的增加持续时间而增加相对加权。

这在许多实施例中可以提供改进的和/或便利的操作。加权电路可以特别地被安排成增加相对加权，直至其达到最大值。

根据本发明的可选特征，加权电路被安排成根据回声消除平均间隔来确定相对加权。

这在许多实施例中可以提供改进的和/或便利的操作。

根据本发明的可选特征，相对加权仅是标称加权值和时间值的函数。

这在提供有效的回声消除的同时可以允许低复杂度操作和实施方式。用于通道估计更新的相对加权可以特别地被确定为标称加权值乘以缩放因子。标称加权值可以是固定值，并且可以特别地是非时间相关的（尽管其在这样的情况下可能取决于其他的参数）。

根据本发明的一方面，提供一种使用耦合到麦克风的回声消除电路的多通道声学回声消除的方法，该方法包括：从麦克风接收麦克风信号，所述麦克风信号包括将被消除的至少两个音频源的成分；基于对于从这两个音频源中的每一个音频源到麦克风的通道的通道估计，执行这两个音频源的回声消除；作为以前通道估计与通道估计更新的组合，生成每一个通道估计，所述组合包括相对于以前通道估计将相对加权应用于通道估计更新；以及响应于时间值，改变相对加权。

本发明的这些与其他方面、特征和优点从以下描述的一个或多个实施例中将是显然的，并将参考这一个或多个实施例来阐述。

附图说明

本发明的实施例将仅通过示例、参考附图来描述，其中：

图1示出包括根据本发明的一些实施例的多通道回声消除器的电话会议系统的会议单元的示例；以及

图2示出用于通道估计更新的时变相对加权的示例。

具体实施方式

以下描述集中于适用于电话会议系统的多通道回声消除器装置的本发明的实施例。图1示出包括根据本发明一些实施例的多通道回声消除器装置的电话会议系统的会议单元的示例。会议单元包括通信收发信机101，其被安排成与至少一个远程会议单元通信。取决于具体的实施例，通信收发信机101可以例如包括经由例如传统的电话网络、蜂窝通信网络、因特网或任何其他适当的通信手段来与远端会议单元通信的功能。

在该示例中，远端会议单元是提供多个信号的多通道电话会议单元。因而，远端会议单元包括多个麦克风，其中每一个麦克风导致信号被传送到图1的近端会议单元。以下的描述为了简洁清晰起见而将集中于立体会议系统，其中远端包括两个麦克风并且给近端会议单元提供两个信号。然而，将意识到：所描述的方法和原理能够容易地应用于具有更多通道的系统。

通信收发信机101被安排成从远端会议单元接收两个信号s₁(n)和s₂(n)。在该示例中，通信收发信机101被耦合到第一和第二时变滤波器103、105，其中每一个时变滤波器被安排成过滤接收信号s₁(n)和s₂(n)之一，以生成过滤的信号x₁(n)和x₂(n)。时变滤波器103、105中的每一个被耦合到将相应的声音辐射到音频环境中的扬声器107、109。将意识到：所描述的信号路径通常将包括其他适当的信号处理功能，诸如用于扬声器107、109的功率放大器。但是，为了简洁清晰起见，在图1中没有明确示出这样的功能，并且这样的功能可以被视为扬声器单元107、109和/或时变滤波器103、105的一部分。

会议单元还包括在音频环境中捕获音频的麦克风111。麦克风特别地捕获将被发送到远端会议单元的声音（例如，来自本地说话者的声音）。但是，由于扬声器107、109位于相同的音频环境中，所以麦克风111也将拾取从与两个扬声器107、109相对应的两个音频源辐射出的声音。如果捕获到的信号被直接发送到远端会议单元，则这将产生回声，并因此会议单元包括多通道回声消除器装置，该装置试图尽可能多地衰减来自扬声器107、109的信号分量。

特别地，该系统包括回声消除电路，其包括自适应滤波器113和减法单元115。自适应滤波器113接收被馈送到扬声器107、109的信号x₁(n)、x₂(n)，并对这些信号滤波，以生成源自扬声器107、109的麦克风信号y(n)的信号分量的估计z(n)。减法单元115接收麦克风信号y(n)，并减去估计信号z(n)，以生成所产生的回声消除信号e(n)。理想地，回声消除完全消除来自扬声器107、109的成分，以致e(n)只包括来自本地生成源的成分。

所产生的信号e(n)随后被馈送到通信收发信机101，该通信收发信机将它发送到远端会议单元。将意识到：所描述的用于麦克风111的信号路径通常将包括其他合适的信号处理功能，诸如用于麦克风的低噪声音频放大器或用于回声消除信号e(n)的滤波器。但是，为了简洁清晰起见，在图1中并未明确示出这样的功能，并且这样的功能可以被视为麦克风111和/或通信收发信机101的一部分。

估计信号e(n)基于对于从扬声器107、109到麦克风111的路径的通道响应h₁(n)、h₂(n)的估计。这些估计可以包括为麦克风111和扬声器单元107、109的一部分的任何功能的响应。但是，这些通道估计通常受声学路径的特性的控制。图1的会议单元包括通道估计器117，其被安排用于为从扬声器107、109之一到麦克风111的每一条通道生成通道估计。

自适应滤波器随后可以利用第一估计h₁(n)来过滤第一扬声器信号x₁(n)并利用第二估计h₂(n)来过滤第二扬声器信号x₂(n)。所产生的过滤信号被相加在一起，以提供从扬声器107、109到麦克风111的通道的估计z(n)。

为了提供有效的回声消除，这些通道估计的确定因而是重要的。在常规的单通道回声消除中，通常通过生成（例如，对于当前帧）当前通道估计并使用此估计来修改（例如，基于以前帧所确定的）现有通道估计来计算通道估计。相对于现有估计的用于更新的加权可以被设置成在适应速度、稳定性和噪声之间提供所需的权衡。

在其中消除一个以上的音频源（扬声器107、109）的示例中，通过为每一个个别通道估计确定当前通道估计更新并使用这个更新来更新现有通道估计，可以执行通道估计。因而，用于单个通道的方法可以被扩展到多个通道。在图1的系统中，通道估计器1117因而分别为第一和第二扬声器107、109生成第一和第二通道估计。这些估计通过组合该通道的以前通道估计与通道估计更新来生成。

但是，发明人此外已认识到：在其中多个音频源被消除并且（例如，由于时变滤波器而引起的）时变特性是显著的情形中，这样的方法本身往往不足以提供最优性能。实际上，发明人已认识到：通道估计更新与以前通道估计之间的相对加权应取决于时间，并且尤其应随时间而改变，即使所有的其他参数是恒定的。

这种认识基于将在下文介绍的详细分析。在该分析中使用这样的注释，其中大写和小写黑体字母分别表示矩阵和向量。大写和小写常规字母分别表示标量常数和过程。作为下标、上标或自变量，n和k分别指的是时间和帧索引。

假设从远端接收的信号和是平稳相关信号（通常，它们源自相同的源）。为了减少输入信号相干性，这些信号通过具有各自的传递函数和的不同的时变滤波器103、105。

特别地，时变滤波器103、105被设计成全通滤波器，诸如有限脉冲响应（FIR）滤波器：

。

这些滤波器以分段恒定方式变化，即，它们在以下被称为过滤帧的给定时间帧内是恒定的。在该示例中，每一个过滤帧具有相同的持续时间/长度T _G 。

去相关信号和被改变利用以下FIR脉冲响应表示的房间通道脉冲响应：

。

产生的信号连同所需的信号（例如，本地说话者）以及通常连同一些加性噪声一起被麦克风111捕获。多通道回声消除电路113、115试图在所捕获的信号y(n)中除去来自扬声器107、109的成分。

这特别地通过在自适应滤波器113中基于通道估计（通道脉冲响应）过滤去相关信号和来执行。捕获到的信号y(n)随后针对不需要的分量z(n)被补偿。特别地：

其中(.*.)表示卷积运算符。

如果使用矩阵符号，回声消除可以用公式表示为：

其中包含在第i个扬声器107、109与麦克风111之间的通道脉冲响应的估计，代表第i个扬声器输出，L是假设的通道脉冲响应长度（或给定的上限）；以及(.)^T表示转置运算符。

可以表明：由于噪声和所需信号独立于来自扬声器107、109的信号，所以通过将残留信号e(n)的功率减至最小，可以有效地消除回声。这种最小化通常以自适应方式、使用例如RLS（递归最小平方）方案或例如频域有效实施方式、诸如多输入频域自适应滤波器（MFDAF）算法来实现。

为了计算效率，时常使用逐帧分析。在这样的方法中，输入信号首先被分段成帧，并且通道估计在逐帧基础上进行更新。在图2的示例中，回声消除在帧基础上执行，其中通道估计在连续的回声消除帧之间进行更新，但在每一帧内保持恒定。

在常规的单个通道回声消除处理中，通过计算通道估计更新以及基于所更新的通道估计来修改以前通道估计，可以为每一个新帧更新通道估计。

特别地，用于帧k的通道估计可以被计算为：

其中是用于帧k的通道估计更新，以及μ是指示用于通道估计更新的步长的更新加权。特别地，对于RLS更新，可以使用以下：

其中T_H≥L表示回声消除帧的持续时间，并且R_x是如下计算的x的自相关：

其中M·T_H代表自适应滤波器的（平均）存储量。

因此，在此示例中，通道估计的更新基本上取决于被馈送给相应扬声器107、109的信号与回声消除信号e(n)的相关性（并且对于输入信号自相关来补偿）。本质上，该方法试图识别尚未利用回声消除来消除的残留分量并更新通道估计，以致更新的通道估计将导致完全消除。

大多数常规的多通道回声消除器集中于将个别通道估计与从扬声器到麦克风的个别路径之间的差异最小化。但是，发明人已认识到：这不一定对于多通道回声消除器产生最优性能，并且实际上，在实践中时常可以通过集中于多个源的组合回声消除的最优化而不是仅集中于个别通道估计的收敛性来实现改进的回声消除。例如，如果不是集中于个别通道收敛性而是考虑特别地诸如如下的组合量度的收敛性，可以实现改进的性能：

。

如果时变滤波器103、105是恒定的或没有被实施，即，那么输入自相关矩阵可以通过下式来近似：

其中I表示LxL单位矩阵，以及R_s表示远端信号s(n)的自相关矩阵。

因而，与以前提到的RLS方法相对应的组合通道估计可以被显示为对应于（通过扩展以前等式）：

。

因而，在这样的情况下，回声消除收敛性（的行为）等价于单通道AEC（并且特别地与之一样好）。

在以上等式中，第一项代表以前组合的通道估计，而第二项代表当前的通道估计更新。相对加权μ确定该更新相对于现有估计被加权多少。该等式可以被视为与IIR滤波器相对应，并因而提供在个别帧中生成的通道估计的低通滤波。相对加权μ的值确定低通滤波效果，并因而控制收敛速度和噪声性能。

对于0≤μ≤1，全域解可以被解释成以前解和区域解的凸组合。为了具有快速收敛性，相对加权μ可以被选择为接近于1（μ→1）。然而，为了具有更佳的噪声鲁棒性，相对加权μ可以被选择为接近于零（μ→1）。因而，μ的值可以被设置为在噪声性能与收敛速度之间提供所需的权衡。

时变滤波器103、105的引入导致扬声器信号和不再是平稳的。这被用于促进通道估计，并且尤其被用于允许区别在麦克风111上从两条不同路径接收的信号。

在图1的系统中，用于时变滤波器103、105的更新持续时间（过滤帧长度）被设置为回声消除帧持续时间的整数倍数。因而，时变滤波器103、105对于给定数量K个回声消除帧保持恒定，并且这些过滤帧中的每一个可以具有T_G=KT_H的持续时间。这样的方法允许便利的操作和实施方式。

在这样的情形中，自相关矩阵R_x通常在远长于回声消除帧的持续时间上进行估计。可以表明（假设K≤M并且每一个过滤帧中的信号平稳性）：长期自相关矩阵R_x可以利用下式来近似：

其中

mod表示模运算符，并且R_s是远端信号的协方差矩阵。

如果将此代入以前等式并且在某些操作之后，可以表明：

。

因而，如上式所示，为两个个别通道估计的更新设置固定加权的方法，即根据

并且使用不平稳扬声器信号（例如，由于时变滤波器103、105）来更新两个通道估计的方法为这两个音频源的组合回声消除产生如下给出的有效步长：

。

因而，此更新方法的结果是：有效回声消除更新加权是时变的。实际上，在具体示例中，对于不同的k值，即对于过滤帧中不同的帧数，它将从μ变化到无穷。

实际上，该方法可能导致不规则且不稳定的性能。例如，如果，那么不需要的适应行为导致当前通道估计更新被过放大，并且实际上以前通道估计被减去。此外，如果更新加权被限于稳定区域（即，Kμ≤1），那么个别通道估计将具有差的收敛行为，因为这对于这些估计需要非常低的加权（μ<<1）。

在图1的系统中，通道估计器117被安排成使用取决于时间参数而被改变的加权。特别地，该系统包括加权处理器119，其连续计算相对于以前通道估计将被应用于通道估计更新的相对加权。在该示例中，加权处理器119被耦合到通道估计器117，并为其提供当前加权来使用。此外，在具体示例中，加权处理器119也可以被安排成控制时变滤波器103、105的更新，并且特别地可以提供新的系数，以便在新的过滤更新帧开始时应用。

因而，在图1的系统中，加权处理器119计算取决于时间值的相对加权。将意识到：该加权可以取决于除了时间值之外的其他参数。然而，在该系统中，即使所有这样的参数是恒定的，该加权也将随时间而改变。

使得用于更新的相对加权为时变的效果是可以在个别通道的更新与作为整体的回声消除的行为之间实现改进的权衡。特别地，用于组合回声消除的有效步长的时变特性

可以被补偿或甚至被消除，以提供改进的回声消除。

例如，加权处理器119可以被安排成取决于自过滤帧的开始以来的持续时间来改变在每一个过滤帧内更新个别加权的步长。在其中滤波器更新和回声消除二者在帧中执行的具体系统中，相对加权特别地可以在连续的回声消除帧之间被改变，但是在每一个回声消除帧内保持恒定。因而，在这样的实施例中，用于当前回声消除帧的加权可以简单地被确定为当前过滤帧内的当前帧数的函数（对应于组合回声消除的有效步长仅取决于帧数）。

因而，在这样的实施例中，加权模式可能在连续过滤帧之间进行重复，从而导致周期性且重复模式。

作为具体示例，用于通道估计更新的加权可以被设置为反映对回声消除更新的影响，并且尤其可以被设置为导致此实质上是恒定的。在具体示例中，参数是已知的，因为它仅取决于过滤帧中的当前回声消除帧数和每一个过滤帧中的回声消除帧的总数的已知量。

特别地，用于每一个通道的通道估计更新的相对更新加权可以被设置成：

其中是标称加权。例如，该标称加权可以是预先确定的固定值，其对于例如每一个过滤帧来说可以是恒定的，或者其可以例如取决于其他的非时间参数。标称加权本质上控制噪声消除的收敛性，而时变加权反映在更新这些加权时应用的加权，并因而控制个别通道估计的收敛性。

因而，在该示例中，加权处理器119生成用于标称加权值的缩放因子，并随后确定相对加权将与这些加权的乘积成比例。然后，在根据下式更新个别通道估计时使用时变相对加权：

，从而产生回声消除收敛性：

。

标称加权随后能够被选择（0≤≤1），以便在该系统的收敛性与稳态噪声消除性能之间提供所需的权衡。

在具体的系统中，加权处理器119因而被安排成为通道估计更新生成相对加权，其对于自最后滤波器更新以来的增加时间而增加（或者不降低）。实际上，在该具体示例中，相对加权是阶梯式函数，其从对于k=0而言的0增加到对于k=K-1而言的。在图2中显示这样的函数的示例。

在该示例中，用于通道估计更新的加权是自时变滤波器103、105的最后更新以来的时间的单调非递减函数。应该注意：这样的变化与一般反馈系统方法相反，并且可能似乎是违背直觉的。实际上，在典型的反馈系统中，该系统的特性的显著改变将需要反馈处理朝向新的设置收敛，并因此提供更快收敛性的更新值的大的初始加权可能似乎有吸引力。当该系统已收敛时，更新值的加权可以被减小。然而，如上面的分析所表明的，图1的系统实际上被安排成以截然相反的方式来操作，即，通过初始具有低的更新加权并且随后随时间增加该加权来操作。

也应该注意：图1的方法不仅提供改进的回声消除，而且也实施简单，并且实际上可能容易被引入到现有回声消除器。

在以上示例中，时间变化性有意通过使用时变滤波器来引入。然而，将意识到：所描述的方法并不限于这样的情形。实际上，所描述的方法适用于任何的使用，其中将被消除的信号的再现是时变的。事实上，这样的时间变化性可能是故意的，或者例如可能是无意的或不受控制的，例如，诸如在麦克风或说话者之一移动时，时间变化性可能就是这种情况。

例如，在图1的系统中，滤波器103、105可以是恒定的或不存在的，也就是说，。然而，当说话者107、109之一或麦克风111移动时，这可能被检测到，并且加权处理器119可以着手为通道估计更新生成时变加权。

特别地，通道估计器117可以被安排成检测从扬声器107、109到麦克风111的通道之一在某个时间已改变多于某个量。因而，通道估计器117检测是否这些通道之一或二者已经历满足适当标准的变化。

例如，此变化可以通过评估用于通道的通道估计更新的量级以及检测此是否超出给定阈值来直接地进行检测。在其他的实施例中，可以使用更间接的检测，例如，通过检测在相对静默时段（例如，对应于麦克风信号具有的信号能量低于给定阈值）中产生的信号e(n)是否超出给定水平。

如果通道估计器117在通道估计中检测到这样的显著阶跃变化，那么它进而将此指示给加权处理器119。加权处理器119随后着手开始相对加权的时间变化性。例如，加权处理器119可以转而采用类似于图2的模式来修改该加权。因而，该值可以根据自从检测到该改变以来的持续时间来确定。特别地，加权处理器119可以在该改变之后立即将用于相对加权的初始值设置为适当低的值（例如，零），并随后着手将此作为自该改变以来的持续时间的单调非递减函数来递增，它可以继续这样做，直至其达到最大值，其中最大值可以是预定值。

在首先描述的具有时变滤波器103、105的示例中，相对加权是当前时间相对于过滤间隔的持续时间的函数。然而，在其中没有时变滤波器的示例中，相对加权可以根据回声消除平均间隔来确定。

例如，如果远端说话者改变其位置以致远端通道从h(1)(q)改变为h(2)(q))，则这等价于其中在时变滤波器从1改变为h(2)(q)/h(1)(q)的同时说话者位置保持固定的情形。因而，远端说话者改变导致这样的情形，其等价于时变滤波器被改变时的情形。然而，K的值是非常大的，因为其原则上将包括整个过去。然而，由于自适应滤波器更新具有M帧的（最大）存储量，所以可以将K设置成对应于滤波器存储长度M。因而，时变加权可以采用与对于时变滤波器的变化所描述的方式相同的方式但使用值K=M来更新。

将意识到：为了清楚起见，上面的描述已参考不同的功能电路、单元和处理器描述了本发明的实施例。然而，以下将是明显的：在没有脱离本发明的情况下，可以使用不同的功能电路、单元或处理器之间任何适当的功能分布。例如，所示的由分开的处理器或控制器执行的功能可以由同一个处理器或控制器来执行。因此，针对特定功能单元或电路的引用仅被视为是对用于提供所描述的功能的适当手段的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明可以采用任何适当的包括硬件、软件、固件或其任何组合的形式来实现。本发明可以选择地至少部分地作为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件来实现。本发明的实施例的元素和组件可以在物理上、功能上和逻辑上采用任何适当的方式来实施。实际上，这些功能可以在单个单元中、在多个单元中或作为其他功能单元的一部分来实施。因而，本发明可以在单个单元中实施，或可以在物理上和功能上分布于不同的单元、电路和处理器之间。

虽然已结合某些实施例描述了本发明，但是并不打算将本发明限于在这里阐述的具体形式。相反，本发明的范围仅利用所附的权利要求书来限制。此外，虽然某个特征可能似乎是结合特定实施例来描述的，但是本领域技术人员将认识到，所描述的实施例的各种特征可以依照本发明进行组合。在权利要求书中，术语包括并不排除其他元素或步骤的存在。

此外，虽然个别地被列出，但是多个装置、元素、电路或方法步骤可以利用例如单个电路、单元或处理器来实施。另外，虽然个别特征可以被包括在不同的权利要求中，但是这些特征也可以有利地进行组合，并且在不同权利要求中的包含并不意味着特征的组合不是可行的和/或有益的。此外，将某个特征包含在一种类别的权利要求中并不意味着对这种类别的限制，而是表明该特征同样可酌情应用于其他的权利要求类别。此外，特征在权利要求中的顺序并不意味着必须照此来使这些特征起作用的任何特定顺序，并且特别地，个别步骤在方法权利要求中的顺序并不意味着这些步骤必须以此顺序来执行。相反，这些步骤可以按照任何适当的顺序来执行。此外，单数引用并不排除复数。因而，对于“一”、“一个”、“第一”、“第二”等等的引用并不排除多个。权利要求书中的参考符号仅仅作为明确的示例来提供，而不应被解释成以任何方式来限制这些权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种多通道声学回声消除器装置，包括：

用于从麦克风（111）接收麦克风信号的电路，所述麦克风信号包括将被消除的至少两个音频源（107，109）的成分；

耦合到所述麦克风（111）的回声消除电路（113，115），所述回声消除电路（113，115）被安排成基于对于从所述至少两个音频源（107，109）中的每一个音频源到所述麦克风（111）的通道的通道估计来执行所述至少两个音频源（107，109）的回声消除；

通道估计器（117），用于作为以前通道估计与通道估计更新的组合来生成每一个通道估计，所述组合包括相对于以前通道估计将相对加权应用于通道估计更新；以及

加权处理器（119），其被安排成响应于时间值来改变所述相对加权，

其中所述相对加权被确定为所述时间值的函数。

2.权利要求1的多通道声学回声消除器装置，进一步包括用于所述至少两个音频源（107，109）中的每一个音频源的时变滤波器（103，105），每一个时变滤波器（103，105）被安排成过滤用于所述至少两个音频源（107，109）之一的信号。

3.权利要求2的多通道声学回声消除器装置，其中所述时间值是自所述时变滤波器（103，105）中的至少一个时变滤波器的最后更新以来的持续时间。

4.权利要求3的多通道声学回声消除器装置，其中所述加权处理器（119）被安排成：对于增加持续时间，增加用于通道估计更新的相对加权。

5.权利要求3的多通道声学回声消除器装置，其中所述加权处理器（119）被安排成生成用于标称加权值的缩放因子并且响应于用于所述标称加权值的缩放因子来确定相对加权，所述缩放因子取决于所述持续时间。

6.权利要求2的多通道声学回声消除器装置，其中至少一个时变滤波器（103，105）被安排成在离散时间上进行更新，从而提供过滤帧，其中在所述过滤帧中时变滤波器（103，105）是恒定的；并且所述加权处理器（119）被安排成取决于自过滤帧的开始以来的当前持续时间在过滤帧内改变相对加权。

7.权利要求6的多通道声学回声消除器装置，其中所述回声消除电路被安排成执行基于帧的回声消除；并且所述加权处理器（119）被安排成在连续回声消除帧之间改变相对加权。

8.权利要求7的多通道声学回声消除器装置，其中所述加权处理器（119）被安排成根据过滤帧内的回声消除帧数来确定相对加权。

9.权利要求8的多通道声学回声消除器装置，其中所述加权处理器（119）被安排成将用于通道估计更新的加权值确定为与以下成比例：

其中k是回声消除帧数，K是过滤帧中的回声消除帧的数量，以及mod代表模函数。

10.权利要求7的多通道声学回声消除器装置，其中在过滤帧的持续时间与回声消除帧的持续时间之间具有整数倍数关系。

11.权利要求1的多通道声学回声消除器装置，进一步包括：改变电路，用于检测从所述至少两个音频源（107，109）之中的每一个音频源到所述麦克风（111）的通道中的至少第一通道的变化满足标准；以及用于从所述变化中确定时间值作为持续时间的电路。

12.权利要求11的多通道声学回声消除器装置，其中所述改变电路被安排成在所述变化之后为相对加权设置初始值；并且所述加权处理器（119）被安排成自所述变化以来、对于增加持续时间而增加相对加权。

13.权利要求11的多通道声学回声消除器装置，其中所述加权处理器（119）被安排成根据回声消除平均间隔来确定相对加权。

14.权利要求1的多通道声学回声消除器装置，其中相对加权仅是标称加权值和时间值的函数。

15.一种使用耦合到麦克风（111）的回声消除电路（113，115）的多通道声学回声消除的方法，所述方法包括：

从所述麦克风（111）接收麦克风信号，所述麦克风信号包括将被消除的至少两个音频源（107，109）的成分；

基于对于从所述至少两个音频源（107，109）中的每一个音频源到所述麦克风的通道的通道估计，执行所述至少两个音频源（107，109）的回声消除；

作为以前通道估计与通道估计更新的组合，生成每一个通道估计，所述组合包括相对于以前通道估计将相对加权应用于通道估计更新；以及

响应于时间值，改变相对加权。