CN102572147A - 回声消除方法和回声消除设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回声消除方法和回声消除设备，其中，回声消除方法包括以下步骤，S01：采集并计算播放数据能量A，采集并计算录音数据能量B；S02：对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备并保持录音设备开启；若否，则关闭录音设备并保持播放设备开启；S03：判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到步骤S01。由于对播放音和录音的数据能量进行比对，从而判断当前是出于播放状态还是录音状态，若是录音状态就关闭播放设备，若是播放状态，就关闭录音设备，这样，例如声音的播放的过程中，由于录音设备已经关闭，播放设备产生的回音就不会被录音设备所采集，传送到远端而产生回音。

Description

回声消除方法和回声消除设备

技术领域

本发明涉及声音处理领域，尤其涉及一种回声消除方法和回声消除设备。

背景技术

申请号为200610089544.5的中国专利披露一种回声消除的方法，包括：基于输入信号短时能量判断回声状态：回声淹没状态下，由锁定滤波器消除回声；回声激活状态下，更新滑动窗偏移量和跟踪滤波器系数，及根据判断准则判断所述跟踪滤波器是否完成锁定：若完成锁定，则直接由跟踪滤波器消除回声，并将锁定系数赋值给锁定滤波器；若未完成锁定，则转由锁定滤波器消除回声。此外，本发明还提供能消除近端回声和远端回声的回声消除系统，及回声消除装置。本发明既能消除手持终端自身产生的近端回声，也能同时消除由于网络等原因产生的远端回声。此外，本发明通过采用新的滤波器系数迭代方法，使滤波器以最快速度无限逼近实际回声路径，从而真正做到彻底回声消除，并彻底解决了传统上长时延回声难以消除的问题，极大节省了软硬件资源。这种采用软硬件的结合改进方式，一方面需要搭建硬件电路，成本较高，另一方面，只有专业的人员才能进行调试。

申请号为200520118132.0公开一种消除回声的扬声器电话。基于声学的回声路径，利用超声的指向性特点和非线性声相互作用下的自解调现象，将远方的音频信号经过预处理，如将音频信号幅度调制到超声载波发射出来，以达到不需要借助其它消除回声的装置和方法而避免声反馈的目的。采用这种方式，虽然不需要另外搭建硬件电路，但是需要对音频进行预先处理，对音频信号进行调制到超声载波发射出来，处理方式复杂，且音频在调制解调的过程难免出现失真，传输的效率有限，且运算量比较大，对CPU负荷较高，且多为浮点运算，不适合应用于没有浮点运算能力的ARM处理器。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种回声消除方法以及回声消除设备，能够解决现有技术中需要搭建硬件平台消除回声，成本较高的缺陷，或者采用复杂的软件方法消除回声，运算量大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：提供一种回声消除方法，包括以下步骤，

S01：获取回声系数，采集播放音频，获取播放音频的幅值，并计算播放数据能量A，采集录音音频，获取录音音频的幅值，并计算录音数据能量B；S02：对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备并保持录音设备开启；若否，则关闭录音设备并保持播放设备开启；

S03：判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到步骤S01。

其中，所述步骤S01还包括获取回声系数，同时开启播放设备和接收设备，在设备中播放测试音频，采集当前测试音频的播放数据能量(E_m)，获取接收端的接收到的音频数据能量(E_s)，所述回声系数为播放的音频数据能量与接收端的音频数据能量的比值，

即k＝E_m/E_s。

其中，所述步骤S01具体包括，获取当前播放的音频数据，计算所述音频数据的平均能量值，获得平均播放数据能量，将所述平均播放数据能量加权回声系数得出播放数据能量A；获取当前的录音数据，计算所述录音数据的平均能量值，获得平均录音数据能量，将所述平均录音数据能量加权回声系数得出实际的播放数据能量A。

其中，获取播放的音频数据或者录音数据的采样区间根据音频数据包的大小决定。

其中，所述步骤S01中采用求方差的方式获取音频数据或录音数据的平均能量值。

另外，本发明还提供一种回声消除设备，包括，

第一模块，用于获取回声系数，采集并计算播放数据能量A，采集并计算录音数据能量B；

第二模块，用于对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备；若否，则关闭录音设备；

第三模块，用于判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到第一模块进行处理。

采用上述技术方案，本发明的有益效果是：由于对播放音和录音的数据能量进行比对，从而判断当前是处于播放状态还是录音状态，若是录音状态就关闭播放设备，若是播放状态，就关闭录音设备，这样，在声音的播放的过程中，由于录音设备已经关闭，播放设备产生的回音就不会被录音设备所采集，传送到远端而产生回音。

附图说明

图1为本发明提供的一种回声消除方法的流程图；

图2为本发明提供的一种回声消除方法的具体实施例的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明提供一种回声消除方法，包括以下步骤，

S01：获取回声系数，采集播放音频，获取播放音频的幅值，并计算播放数据能量A，采集录音音频，获取录音音频的幅值，并计算录音数据能量B；S02：对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备并保持录音设备开启；若否，则关闭录音设备并保持播放设备开启；

S03：判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到步骤S01。

所述步骤S01具体包括，

在某些实施例，所述步骤S01中，获取播放的音频数据或者录音数据的采样区间根据音频数据包的大小决定。由于播放音频数据是远端MIC实时采样的16K编码的PCM数据通过网络传输到近端的播放数据，采样区间由网络数据包决定，以音频数据通过网络传输保证听者听到的声音连续为准，在某些实施例中，网络数据包以4k为一个音频包发送数据，则当采样完4k的音频数据就可以发送，大约是128ms的采样时间。根据上述方法，实时采集当前播放的音频数据，计算所述音频数据的平均能量值，获得平均播放数据能量，得出实际的播放数据能量A；

获取当前的录音数据，计算所述录音数据的平均能量值，获得平均录音数据能量，这里采用求方差的方式获取音频数据或录音数据的平均能量值(E)，这样获得的所述平均录音数据能量(E)，再加权回声系数得出实际的播放数据能量A；

上述录音数据的平均能量值的具体计算方式如下，假设在n个采集时间点的音频能量值用x_i来表示，对其取方差，具体方式如下：

$E=\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\left(x_i^2\right)/n}$

上述回声系数(k)为预先算出的值，同时开启播放设备和接收设备，在设备中播放测试音频，采集当前测试音频的播放数据能量(E_m)，获取接收端的接收到的音频的音频数据能量(E_s)，所述回声系数为播放的音频数据能量与接收端的音频数据能量的比值，即k＝E_m/E_s。

通过调节不同音量大小可以得出不同音量下的回声系数，相同设备在不同环境下使用，可以根据具体情况进行微调。

上述平均数据能量加权回声系数的方法具体实施方式是：当近端收到音频信号后，通过公式1计算出喇叭能量值E_s，利用这个能量和回声系数k可以预测到回声将产生的能量E_e＝k*E_s，再去计算MIC录下的音频能量E_m.只有当E_m＞E_e的时候表明不只存在回声，还有人在通话，此时MIC向网络发送数据的通道将会被打开。如果E_m＜E_e则MIC将保持关闭状态。

请参阅图2，图2提供本发明的一种具体实施例，这里对该例子做详细解释，具体如下，

A和B通话，用A_m，A_s分别表示A的MIC和喇叭中的音频能量，B_m，B_s分别表示B的MIC和喇叭中的音频能量。

当A和B都没有讲话通话的时候，A_m，A_s，B_m，B_s均为环境噪声的能量值(环境噪声正常情况下能量值都比较小，根据下列公式计算均在2000以下波动，可视为不变)。当A开始讲话，A_m值就会升高到5000以上，此时A_s没有变化，此时A的喇叭将会关闭。A中MIC录取的声音将由网络传输到B，导致B_s变大，此时B_m不变，这样B端的MIC将被关闭。此时由B中的喇叭播放的声音传播到空气中，因为B的MIC已经被关闭，因此这个喇叭播放的声音将不会再被MIC录下，传播到A的喇叭中，产生回音。

本发明还提供一种回声消除设备，包括，

第一模块，用于获取回声系数，采集并计算播放数据能量A，采集并计算录音数据能量B；

第二模块，用于对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备；若否，则关闭录音设备；

第三模块，用于判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到第一模块进行处理。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种回声消除方法，其特征在于，包括以下步骤，

S01：获取回声系数，采集播放音频，获取播放音频的幅值，并计算播放数据能量A，采集录音音频，获取录音音频的幅值，并计算录音数据能量B；

S02：对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备并保持录音设备开启；若否，则关闭录音设备并保持播放设备开启；

S03：判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到步骤S01。

2.根据权利要求2所述的回声消除方法，其特征在于：所述步骤S01获取回声系数具体包括，同时开启播放设备和接收设备，在设备中播放测试音频，采集当前测试音频的播放数据能量E_m，获取接收端的接收到的音频数据能量E_s，所述回声系数为播放的音频数据能量与接收端的音频数据能量的比值，即k＝E_m/E_s。

3.根据权利要求2所述的回声消除方法，其特征在于：所述步骤S01具体包括，

获取当前播放的音频数据，计算所述音频数据的平均能量值，获得平均播放数据能量，得出播放数据能量A；

获取当前的录音数据，计算所述录音数据的平均能量值，获得平均录音数据能量，将所述平均录音数据能量加权回声系数得出实际的播放数据能量A。

4.根据权利要求3所述的回声消除方法，其特征在于：所述步骤S01中，获取播放的音频数据或者录音数据的采样区间根据音频数据包的大小决定。

5.根据权利要求3所述的回声消除方法，其特征于：所述步骤S01中采用求方差的方式获取音频数据或录音数据的平均能量值。

6.一种回声消除设备，其特征在于：包括，

第一模块，用于获取回声系数，采集并计算播放数据能量A，采集并计算录音数据能量B；

第二模块，用于对比录音数据能量B是否大于播放数据能量A，若是，则关闭播放设备；若否，则关闭录音设备；

第三模块，用于判断是否通话结束，若是，则结束；若否，则转到第一模块进行处理。

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