CN106713570A - 一种回声消除方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回声消除方法和装置，用于消除语音通讯中的声学回声。方法包括：接收麦克风采集到的声音信号；检测当前通讯状态，并在检测结果为双讲状态时，对远端语音信号进行衰减；根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。本发明提供的方案中，在检测出当前是双讲状态时，先对远端语音信号进行衰减，然后由根据衰减后的信号估计出回声信号，并消除麦克风采集到的声音信号中的回声信号，这样就可以大大减小双讲状态时的回声信号，从而改善通话效果。

Description

一种回声消除方法和装置

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种回声消除方法和装置。

背景技术

随着通讯技术的不断发展，人们之间不仅可以通过传统电话系统进行语音通讯，还可以使用终端设备(如手机、平板电脑等)通过因特网(Internet)进行语音通讯。然而，在语音通讯过程中，声学回声是影响通话效果与用户体验的一个重要因素。

声学回声的产生原因是：语音通讯中的远端通话者的语音信号被近端通话者所使用的终端设备的扬声器播放出来后，又被该终端设备的麦克风拾取并传输到远端，这样就使得远端通话者能够听到自己的声音。由于语音通讯中的声学回声会极大影响通话效果，因此，为了改善通话效果，需要消除语音通讯中的声学回声。

发明内容

本发明实施例提供了一种回声消除方法和装置，用于消除语音通讯中的声学回声。

本发明实施例提供的一种回声消除方法，包括：

接收麦克风采集到的声音信号；

检测当前通讯状态，并在检测结果为双讲状态时，对远端语音信号进行衰减；

根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。

较佳地，检测当前通讯状态，包括：

在判断出麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号时，确定当前通讯状态为双讲状态。

较佳地，该方法还包括：

在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，对当前帧的残留信号进行衰减，并将衰减后的残留信号传输至网络。

进一步，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小，包括：

根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

进一步，根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小，包括：

计算当前帧的残留信号对应的变量值，其中，r_{em_cur}(n)表示当前帧的残留信号和麦克风在当前帧内采集到的信号的相关值，σ² _{m_cur}(n)表示麦克风在当前帧内采集到的声音信号的能量；

若当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

较佳地，对当前帧的残留信号进行衰减，包括：

根据以下衰减系数，对当前帧的残留信号进行衰减；

其中，α为衰减系数，k为常数，ξ_{DTD_threshhold}为设定的变量阈值。ξ_{DTD_last}为上一帧的残留信号对应的变量值，ξ_{DTD_cur}为当前帧的残留信号对应的变量值。

基于上述任一实施例，该方法还包括：

除特定情况外，对当前帧的残留信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络或对放大后的信号进行衰减后传输至网络；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

基于上述任一实施例，该方法还包括：

对所述残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输至网络或对滤波后的信号进行衰减后传输至网络。

本发明实施例提供的一种回声消除装置，包括：

检测电路、控制电路、第一衰减器、自适应滤波器及逻辑运算电路；其中

所述检测电路，用于检测当前通讯状态，并将检测结果传输至所述控制电路；

所述控制电路，用于在所述检测电路输入的检测结果为双讲状态时，触发所述第一衰减器；

所述第一衰减器，用于在所述控制电路的触发下，对远端语音信号进行衰减，并将衰减后的信号传输至所述自适应滤波器；

所述自适应滤波器，用于根据所述第一衰减器衰减后的信号，估计出线性回声信号，并将所述线性回声信号传输至所述逻辑运算电路；

所述逻辑运算电路，用于接收麦克风采集到的声音信号，并从麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。

较佳地，所述检测电路具体用于：

接收麦克风采集到的声音信号以及所述逻辑运算电路输出的残留信号；

在判断出麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号时，确定当前通讯状态为双讲状态。

较佳地，该装置还包括：

第二衰减器，用于在所述控制电路的触发下，对所述逻辑运算电路输入的残留信号进行衰减并传输至网络；

所述控制电路还用于：在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，触发所述第二衰减器。

进一步，所述检测电路具体用于：

根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

进一步，所述检测电路具体用于：

计算当前帧的残留信号对应的变量值，其中，r_{em_cur}(n)表示当前帧的残留信号和麦克风在当前帧内采集到的信号的相关值，σ² _{m_cur}(n)表示麦克风在当前帧内采集到的声音信号的能量；

若当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

较佳地，所述控制电路具体用于：触发第二衰减器根据以下衰减系数，对当前帧的残留信号进行衰减；

其中，α为衰减系数，k为常数，ξ_{DTD_threshhold}为设定的变量阈值。ξ_{DTD_last}为上一帧的残留信号对应的变量值，ξ_{DTD_cur}为当前帧的残留信号对应的变量值。

基于上述任一实施例，该装置还包括：

自动增益控制电路，用于在所述控制电路的触发下，对所述逻辑运算电路输入的残留信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络或第二衰减器；

所述控制电路还用于：除特定情况外，触发自动增益控制电路；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

基于上述任一实施例，所述装置还包括：

非线性滤波器，用于对所述逻辑运算电路输入的残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输至网络或第二衰减器。

本发明实施例中，在检测出当前是双讲状态时，先对远端语音信号进行衰减，然后由根据衰减后的信号估计出回声信号，并消除麦克风采集到的声音信号中的回声信号，这样就可以大大减小双讲状态时的回声信号，从而改善通话效果。

附图说明

图1为一种回声消除技术的原理图；

图2为本发明实施例提供的第一种回声消除方法的示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种回声消除方法的示意图；

图4A为本发明实施例提供的第三种回声消除方法的示意图；

图4B为本发明实施例提供的第四种回声消除方法的示意图；

图5A为本发明实施例提供的第五种回声消除方法的示意图；

图5B为本发明实施例提供的第六种回声消除方法的示意图；

图5C为本发明实施例提供的第七种回声消除方法的示意图；

图6为本发明实施例提供的第一种回声消除装置的示意图；

图7为本发明实施例提供的第二种回声消除装置的示意图；

图8为本发明实施例提供的第三种回声消除装置的示意图；

图9为本发明实施例提供的第四种回声消除装置的示意图；

图10为本发明实施例提供的第五种回声消除装置的示意图。

具体实施方式

目前，回声消除技术的原理是：采用自适应滤波器估计出麦克风中采集到的远端语音信号，(即线性回声成分)，从麦克风采集到的信号中减去自适应滤波器估计出的信号，从而消除了回声信号的线性回声成分。如图1所示，双讲检测(Double Talk Detector，DTD)模块用于检测当前的通讯状态是单讲还是双讲；自适应滤波器用于消除回声中的线性部分；控制模块用于控制自适应滤波器的滤波系数的更新，因为在双讲状态时，自适应滤波器系数会发散，此时不能更新滤波系数；非线性处理(None Linear Process，NLP)模块，用于消除回声信号的非线性成分；自动增益控制(Automatic Gain control，AGC)模块，用于将消除回声后的信号放大到一个预设的幅度。图1所示的方案在双讲状态下，通过自适应滤波器消除回声会有些残留，在混响比较大的情况下，远端仍能够听到回声。本发明实施例先对远端语音信号进行衰减，减小了扬声器的声音，然后，再对衰减后的信号进行回声消除，这样就可以大大减小双讲状态时的回声信号，从而改善了通话效果。

下面先于双讲状态与单讲状态进行简单说明：

1、当近端语音不存在时，即：d(n)＝y(n)+v(n)，此时称为单讲状态(Single Talk)；其中，d(n)是麦克风拾取的信号，y(n)是远端语音信号在麦克风的信号，即麦克风拾取到的远端语音信号，v(n)是噪声信号，即麦克风拾取到的周围环境中的声音信号。

2、当近端语音存在时，即：d(n)＝y(n)+s(n)+v(n)，此时称为双讲状态(Double Talk)，其中，s(n)是近端语音信号，即麦克风拾取到的近端语音信号。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种回声消除方法，如图2所示，包括：

S21、接收麦克风采集到的声音信号；

S22、检测当前通讯状态，并在检测结果为双讲状态时，对远端语音信号进行衰减；

S23、根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。

本发明实施例中，在检测出当前是双讲状态时，先对远端语音信号进行衰减，从而减小了扬声器的声音，然后，根据衰减后的信号估计出回声信号，并消除麦克风采集到的声音信号中的回声信号，这样就可以大大减小双讲状态时的回声信号，从而改善了通话效果。

本发明实施例中，对远端语音信号进行衰减的衰减系数为经验值，可以通过仿真实验确定其值。

较佳地，S22中，检测当前通讯状态，包括：

在判断出麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号时，确定当前通讯状态为双讲状态。

具体的，可以根据麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号的相关性，来确定当前通讯状态。即：若麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号相关(即麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号)，确定当前通讯状态为双讲状态；若麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号不相关(即麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中不包含相同的信号)，确定当前通讯状态为单讲状态。

在单讲状态下，由于没有近端语音信号，麦克风采集到的信号几乎都是回声信号，这样得到的残留信号会比较小，因此，麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号相关性很低；在双讲状态下，由于存在近端语音信号，麦克风采集到的信号中包含近端语音信号，这样得到的残留信号中也包含近端语音信号，因此，麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号有较高的相关性。

较佳地，如图3所示，该方法还包括：

S24、在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，对当前帧的残留信号进行衰减，并将衰减后的残留信号传输至网络。

相应的，S23具体为S23A，即：根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号。

进一步，S24中确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小，包括：

根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

进一步，根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小，包括：

计算当前帧的残留信号对应的变量值，其中，r_{em_cur}(n)表示当前帧的残留信号和麦克风在当前帧内采集到的信号的相关值，σ² _{m_cur}(n)表示麦克风在当前帧内采集到的声音信号的能量；

若当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

较佳地，对当前帧的残留信号进行衰减，包括：

根据以下衰减系数，对当前帧的残留信号进行衰减；

其中，α为衰减系数，k为常数，ξ_{DTD_threshhold}为设定的变量阈值。ξ_{DTD_last}为上一帧的残留信号对应的变量值，ξ_{DTD_cur}为当前帧的残留信号对应的变量值。

基于上述任一实施例，作为一种优选的实现方式，如图4A所示，该方法还包括：

S25A、除特定情况外，对当前帧的残留信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

相应的，S23具体为S23A，即：根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号。

作为另一种优选的实现方式，如图4B所示，该方法还包括：

S25B、除特定情况外，对当前帧的残留信号进行放大；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

相应的，S23具体为S23A，即：根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号。

相应的，S24具体为S24A，即：在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，对放大后的残留信号进行衰减，并将衰减后的残留信号传输至网络。

对当前帧的残留信号进行放大的目的是将残留信号稳定到一个固定的幅度，以提高通话质量，但这样会使越小的信号获得的增益越大。上述特定情况下，回声消除后，残留信号中仍有可能包含能量较小的回声信号，经放大后，回声信号就会被放大到可以被明显听到的程度，从而影响了通话效果，因此，在上述特定情况下，不触发进行信号放大，从而改善通话效果。

基于上述任一实施例，作为第一种优选的实现方式，如图5A所示，该方法还包括：

S26A、对残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输至网络。

相应的，S23具体为S23A，即：根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号。

作为第二种优选的实现方式，如图5B所示，该方法还包括：

S26B、对残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号。

相应的，S23具体为S23A，即：根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号。

相应的，S25A具体为S25A’：除特定情况外，对滤波后的信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

作为第三种优选的实现方式，如图5C所示，该方法还包括：

S26B、对残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号。

相应的，S23具体为S23A，即：根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号。

相应的，S24具体为S24A，即：在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，对放大后的残留信号进行衰减，并将衰减后的残留信号传输至网络。

相应的，S25B具体为S25B’，即：除特定情况外，对滤波后的信号进行放大；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

本发明实施例中，设定的能量阈值为经验值，可通过仿真确定其值；设定的时间为经验值，可通过仿真确定其值。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种回声消除装置，由于该装置解决问题的原理与上述回声消除方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的一种回声消除装置，如图6所示，该装置包括：检测电路61、控制电路62、第一衰减器63、自适应滤波器64以及逻辑运算电路65；其中：

检测电路61，用于检测当前通讯状态，并将检测结果传输至控制电路62；

控制电路62，用于在检测电路61输入的检测结果为双讲状态时，触发第一衰减器63；

第一衰减器63，用于在控制电路62的触发下，对远端语音信号进行衰减以及将衰减后的信号传输至自适应滤波器64；

自适应滤波器64，用于根据第一衰减器63衰减后的信号，估计出线性回声信号，并将所述线性回声信号传输至逻辑运算电路65；

逻辑运算电路65，用于接收麦克风采集到的声音信号，并从麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。

本发明实施例中，在检测电路检测出当前是双讲状态时，控制电路触发第一衰减器对远端语音信号进行衰减，从而减小了扬声器的声音，然后，由自适应滤波器根据衰减后的信号估计出回声信号，并通过逻辑运算电路消除麦克风采集到的声音信号中的回声信号，这样就可以大大减小双讲状态时的回声信号，从而改善了通话效果。

本发明实施例中，第一衰减器的衰减系数为经验值，可以通过仿真实验确定其值。

优选的，检测电路61具体用于：

接收麦克风采集到的声音信号以及所述逻辑运算电路输出的残留信号；

在判断出麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号时，确定当前通讯状态为双讲状态。

具体的，检测电路可以根据麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号的相关性，来确定当前通讯状态。即：若麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号相关(即麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号)，确定当前通讯状态为双讲状态；若麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号不相关(即麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中不包含相同的信号)，确定当前通讯状态为单讲状态。

在单讲状态下，由于没有近端语音信号，麦克风采集到的信号几乎都是回声信号，而自适应滤波器能够估计出回声信号中的线性部分，这样得到的残留信号会比较小，因此，麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号相关性很低；在双讲状态下，由于存在近端语音信号，麦克风采集到的信号中包含近端语音信号，而自适应滤波器能够估计出回声信号中的线性部分，这样得到的残留信号中也包含近端语音信号，因此，麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号有较高的相关性。

自适应滤波器在收敛的过程中(即还未收敛)，残留信号中的回声信号会较大。回声路径改变(即扬声器到麦克风的冲激响应)时，自适应滤波器也会重新收敛。为了改善自适应滤波器收敛过程中的回声信号，该装置还包括：

第二衰减器66，用于在控制电路62的触发下，对逻辑运算电路65输入的残留信号进行衰减并传输至网络；

控制电路62还用于：在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，触发第二衰减器66，如图7所示。

具体的，自适应滤波器正在收敛的这个状态具有以下两个特征：一是检测电路检测出当前通讯状态为双讲状态；二是逻辑运算电路计算得到的残留信号明显减小。满足上述两个特征即说明自适应滤波器当前还未收敛，处于收敛过程中，定义这个状态为特殊状态。本发明实施例在特殊状态下，触发第二衰减器对当前帧的残留信号进行衰减并传输至网络，从而改善了自适应滤波器收敛过程中的回声信号，进一步改善了通话效果。

在实施中，检测电路61具体用于：

根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

具体的，检测电路61具体用于：

计算当前帧的残留信号对应的变量值，其中，r_{em_cur}(n)表示当前帧的残留信号和麦克风在当前帧内采集到的信号的相关值，σ² _{m_cur}(n)表示麦克风在当前帧内采集到的声音信号的能量；

若当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

本发明实施例定义了变量r_em(n)表示残留信号和麦克风采集到的信号的相关值，σ² _m(n)表示麦克风采集到的声音信号的能量，这个变量定义了残留信号和麦克风采集到的声音信号之间相关的程度。理论上，若是单讲状态，残留信号和麦克风采集到的声音信号是无关的，此时，上述变量的值接近0，若是双讲状态，由于残留信号中包含近端语音信号，而麦克风采集到的声音信号中也包含近端语音信号，此时，它们的相关度会显著大于0，即上述变量的值显著大于0。

当然，除了本发明实施例给出的在当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值时，判定残留信号处于显著减小过程中，还可以采用其他判定方法，如若上一帧内残留信号的能量远大于当前帧内残留信号的能量，判定残留信号处于显著减小过程中，等等，此处不再一一举例。

优选的，控制电路62具体用于：触发第二衰减器66根据以下衰减系数，对当前帧的残留信号进行衰减；

其中，α为衰减系数，k为常数，ξ_{DTD_threshhold}为设定的变量阈值。ξ_{DTD_last}为上一帧的残留信号对应的变量值，ξ_{DTD_cur}为当前帧的残留信号对应的变量值。

基于上述任一实施例，本发明实施例提供的装置还包括自动增益控制电路，用于在控制电路的触发下，对逻辑运算电路输入的残留信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络或第二衰减器；

所述控制电路还用于：除特定情况外，触发自动增益控制电路；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

其中，设定的能量阈值为经验值，可通过仿真确定其值；设定的时间为经验值，可通过仿真确定其值。

本发明实施例提供的回声消除装置还包括自动增益控制(AGC)电路，用于将逻辑运算电路得到的残留信号稳定到一个固定的幅度，以提高通话质量，但这样会使越小的信号获得的增益越大。上述特定情况下，回声消除后，残留信号中仍有可能包含能量较小的回声信号，经AGC电路放大后，回声信号就会被放大到可以被明显听到的程度，从而影响了通话效果，因此，在上述特定情况下，不触发AGC电路进行信号放大，从而改善通话效果。

作为一种优选的实现方式，自动增益控制电路67的输入端与逻辑运算电路连接，输出端与第二衰减器连接，如图8所示。

基于上述任一实施例，由于麦克风采集到的回声信号中包含很多非线性成分，为了降低回声信号中的非线性成分，较佳地，所述装置还包括：

非线性滤波器，用于对逻辑运算电路输入的残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输至网络或第二衰减器。

本发明实施例中，通过非线性滤波器有效消除了回声信号中的非线性成分，进一步改善了通话效果。

作为一种优选的实现方式，非线性滤波器69的输入端与逻辑运算电路连接，输出端与自动增益控制电路连接，如图9所示。

本发明实施例提供的装置适用于各种通过网络的语音通话系统，如手机通话、聊天软件等。

下面结合一个优选的实现方式，以电话网络为例，对本发明实施例提供的装置进行说明。

本实施例的装置的结构包括：第一衰减器101、检测电路102、自适应滤波器103、控制电路104、逻辑运算电路105、非线性滤波器106、NLP电路107、以及AGC电路108，其连接关系如图10所示。

工作原理如下：检测电路102根据麦克风在当前帧内采集到的声音信号和逻辑运算电路105输出的残留信号，检测当前通讯状态，并将检测结果传输给控制电路104；在检测结果为双讲状态时，控制电路104触发第一衰减器101对从电话网络接收到的远端语音信号进行衰减，并将衰减后的信号传输给自适应滤波器103和扬声器；扬声器播放经第一衰减器101衰减后的信号；自适应滤波器103根据第一衰减器101衰减后的信号，估计出线性回声信号，并将线性回声信号传输给逻辑运算电路105；逻辑运算电路105接收麦克风采集到的声音信号，并从麦克风在当前帧内采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到当前帧的残留信号，并将残留信号分别传输给检测电路102和非线性滤波器106；非线性滤波器106对当前帧的残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输给NLP电路107；NLP电路107进一步消除非线性回声信号，并将处理后的信号传输给AGC电路108；AGC电路108在控制电路104的触发下，对接收到的信号进行放大，并将放大后的信号传输给第二衰减器109；第二衰减器109在控制电路104的触发下，对接收到的残留信号进行衰减，并将衰减后的信号传输给电话网络。

其中，控制电路104在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，触发第二衰减器109对接收到的残留信号进行衰减；否则，控制电路104不触发第二衰减器109工作，此时，第二衰减器109直接将接收到的信号传输给电话网络。

作为另一种实现方式，在特定情况下，控制电路104不触发AGC电路108，此时，AGC电路108不对接收到的信号进行放大，直接将接收到的信号传输给第二衰减器109；所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种回声消除方法，其特征在于，该方法包括：

接收麦克风采集到的声音信号；

检测当前通讯状态，并在检测结果为双讲状态时，对远端语音信号进行衰减；

根据衰减后的信号，估计出线性回声信号，并从接收到的麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测当前通讯状态，包括：

在判断出麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号时，确定当前通讯状态为双讲状态。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，对当前帧的残留信号进行衰减，并将衰减后的残留信号传输至网络。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小，包括：

根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小，包括：

计算当前帧的残留信号对应的变量值，其中，r_{em_cur}(n)表示当前帧的残留信号和麦克风在当前帧内采集到的信号的相关值，σ² _{m_cur}(n)表示麦克风在当前帧内采集到的声音信号的能量；

若当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对当前帧的残留信号进行衰减，包括：

根据以下衰减系数，对当前帧的残留信号进行衰减；

$\mathrm{\α}=k*\frac{{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_last}-{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_threshhold}}{{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_last}-{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_cur}};$

其中，α为衰减系数，k为常数，ξ_{DTD_threshhold}为设定的变量阈值。ξ_{DTD_last}为上一帧的残留信号对应的变量值，ξ_{DTD_cur}为当前帧的残留信号对应的变量值。

7.如权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

除特定情况外，对当前帧的残留信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络或对放大后的信号进行衰减后传输至网络；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

8.如权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

对所述残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输至网络或对滤波后的信号进行衰减后传输至网络。

9.一种回声消除装置，其特征在于，该装置包括：检测电路、控制电路、第一衰减器、自适应滤波器以及逻辑运算电路；其中

所述检测电路，用于检测当前通讯状态，并将检测结果传输至所述控制电路；

所述控制电路，用于在所述检测电路输入的检测结果为双讲状态时，触发所述第一衰减器；

所述第一衰减器，用于在所述控制电路的触发下，对远端语音信号进行衰减，并将衰减后的信号传输至所述自适应滤波器；

所述自适应滤波器，用于根据所述第一衰减器衰减后的信号，估计出线性回声信号，并将所述线性回声信号传输至所述逻辑运算电路；

所述逻辑运算电路，用于接收麦克风采集到的声音信号，并从麦克风采集到的声音信号中去除所述线性回声信号，以得到残留信号并传输至网络。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测电路具体用于：

接收麦克风采集到的声音信号以及所述逻辑运算电路输出的残留信号；

在判断出麦克风在当前帧内采集到的声音信号与当前帧的残留信号中均包含近端语音信号时，确定当前通讯状态为双讲状态。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

第二衰减器，用于在所述控制电路的触发下，对所述逻辑运算电路输入的残留信号进行衰减并传输至网络；

所述控制电路还用于：在确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小时，触发所述第二衰减器。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述检测电路具体用于：

根据残留信号与麦克风采集到的信号的相关程度，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述检测电路具体用于：

计算当前帧的残留信号对应的变量值，其中，r_{em_cur}(n)表示当前帧的残留信号和麦克风在当前帧内采集到的信号的相关值，σ² _{m_cur}(n)表示麦克风在当前帧内采集到的声音信号的能量；

若当前帧的残留信号对应的变量值小于上一帧的残留信号对应的变量值，确定出当前帧的残留信号相比于上一帧的残留信号减小。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：触发第二衰减器根据以下衰减系数，对当前帧的残留信号进行衰减；

$\mathrm{\α}=k*\frac{{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_last}-{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_threshhold}}{{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_last}-{\mathrm{\ξ}}_{DTD\_cur}};$

其中，α为衰减系数，k为常数，ξ_{DTD_threshhold}为设定的变量阈值。ξ_{DTD_last}为上一帧的残留信号对应的变量值，ξ_{DTD_cur}为当前帧的残留信号对应的变量值。

15.如权利要求9～14任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

自动增益控制电路，用于在所述控制电路的触发下，对所述逻辑运算电路输入的残留信号进行放大，并将放大后的信号传输至网络或第二衰减器；

所述控制电路还用于：除特定情况外，触发自动增益控制电路；

所述特定情况为下列情况中一种或组合：远端语音信号的能量大于设定的能量阈值；当前帧的残留信号的能量小于远端语音信号的能量；当前帧的残留信号滞后于远端语音信号设定的时间。

16.如权利要求9～14任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

非线性滤波器，用于对所述逻辑运算电路输入的残留信号进行滤波，以消除非线性回声信号，并将滤波后的信号传输至网络或第二衰减器。