CN107645697B - 用作回声消除器的自适应滤波器单元 - Google Patents
用作回声消除器的自适应滤波器单元 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了用作回声消除器的自适应滤波器单元，其中所述自适应滤波器单元包括：第一滤波器输入，配置成接收第一电音频信号；第二滤波器输入，配置成接收第二电音频信号；处理器，设置和配置成接收第一和第二电音频信号；计算和提供频域的音频估计数据，其通过对频率fn＝f1,...,fN计算第一音频信号的FFT变换实现；计算变换的第二音频信号，其通过第二音频信号变换到频域形成；通过将延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号减去而计算滤波后的音频信号；通过将滤波后的音频信号变换到时域而计算处理后的音频输出信号；及滤波器输出，配置成提供处理后的音频输出信号。
Description
技术领域
本发明涉及自适应滤波器单元，尤其涉及用作回声消除器的自适应滤波器单元。此外，本发明涉及听力装置、进行回声消除的方法及用于控制自适应滤波器单元的运行的计算机程序。
背景技术
在最近开发的移动音频装置中，扬声器和传声器之间在移动通话期间的声学耦合导致相应的音频输出的质量下降。因此，已开发回声消除器应用。这样的回声消除器应用通常形成为滤波器单元并配置成避免移动音频装置的声输出信号经传声器传回到与移动音频装置连接的外部装置。特别重要的是对于封闭房间的回声消除应用，因为封闭房间有支持长回声的趋势。
文献US 2013/251169 A描述了一种回声消除器，其包括信号-回声比计算单元和残余回声抑制单元。信号-回声比计算单元计算信号-回声比SE(n)，其指回声分量与从第一残余信号和第二残余信号接收的信号x(n)之间的比。第一残余信号使用更新滤波器的滤波器系数序列获得，其被获得直到前一操作。第二残余信号使用更新的滤波器系数序列获得，其经历使用任意更新步长μ(n)对更新滤波器的滤波器系数序列进行的系数更新，该残余信号被获得直到前一操作。残余回声抑制单元根据信号-回声比计算单元计算的信号-回声比抑制传声器输入信号中包含的回声分量。
发明内容
本发明的目标在于提供改进的用作回声消除器的自适应滤波器单元。
根据第一方面，本发明涉及自适应滤波器单元，尤其涉及用作回声消除器的自适应滤波器单元。自适应滤波器单元包括第一滤波器输入、第二滤波器输入、处理器和滤波器输出。
处理器可设置和配置成
-接收第一和第二电音频信号；
-计算和提供频域的音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))，其通过对频率fn＝f1,...,fN计算第一音频信号A(t)的FFT变换实现，其中N为FFT窗口的数量，及具有第一音频信号A(t)的多个采样点M(fn)；
-计算变换的第二音频信号Y(fn,B(t))，其通过第二音频信号B(t)变换到频域形成；
-通过将延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号减去而计算滤波后的音频信号，其中延迟的音频估计数据可由自适应滤波器单元的存储器单元提供，其设置成提供与处理器的数据交换，其中延迟的音频估计数据包括相较于变换的第二音频信号的、随频率而变的时间延迟；及
-通过将滤波后的音频信号变换到时域而计算处理后的音频输出信号。
滤波器输出可配置成提供处理后的音频输出信号。
第一滤波器输入可配置成接收第一电音频信号，其标示第一音频信号A(t)。
第二滤波器输入可配置成接收第二电音频信号，其标示第二音频信号B(t)。
第一滤波器输入和第二滤波器输入可以是滤波器组分析，分别包括第一电音频信号和第二电音频信号的时域到频域转换。
滤波器组分析可以是滤波器阵列，如带通滤波器阵列，其将电音频信号分解为多个分量，每一分量承载初始电音频信号的单一子频带。分析输出可称为子频带信号，具有与滤波器组中的滤波器一样多的子频带。
滤波器输出可以是滤波器组合成，包括处理后的音频输出信号的频域到时域转换。
滤波器组的另一应用可以是信号压缩，当一些频率比其它频率更重要时。在分解之后，重要的频率可用高分辨能力进行编码，这些频率下的小差异有意义，必须使用保留这些差异的编码方案。另一方面，不太重要的频率不必精确。可使用较粗糙的编码方案，尽管一些较细微(但不太重要)的细节将在编码中丢失。
自适应滤波器单元的优点在于时间延迟随频率而变，这使信号处理资源如回声消除器的存储器能用在最重要的频谱部分。例如，自适应滤波器单元可对低频率(房间具有最长回声的趋势的情形下)允许大的时间延迟即长滤波器。因而，根据本发明第一方面的自适应滤波器单元对关键频率允许大的时间延迟从而实现好的滤波性能及对其它频率使用短时间延迟以保持可用处理资源的最佳使用。
在自适应滤波器单元内可使用时间延迟的不同的频率相关性。从而，自适应滤波器单元可适应多种听力装置如头戴式耳机、耳麦和助听器的不同应用。在助听器中的使用尤其有利，因为随频率而变的时间延迟可针对助听器用户的听觉能力进行调整。
使用第一和第二滤波器输入和滤波器输出在回声消除领域相当寻常。因此，该自适应滤波器单元可通过简单地更换听力装置中先前使用的现有技术自适应滤波器而有利地集成在众所周知的听力装置中。
所使用的快速傅里叶变换(FFT)提供众所周知的、简单的及快速的算法将随时间而变的音频信号A(t)和B(t)变换到频域。此外，众所周知的是，将要进行变换的信号的采样点由在信号的相应离散时间点接收的信号的多个数据点形成。这些采样点之后用于经FFT计算频域中的FFT窗口的单一窗口的数据点。通过重复变换到随同一或不同采样时间点而变的数据的离散FFT窗口，提供在频域的FFT变换的数据。
处理器和存储器单元之间的数据交换至少向存储器单元提供音频估计数据及将延迟的音频估计数据从存储器单元提供回到处理器。延迟的音频估计数据从而由保存在存储器单元中的音频估计数据形成并因此相较于自适应滤波器单元最近接收的音频信号延迟。
存储器单元和处理器可形成为自适应滤波器单元的分开的单元，及可集成在一共同单元内。
根据本发明第一方面的自适应滤波器单元将被描述。
自适应滤波器单元的处理器包括多延迟滤波器结构。多延迟滤波器结构提供众所周知的最小均方滤波算法的基于块的频域实施。该结构将长滤波器划分为许多子滤波器，使得FFT在并行的步骤变换较少的数据，这降低了存储器要求及因处理器的处理导致的时间延迟。众所周知的多延迟滤波器结构的详细描述在下面的文献中给出：J.-S.Soo,K.Pang“Multidelay block frequency domain adaptive filter”(IEEE Transactions onAcoustics,Speech and Signal Processing,vol.38,no.2,pp.373-376,1990)。
存储器单元包括包含至少一延迟线的延迟线结构，其至少包含在时间t1之前的时间点t’1,...,t’M(fn)的音频估计数据X(fn,A(t’1,...,t’M(fn)))。存储器单元保存已在过去获得的音频估计数据，因而包括相对于最近的音频信号的数据点的时间t1的时间延迟。因而，存储器单元提供简单的使能存储具有相应时间延迟的数据的结构。
存储器单元包括分别分配给每一频率fn的多个环形延迟线，其中环形延迟线的线长度变化，其定义为可保存在相应的环形延迟线中的值的最大数量。环形延迟线有利地对每一FFT窗口允许相应的延迟线，因而允许可适应随频率而变的时间延迟的线长度。由于环形延迟线中的值的位置取决于对应的信号相对于最近的信号的时间延迟，该值的延迟可由处理器或者存储器单元非常高效率地计算。环形延迟线的变化的线长度特别有利于包括随固定频率而变的时间延迟的自适应滤波器单元，因为在该情形下延迟线结构不需要适应不同的频率相关性。在环形延迟线中，在预定时间段之后，旧值被新值简单地盖写，这取决于线长度，使得环形延迟线还避免删除延迟线中的值的单一处理步骤。
处理器和存储器单元之间的数据交换包括将每一频率fn的音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))的值分配给存储器单元的存储器结构的存储器地址。在变型中，标示相应分配的分配信息由处理器接收。值的分配的交换可导致处理器简单且快速地访问延迟的数据，具有严格定义的时间延迟。优选地，分配信息还包括标示音频估计数据的值已被分配给存储器地址的时间的信号时间。
每一延迟线包括可限于2的幂的线长度。鉴于存储器地址的通常的二进制结构，该线长度避免了存储器的浪费。
存储器单元包括将每一环形延迟线分配给一基地址的基地址寄存器，及还包括至少一簿记缓冲器，其配置成存储每一环形延迟线的线长度和基地址。优选地，分开的簿记缓冲器可用于保存每一环形延迟线的线长度和基地址。基地址寄存器的使用通常众所周知且容易集成在现代信号处理系统中。通过存储基地址，簿记缓冲器使能将环形延迟线放在任何存储器地址处。因而，簿记缓冲器导致存储器的非常高效率的使用且还有助于提供可用资源的最佳的可能使用。簿记缓冲器还使得不需要将延迟线放在存储器中的某些地方。在变型中，簿记缓冲器可用于使能将所有延迟线放在存储器单元内的存储块中。在该变型的优选例子中，存储块具有等于环形延迟线的所有线长度的和的块大小。该存储块特别有利，因为其可能将保存在环形延迟线中的所有值存储在存储块中，反之亦然。
在自适应滤波器单元中，第一音频信号的采样点的数量M(fn)对于所有FFT窗口均相等。因而，处理器关于FFT的计算对于所有FFT窗口均一样。这有助于对所有FFT窗口因而对计算均提供一样的计算时间，计算可简单地并行进行。此外，一样数量的采样点增大了在频域接收的FFT数据的可比性。
作为备选，第一音频信号的采样点的数量M(fn)随频率而变且对所有FFT窗口并不一样。自适应使处理资源能聚焦于对回声消除特别重要的那些FFT窗口即那些频率。
根据第二方面，本发明涉及听力装置，包括音频输入接口、扬声器单元、传声器单元、自适应滤波器单元、及音频输出接口。
音频输入接口可配置成接收音频信号、将音频信号转换为第一电音频信号、及提供第一电音频信号。
扬声器单元可配置成接收第一电音频信号并将第一电音频信号转换为可感知的音频输出。
传声器单元可设置和配置成将声学音转换为第二电音频信号及提供第二电音频信号。
自适应滤波器单元可配置成接收第一电音频信号和第二电音频信号，及还可配置成基于第一电音频信号对第二电音频信号进行滤波并确定处理后的音频输出信号。
音频输出接口可配置成提供装置输出信号，其标示处理后的音频输出信号。
该听力装置具有与自适应滤波器单元一样的优点。具体地，由自适应反馈滤波器处理的随频率而变的时间延迟使信号处理资源如听力装置的存储器能用在频谱的最重要的部分。
根据本发明第二方面的听力装置将进行描述。
该听力装置还包括时延控制器，设置和配置成接收第一音频信号A(t)和第二音频信号B(t)及通过根据出现在第二音频信号中的回声的长度控制延迟的音频估计数据的随频率而变的时间延迟而控制处理器。这可通过在第一和第二音频信号的相应频率范围中搜索类似的信号特性进行。如果时延控制器未在目前的第一音频信号中检测到回声或者检测到的回声的强度低于预定回声阈值，第二音频信号B(t)也可不被自适应滤波器单元滤波。该变型的时延控制器导致听力装置的快速处理。
在听力装置中，音频输入接口和音频输出接口配置成与外部音频装置无线通信。因此，听力装置提供高水平的移动性。
听力装置可以是头戴式耳机、耳麦或助听器。
根据第三方面，本发明涉及用于进行回声消除的方法。该方法包括下述步骤：
-接收第一电音频信号，其标示第一音频信号A(t)；
-接收第二电音频信号，其标示第二音频信号B(t)；
-在频域计算和提供音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))，其通过对频率fn＝f1,...,fN计算第一音频信号A(t)的FFT变换实现，其中N为FFT窗口的数量，及具有第一音频信号A(t)的多个采样点M(fn)；
-计算变换的第二音频信号Y(fn,B(t))，其通过第二音频信号B(t)变换到频域形成；
-通过将延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号减去而计算滤波后的音频信号，其中延迟的音频估计数据包括相较于变换的第二音频信号的随频率而变的时间延迟；及
-通过将滤波后的音频信号变换到时域而计算和提供处理后的音频输出信号。
该方法还可包括提供包含多个延迟线尤其是环形延迟线的延迟线结构。此外，该方法包括将多个延迟线分别分配给每一频率fn的步骤，其中延迟线的线长度变化，其可定义为可存储在相应延迟线中的值的最大数量。
滤波后的音频信号通过自适应算法针对每一频率fn确定。自适应算法取决于检测到的回声的信号强度。此外，自适应算法取决于第二音频信号的信号强度。在高信号强度的情形下，轻柔的回声可不需要进行滤波。由此，相应处理器的处理时间可减少。
根据第四方面，本发明涉及用于控制自适应滤波器单元的运行的计算机程序，包括用于使得自适应滤波器单元的处理器执行根据本发明第三方面的方法的程序代码。
包括计算机程序的计算机例如形成头戴式耳机、耳麦或助听器的组成部分并可实施为微控制器或微处理器。
附图说明
本发明的各个方面将从下面结合附图进行的详细描述得以最佳地理解。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了提高对权利要求的理解的细节，而省略其他细节。同样的附图标记用于同样或对应的部分。每一方面的各个特征可与其他方面的任何或所有特征组合。这些及其他方面、特征和/或技术效果将从下面的图示明显看出并结合其阐明，其中：
图1示出了根据本发明第一方面的自适应滤波器单元的实施例。
图2示出了根据本发明第一方面的自适应滤波器单元的实施例的延迟线结构。
图3示出了根据本发明第二方面的听力装置的实施例。
图4示出了根据本发明第三方面的用于进行回声消除的方法的实施例。
附图标记列表
100 自适应滤波器单元
110 第一滤波器输入
115 第一电音频信号
118 第一音频信号
120 第二滤波器输入
125 第二电音频信号
128 第二音频信号
130 处理器
132 音频估计数据
134 第一FFT单元
136 变换的第二音频信号
138 第二FFT单元
140 求减单元
142 延迟的音频估计数据
143 已滤波的音频信号
144 存储器单元
146 数据交换
148 逆FFT单元
149 音频输出信号
150 滤波器输出
155 处理后的音频输出信号
200 延迟线结构
210 横坐标轴
215 FFT窗口
218 中心频率
220 纵坐标轴
225 延迟线
230 延迟线框
235 最近的延迟线框
300 听力装置
310 音频输入接口
315 音频信号
320 扬声器单元
325 音频输出
330 传声器单元
335 声学音
338 回声
340 音频输出接口
345 装置输出信号
400 方法
410,420,430,440,450,460 方法的步骤
具体实施方式
下面结合附图提出的具体描述用作多种不同配置的描述。具体描述包括用于提供多个不同概念的彻底理解的具体细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些概念可在没有这些具体细节的情形下实施。装置和方法的几个方面通过多个不同的块、功能单元、模块、元件、电路、步骤、处理、算法等(统称为“元素”)进行描述。根据特定应用、设计限制或其他原因，这些元素可使用电子硬件、计算机程序或其任何组合实施。
电子硬件可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、选通逻辑、分立硬件电路、及配置成执行本说明书中描述的多个不同功能的其它适当硬件。计算机程序应广义地解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行、执行线程、程序、函数等，无论是称为软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他名称。
听力装置可包括适于改善或增强用户的听觉能力的助听器，其通过从用户环境接收声信号、产生对应的音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为可听见的信号提供给用户的至少一只耳朵而实现。“听力装置”还可指适于以电子方式接收音频信号、可能修改该音频信号、及将可能已修改的音频信号作为听得见的信号提供给用户的至少一只耳朵的装置如头戴式耳机或耳麦。听得见的信号例如可以下述形式提供：辐射到用户外耳内的声信号、作为机械振动通过用户头部的骨结构和/或通过中耳的部分传到用户内耳的声信号、及直接或间接传到用户耳蜗神经和/或听觉皮层的电信号。
听力装置适于以任何已知的方式进行佩戴，包括：i)将听力装置的单元安排在耳后(具有引导空传声信号的管或者具有设置成靠近耳道或位于耳道中的接收器/扬声器)，如耳后型助听器或耳内接收器式助听器；和/或ii)将助听器整个或部分设置在用户的耳廓和/或耳道中，如耳内式助听器或耳道式/深耳道式助听器；或iii)将听力装置单元设置成连接到植入到颅骨内的固定装置，如骨锚式助听器或者耳蜗植入物；或iv)将听力装置单元设置为整个或部分植入的单元，如骨锚式助听器或耳蜗植入物。
“听力系统”指包括一个或两个本说明书中公开的听力装置的系统。“双耳听力系统”指包括两个听力装置并适于协同地向用户的两只耳朵提供听得见的信号的系统。听力系统或双耳听力系统还可包括辅助装置，其与至少一听力装置通信并影响听力装置的运行和/或受益于听力装置的功能。在至少一听力装置和辅助装置之间建立有线或无线通信链路以使信息(如控制和状态信号，可能音频信号)能在其间进行交换。辅助装置可至少包括下述之一：遥控器、远程传声器、音频网关设备、移动电话、广播系统、汽车音频系统、音乐播放器或其组合。音频网关设备适于如从娱乐装置例如TV或音乐播放器，从电话装置例如移动电话，或从计算机例如PC接收多个音频信号。音频网关设备还适于选择和/或组合所接收音频信号(或信号组合)中的适当信号以传给至少一听力装置。遥控器适于控制至少一听力装置的功能和运行。遥控器的功能实施在智能电话或其它电子设备中，该智能电话/电子设备可能运行控制至少一听力装置的功能的应用程序。
总的来说，听力装置包括i)用于从用户周围接收声信号并提供对应的输入音频信号的输入单元如传声器；和/或ii)用于以电子方式接收输入音频信号的接收单元。听力装置还包括用于处理输入音频信号的信号处理单元及用于根据处理后的音频信号将听得见的信号提供给用户的输出单元。
输入单元可包括多个输入传声器，例如用于提供随方向而变的音频信号处理。前述定向传声器系统适于增强用户环境中的多个声源中的目标声源。在一方面，该定向系统适于检测(如自适应检测)传声器信号的特定部分源自哪一方向。这可使用传统已知的方法实现。信号处理单元可包括适于将随频率而变的增益施加到输入音频信号的放大器。信号处理单元还可适于提供其它适宜的功能如压缩、降噪等。输出单元可包括输出变换器如用于将空传声信号经皮或由皮提供到颅骨的扬声器/接收器或者用于提供结构传播的或液体传播的声信号的振动器。在一些听力装置中，输出单元可包括用于提供电信号如在耳蜗植入物中提供电信号的一个或多个输出电极。
现在参考图1，其示出了自适应滤波器单元的第一实施例。
自适应滤波器单元100包括第一滤波器输入110、第二滤波器输入120、处理器130和滤波器输出150。
第一滤波器输入110配置成接收第一电音频信号115，其标示第一音频信号118A(t)。
第二滤波器输入120配置成接收第二电音频信号125，其标示第二音频信号128B(t)。在所示实施例中，第一和第二音频信号118、128以数字形式提供，因此包括相应的音频信号在离散的多个时间的强度信息。
处理器130连接到第一和第二滤波器输入110、120，并设置和配置成接收第一和第二电音频信号118、128。在接收第一音频信号118之后，处理器配置成计算和提供频域的音频估计数据132X(fn,A(t1,...,tM(fn)))，其通过对频率fn＝f1,...,fN计算第一音频信号A(t)的FFT变换实现，其中N为FFT窗口的数量，及具有第一音频信号A(t)的多个采样点M(fn)。该计算由第一FFT单元134完成。处理器130还配置成在第二FFT单元138中计算变换的第二音频信号136Y(fn,B(t))，其通过第二音频信号128B(t)变换到频域形成。延迟的音频估计数据142在求减单元140中由处理器130从变换的第二音频信号136减去。从而，求减单元140计算已滤波的音频信号143。延迟的音频估计数据142由自适应滤波器单元100的存储器单元144提供，其设置成提供与处理器130的数据交换146。数据交换还包括向存储器单元144提供音频估计数据132。延迟的音频估计数据142包括相较于变换的第二音频信号136的、随频率而变的时间延迟。处理器130的逆FFT单元148还配置成通过将已滤波的音频信号143变换到时域而计算处理后的音频输出信号149。第一、第二及逆FFT单元134、138、148的详细计算方案被提供为标准FFT方案，这些方案在本领域众所周知。
滤波器输出150配置成提供处理后的音频输出信号155。
该实施例的存储器单元144包括分别分配给每一频率fn的多个环形延迟线，其中环形延迟线的线长度变化，其定义为可保存在相应的环形延迟线中的值的最大数量。该实施例的环形延迟线的结构及线长度结合图2示出和描述。
为简单起见，未示出该实施例的存储器单元144还包括将每一环形延迟线分配给一基地址的基地址寄存器，及还包括单独的簿记缓冲器，其配置成存储每一环形延迟线的线长度和基地址。这使存储器单元144的存储器能形成为存储块，其在存储器可自由存储数据的各处存储每一延迟线的基地址和线长度。未示出的存储块具有等于所有延迟线的和的块大小以存储在每一时间点保存在环形延迟线内的所有值。
图2示出了图1中所示的自适应滤波器单元100实施例的延迟线结构200。
横坐标轴210示出了频域的FFT窗口215。频率fn＝f1,...,fN为每一FFT窗口215的相应中心频率218，由处理器130对这些频率计算FFT变换。该实施例的所有FFT窗口215具有一样的大小，意味着它们均覆盖一样的频率范围。
纵坐标轴220示出了分配给相应FFT窗口215即中心频率218的每一延迟线225的线长度。延迟线225为环形延迟线，使得延迟线中保存的每一值在预定时间段之后被盖写，其取决于线长度。此外，该实施例的环形延迟线的线长度变化，如图2中所示。
示出了单一灰度级延迟线框230，其包括那些FFT窗口215的音频估计数据X(fn,A(t’1,...,t’M(fn)))，这些FFT窗口具有至少LFR的线长度。时间点t’1,...,t’M(fn)因而在最近的延迟线框235的时间t1前面。具有大于LFR的线长度的延迟线框包括已在时间t’1,...,t’M(fn)之前记录的音频估计数据。
因此，图2示出了具有最大线长度的环形延迟线225分配给具有小中心频率218的FFT窗口215。因而，自适应滤波器单元100使能在低频区域滤波长回声，其通过将相应的强延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号136减去实现。
为避免浪费存储器，线长度可限于2的幂。
图3示出了听力装置300的实施例。
听力装置300包括音频输入接口310、扬声器单元320、传声器单元330、根据本发明第一方面的实施例的自适应滤波器单元100、及音频输出接口340。
音频输入接口310配置成接收音频信号315、将音频信号315转换为第一电音频信号115、及提供第一电音频信号115。
扬声器单元320配置成接收第一电音频信号115并将第一电音频信号115转换为可感知的音频输出325。
传声器单元330设置和配置成将声学音335转换为第二电音频信号125及提供第二电音频信号125。声学音335通常包括音频输出325的至少部分，其已受听力装置300的环境影响因而形成回声338。
自适应滤波器单元100配置成接收第一电音频信号115和第二电音频信号125，及还配置成基于第一电音频信号115对第二电音频信号125进行滤波并确定处理后的音频输出信号155。
音频输出接口340配置成提供装置输出信号345，其标示处理后的音频输出信号155。
图3所示实施例的音频输入接口310和音频输出接口340配置成与外部音频装置(未示出)无线通信。两接口310、340因而包括用于接收和/或传输无线信号315、345的天线系统(未示出)。在该实施例中，外部音频装置为另一用户的移动电话、笔记本电脑、耳麦、头戴式耳机或助听器，其与听力装置300的用户通信。
所示的听力装置300为头戴式耳机。然而，在未示出的实施例中，该听力装置可以是耳麦、助听器或者具有用于输出和接收声学音的至少一传声器和至少一扬声器的另一装置。
在未示出的实施例中，听力装置还包括时延控制器，设置和配置成接收第一音频信号A(t)和第二音频信号B(t)及通过根据出现在第二音频信号中的回声的长度控制延迟的音频估计数据的随频率而变的时间延迟而控制处理器。该实施例的时延控制器设置在传声器单元和自适应滤波器单元之间的信号通路内并直接连接到自适应滤波器单元的处理器。在第一和第二音频信号的相应频率范围中检测到类似的信号特性即检测到回声时，时延控制器配置成启动自适应滤波器单元对第二音频信号的滤波。在未示出的另外的实施例中，时延控制器还配置成确定检测到的回声的强度是低于还是高于预定的回声阈值及仅在回声的强度高于回声阈值时启动滤波。
图4示出了用于进行回声消除的方法400的实施例。该方法400包括在下面给出的步骤410、420、430、440、450、460。
第一步骤410由第一电音频信号的接收形成，其标示第一音频信号A(t)。
在下一步骤420中，接收第二电音频信号，其标示第二音频信号B(t)。
下一步骤430包括在频域计算和提供音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))，其通过对频率fn＝f1,...,fN计算第一音频信号A(t)的FFT变换实现，其中N为FFT窗口的数量，及具有第一音频信号A(t)的多个采样点M(fn)。
其后，在步骤440计算变换的第二音频信号Y(fn,B(t))，其通过第二音频信号B(t)变换到频域形成。
在另一步骤450，滤波后的音频信号通过将延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号减去进行计算，其中延迟的音频估计数据包括相较于变换的第二音频信号的随频率而变的时间延迟。
该方法400的最后一个步骤460是通过将滤波后的音频信号变换到时域而计算和提供处理后的音频输出信号。
该实施例中所示的步骤410、420、430、440、450、460的顺序形成根据本发明第三方面的方法的优选顺序。
除非明确指出，在此所用的单数形式“一”、“该”的含义均包括复数形式(即具有“至少一”的意思)。应当进一步理解，说明书中使用的术语“具有”、“包括”和/或“包含”表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。应当理解，除非明确指出，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以是直接连接或耦合到其他元件，也可以存在中间插入元件。如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个列举的相关项目的任何及所有组合。除非另行指明，在此公开的任何方法的步骤不精确限于相应说明的顺序。
应意识到，本说明书中提及“一实施例”或“实施例”或“方面”或者“可”包括的特征意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一实施方式中。此外，特定特征、结构或特性可在本发明的一个或多个实施方式中适当组合。提供前面的描述是为了使本领域技术人员能够实施在此描述的各个方面。各种修改对本领域技术人员将显而易见，及在此定义的一般原理可应用于其他方面。
权利要求不限于在此所示的各个方面，而是包含与权利要求语言一致的全部范围，其中除非明确指出，以单数形式提及的元件不意指“一个及只有一个”，而是指“一个或多个”。除非明确指出，术语“一些”指一个或多个。
Claims (14)
1.一种自适应滤波器单元，用作回声消除器，所述自适应滤波器单元包括：
第一滤波器输入，配置成接收标示第一音频信号A(t)的第一电音频信号；
第二滤波器输入，配置成接收标示第二音频信号B(t)的第二电音频信号；
处理器，设置和配置成
-接收第一和第二电音频信号；
-计算和提供通过第一音频信号A(t)针对频率fn＝f1,...,fN变换到频域而形成的音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))，其中N为整数，及具有第一音频信号A(t)的多个采样点M(fn)；
-计算变换的第二音频信号Y(fn,B(t))，其通过第二音频信号B(t)变换到频域形成；
-接收由自适应滤波器单元的存储器单元提供的延迟的音频估计数据，其设置成提供与处理器的数据交换，其中延迟的音频估计数据包括相较于变换的第二音频信号的、随频率而变的时间延迟；其中存储器单元包括包含至少一延迟线的延迟线结构，其至少包含在时间t1之前的时间点t’1,...,t’M(fn)的音频估计数据；
-通过将延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号减去而计算滤波后的音频信号；
-通过将滤波后的音频信号变换到时域而计算处理后的音频输出信号；及
其中所述自适应滤波器单元包括滤波器输出，其配置成提供处理后的音频输出信号。
2.根据权利要求1所述的自适应滤波器单元，其中所述处理器包括多延迟滤波器结构。
3.根据权利要求1所述的自适应滤波器单元，其中存储器单元包括分别分配给每一频率fn的多个环形延迟线，其中环形延迟线的线长度变化，线长度定义为可保存在相应的环形延迟线中的值的最大数量。
4.根据权利要求1所述的自适应滤波器单元，其中处理器和存储器单元之间的数据交换包括将每一频率fn的音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))的值分配给存储器单元的存储器结构的存储器地址。
5.根据权利要求1所述的自适应滤波器单元，其中每一延迟线包括限于2的幂的线长度。
6.根据权利要求4或5所述的自适应滤波器单元，其中存储器单元包括将每一环形延迟线分配给一基地址的基地址寄存器，及还包括至少一簿记缓冲器，其配置成存储每一环形延迟线的线长度和基地址。
7.根据权利要求1所述的自适应滤波器单元，其中，对于所有FFT窗口，第一音频信号的采样点的数量M(fn)均相等。
8.一种听力装置，包括：
-音频输入接口，配置成接收音频信号、将音频信号转换为第一电音频信号、及提供第一电音频信号；
-扬声器单元，配置成接收第一电音频信号并将第一电音频信号转换为可感知的音频输出；
-传声器单元，设置和配置成将声学音转换为第二电音频信号及提供第二电音频信号；
-根据权利要求1-7任一所述的自适应滤波器单元，配置成接收第一电音频信号和第二电音频信号，及还配置成基于第一电音频信号对第二电音频信号进行滤波并确定处理后的音频输出信号；及
-音频输出接口，配置成提供标示处理后的音频输出信号的装置输出信号。
9.根据权利要求8所述的听力装置，还包括时延控制器，设置和配置成接收第一音频信号A(t)和第二音频信号B(t)及通过根据出现在第二音频信号中的回声的长度控制延迟的音频估计数据的随频率而变的时间延迟线长度而控制处理器。
10.根据权利要求8或9所述的听力装置，其中音频输入接口和音频输出接口配置成与外部音频装置无线通信。
11.根据权利要求8所述的听力装置，其中听力装置是头戴式耳机、耳麦、助听器或包括用于输出和接收声学音的至少一传声器和至少一扬声器的另一装置。
12.用于进行回声消除的方法，包括步骤：
-接收第一电音频信号，其标示第一音频信号A(t)；
-接收第二电音频信号，其标示第二音频信号B(t)；
-在频域计算和提供音频估计数据X(fn,A(t1,...,tM(fn)))，其通过对频率fn＝f1,...,fN计算第一音频信号A(t)的FFT变换实现，其中N为FFT窗口的数量，及具有第一音频信号A(t)的多个采样点M(fn)；
-计算变换的第二音频信号Y(fn,B(t))，其通过第二音频信号B(t)变换到频域形成；
-通过将延迟的音频估计数据从变换的第二音频信号减去而计算滤波后的音频信号，其中延迟的音频估计数据包括相较于变换的第二音频信号的随频率而变的时间延迟；
-提供包含多个延迟线尤其是环形延迟线的延迟线结构；
-将多个延迟线分别分配给每一频率fn的步骤，其中延迟线的线长度变化，线长度定义为可存储在相应延迟线中的值的最大数量；及
-通过将滤波后的音频信号变换到时域而计算和提供处理后的音频输出信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中滤波后的音频信号通过自适应算法针对每一频率fn确定。
14.一种计算机可读介质，存储有用于控制自适应滤波器单元的运行的计算机程序，所述计算机程序包括用于使得自适应滤波器单元的处理器执行根据权利要求12或13任一所述的方法的程序代码。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20210409 Address after: Wade Mark Germany Applicant after: Sennheiser Electronics Co.,Ltd. Applicant after: EPOS Group Co. Address before: Tamai tomotsugu Applicant before: Sennheiser Communications A/S |
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| GR01 | Patent grant | ||
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