CN109361827B - 一种通信终端的回音二次抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信终端的回音二次抑制方法，包括步骤：当对端在讲话，从网络侧发送过来并接收的对端声音数据；对端声音数据数据通过解码器解码生成声音数据；声音数据需要拷贝到声学回音消除模块处理(声音数据供声学回音消除模块通过声学回音消除算法处理，后续声学回音消除模块会根据声音数据，将采集到的声音数据和解码生成的声音数据进行数据比较)，接着声音数据发送给放音音量调节模块处理等等；本发明经过测试，常规回音消除模块，在某些设备上面消除效果不尽人意，残留尾音，本发明作为常规回音消除功能的补充手段，通过mic采集声音音量判断，对(拾音、放音)声音进行音量调节，最终降低了回音尾音的出现，提高了网络通话质量。
Description
技术领域
本发明涉及大数据技术领域，具体涉及一种通信终端的回音二次抑制方法。
背景技术
目前，VoIP(Voice over Internet Protocol，即网络电话)应用越来越多，它通过IP(网络之间互连的协议是Internet Protocol的外语缩写)网络，让两个音视频终端之间完成了音视频数据流的传输，再利用终端设备的话筒和扬声器设备进行声音的采集和播放，目前有很多技术都用在了VoIP应用中，其中就包括声学回音消除功能(后面介绍)，并且大多数VoIP应用采用了一些开源的软声学回音消除的算法进行声学回音消除，例如：WebRTC、speex等。
但是在某些设备上面声学回音消除算法效果不尽人意，消除结果还是遗留有小部分回音的。
下面介绍一下回音的概念，通俗讲通话过程中的回音是指：自己讲话的同时，能听到自己的声音从对方那边传递过来。
从通讯回音产生的原因看，可以分为声学回音(Acoustic Echo)和线路回音(LineEcho)，相应的回声消除技术就叫声学回声消除(Acoustic Echo Cancellation，AEC)和线路回声消除(Line Echo Cancellation,LEC)。声学回音是由于在免提或者会议应用中，扬声器的声音多次反馈到麦克风引起的；线路回音是由于物理电子线路的二四线匹配耦合引起的。
本发明是基于声学回音消除技术进行阐述和发明的。
发明内容
本发明的目的是减少使用声学回音消除算法后未消除干净的声音；本发明重点不是声学回音消除算法，而是声音进行声学回音消除后，针对剩余残留回音的一种消除方式，本发明将使用声学回音消除算法后未消除干净的声音(剩余残留回音)统一称为“尾音”。
具体是在使用声学回音消除的功能基础上面，利用声音音量检测技术，降低本端或者对端的声音音量大小，来实现功能：
1、如果判定自己在讲话(通过判断当前mic采集到的声音音量大小，来确定当前自己是否在讲话)，则降低扬声器放音的音量(这里是降低音量，并不是完全静音，在实际中，自己电话中讲话的同时，是不会关心对方讲话内容的，一般会停下来等对方讲话)，尽可能让自身的mic不采集到扬声器声音，这样对端就不会听到尾音；
2、若判定自己没在讲话，则扬声器正常放出声音，并且降低本端mic拾音的声音，这样本端mic采集到声音通过网络层发送到对端设备上时，尾音音量也会大大减少。
以上描述在实际应用中有三种情况，我们假设有A、B两端通过VoIP应用讲话：
1、A和B同时讲话，以A为例说明，此时A的放音侧会压低声音，这样尾音几乎很难被拾取到mic中去，如果尾音被拾取进mic，通过网络层发送到B侧，B这一时刻也在讲话，那么B的扬声器放音会被降低，此时A传过来的尾音音量进一步被压低，对B来说尾音几乎不能被听到。
2、A讲话B不讲话，应用判断A的讲话音量，进而降低A的放音音量，这样A侧扬声器出来的声音，因为音量较小，几乎很难被拾取到mic中去，这样mic拾取的声音发送到B侧，B听到的就是比较正常的声音。
3、AB同时不讲话，以A为例说明，此时A判断自己没有讲话，会主动降低mic拾取的声音，此时就算有尾音产生，尾音音量也会被压低，通过网络层传到B端，尾音音量也是很小几乎不会被听到。
以上3中情形基本说明了所有的使用场景，下面从技术实现的角度重点说明本发明技术内容。
本发明的目的在于提供一种通信终端的回音二次抑制方法，解决了背景技术中所提出的问题，
本发明提供一种通信终端的回音二次抑制方法，包括如下步骤：
1)、当对端在讲话，从网络侧发送过来并接收的对端声音数据(B4)；
2)、对端声音数据(B4)数据通过解码器(C2)解码生成声音数据(B5)；
3)、声音数据(B5)需要拷贝到声学回音消除模块(O)处理(声音数据(B5)供声学回音消除模块(O)通过声学回音消除算法处理，后续声学回音消除模块(O)会根据声音数据B5，将采集到的声音数据(B1)和解码生成的声音数据(B5)进行数据比较)，接着声音数据(B5)发送给放音音量调节模块(P2)处理；
4)、放音音量调节(P2)根据拾音音量检测(P1)检测当前本端是否有在讲话的结果，来控制声音数据(B5)的音量是否要减小，如果要减少，那么将声音数据(B5)的每个值乘以小于1的一个系数；
5)、经过放音音量调节模块(P2)处理后声音数据(B6)，声音数据(B6)通过扬声器(Y)进行播放；
6)、声音从扬声器(Y)放出时，放出的声音可能会被麦克风/拾音器(X)采集到，被采集的声音(包含扬声器(Y)放出的声音)会被系统转化为二进制的声音数据(B1)，
7)、此时的声音经过声学回音消除模块(O)处理(声学回音消除模块(O)处理，会根据之前对端发过来的声音数据(B5)，将采集到的声音数据(B1)和解码生成的声音数据(B5)进行数据比较)，会产生声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)；
8)、声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)声音可能存在尾音(声学回音消除未消除干净)，接着声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)经过拾音音量检测模块(P1)判断(主要是音量判断，具体处理后面补充)，发现此时本端没有说话，声音音量没有触发到阈值(这个值可以根据特定设备测试得到，检测说话的时候连续几百毫秒时间内声音的音量的平均值，经过多次测试，可以取得平均值测量出这个阈值)，则本端拾音音量检测模块(P1)发出信号给放音音量调节模块(P2)，将对端声音音量大小不进行处理(即正常播放声音)，同时降低声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)的音量，产生拾音音量调节模块(P0)处理后的声音数据(B7)；如若本端有在说话，即声音音量触发到了阈值，则本端拾音音量检测模块(P1)发出信号给放音音量调节模块(P2)，将对端声音音量大小降低，同时不处理声音数据(B2)，即此时声音数据(B7)等于声音数据(B2)，也就是不经过拾音音量调节(P0)处理；
9)、声音数据(B7)是根据上一步中拾音音量检测(P1)和拾音音量调节(P0)获得的(其中拾音音量检测(P1)决定声音数据(B2)是否要通过拾音音量调节(P0)处理)，声音数据(B7)经过编码器(C1)编码，产生编码后的声音数据(B3)发送到网络侧；
10)、编码后的声音数据(B3)发送到网络侧，并通过网络层发送给对端设备。
上述本端指通话过程中的某一方，相应的对端指的是通话过程中的另一方。
其中，拾音指的是mic采集到的声音，放音指的是扬声器要放出的声音。
下面简单地对声学回音消除算法进行介绍，由之前的内容可以知道，回音echo是由对端传过来的声音导致的，我们称其为远端参考信号fe，那么回音echo和fe就有一个关系，简单说就是：echo＝F(fe)，在声学回声消除里面，函数F表示声音在墙壁，天花板等表面多次反射的物理过程，称其为回音路径。本端mic采集到的声音称为近端信号ne，假定回音消除处理后的声音信号为speech，那么speech＝ne-echo，所以声学回音消除算法关键点是求出F函数。本发明的重点不是求F函数，对于F函数的求解，目前也有很多方式，可以使用自适应滤波器等算法进行求解，具体可以参考下面的博客进行学习：http:// blog.51cto.com/silversand/166095。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
经过测试，常规回音消除模块，在某些设备上面消除效果不尽人意，残留尾音，本发明作为常规回音消除功能的补充手段，通过mic采集声音音量判断，对(拾音、放音)声音进行音量调节，最终降低了回音尾音的出现，提高了网络通话质量。
附图说明
图1为本发明一种通信终端的回音二次抑制方法的功能流程示意图。
附图数字标注：麦克风/拾音器(X)，扬声器(Y)，编码器(C1)，解码器(C2)，采集到的声音数据(B1)，过滤后的声音数据(B2)，编码后的声音数据(B3)，对端声音数据(B4)，解码生成声音数据(B5)，声音数据(B6)，声音数据(B7)，拾音音量检测(P1)，拾音音量调节模块(P0)，放音音量调节模块(P2)，声学回音消除模块(O)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种通信终端的回音二次抑制方法，包括如下步骤：
1)、当对端在讲话，从网络侧发送过来并接收的对端声音数据(B4)；
2)、对端声音数据(B4)数据通过解码器(C2)解码生成声音数据(B5)；
3)、声音数据(B5)需要拷贝到声学回音消除模块(O)处理(声音数据(B5)供声学回音消除模块(O)通过声学回音消除算法处理，后续声学回音消除模块(O)会根据声音数据B5，将采集到的声音数据(B1)和解码生成的声音数据(B5)进行数据比较)，接着声音数据(B5)发送给放音音量调节模块(P2)处理；
4)、放音音量调节模块(P2)根据拾音音量检测模块(P1)检测当前本端是否有在讲话的结果，来控制声音数据(B5)的音量是否要减小，如果要减少，那么将声音数据(B5)的每个值乘以小于1的一个系数；
5)、经过放音音量调节(P2)处理后声音数据(B6)，声音数据(B6)通过扬声器(Y)进行播放；
6)、声音从扬声器(Y)放出时，放出的声音可能会被麦克风/拾音器(X)采集到，被采集的声音(包含扬声器(Y)放出的声音)会被系统转化为二进制的声音数据(B1)，
7)、此时的声音经过声学回音消除模块(O)处理(声学回音消除模块(O)处理，会根据之前对端发过来的声音数据(B5)，将采集到的声音数据(B1)和解码生成的声音数据(B5)进行数据比较)，会产生声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)；
8)、声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)声音可能存在尾音(声学回音消除未消除干净)，接着声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)经过拾音音量检测模块(P1)判断(主要是音量判断，具体处理后面补充)，发现此时本端没有说话，声音音量没有触发到阈值(这个值可以根据特定设备测试得到，检测说话的时候连续几百毫秒时间内声音的音量的平均值，经过多次测试，可以取得平均值测量出这个阈值)，则本端拾音音量检测模块(P1)发出信号给放音音量调节模块(P2)，将对端声音音量大小不进行处理(即正常播放声音)，同时降低声学回音消除算法过滤后的声音数据(B2)的音量，产生拾音音量调节模块(P0)处理后的声音数据(B7)；如若本端有在说话，即声音音量触发到了阈值，则本端拾音音量检测模块(P1)发出信号给放音音量调节模块(P2)，将对端声音音量大小降低，同时不处理声音数据(B2)，即此时声音数据(B7)等于声音数据(B2)，也就是不经过拾音音量调节(P0)处理；
9)、声音数据(B7)是根据上一步中拾音音量检测(P1)和拾音音量调节(P0)获得的(其中拾音音量检测(P1)决定声音数据(B2)是否要通过拾音音量调节(P0)处理)，声音数据(B7)经过编码器(C1)编码，产生编码后的声音数据(B3)发送到网络侧；
10)、编码后的声音数据(B3)发送到网络侧，并通过网络层发送给对端设备。
其中，拾音音量调节模块(P0)表示本端音量大小调节功能；放音音量调节模块(P2)包含对端声音音量调节功能，调节依据是拾音音量检测模块(P1)的检测结果。
另外，在进行拾音音量调节模块(P0)和放音音量调节模块(P2)处理的时候要逐步去降低音量，不能瞬间将音量降低到很低，否则声音效果会很差，规定降低音量的系数为1/2，1/4，1/8，1/16，一直降低到1/16后，后续的声音一直维持降低到1/16，直到判断声音不需要降低(B2声音数据平均值大于测试所得阈值)，那么声音恢复过程就从1/16到1/8，1/4，1/2直到1。
拾音音量检测模块(P1)、拾音音量调节模块(P0)和放音音音量调节模块(P2)举例如下：
在拾音音量检测模块(P1)执行过程中，将声学回音消除后的数据B2取平均值，发现平均值小于等于阈值，判断本端没有讲话，就执行拾音音量调节模块(P0)处理，将B2数据乘以系数1/2；第二次判断发现平均值还是小于阈值，则继续降低本端声音为1/4，以此类推，如果声音音量平均值到第四次以及后续都是小于阈值，那么后续B7处理过的声音一直为B2数据的1/16(此时需要发送通知给放音音量调节模块(P2)处理声音播放音量)；在某个时刻，B2数据的平均值大于阈值(即很可能本端在讲话)，那么声音音量需要恢复，声音依次乘以系数1/8，1/4，1/2，1直到恢复到正常音量(此时需要发送通知给放音音量调节模块(P2)处理声音播放音量)，一直持续下去；如果逐步降低音量的过程中，B2平均值超过阈值，那么就系数逐步增大，如果一直大于阈值，则最终系数会变为1即恢复到正常音量，这个系数在拾音音量调节模块(P0)里面为拾音系数。
放音音量调节模块(P2)每次会去判断拾音音量检测模块(P1)当前的状态，如果判断拾音音量检测模块(P1)要求降低放音音量，则和拾音音量调节模块(P0)类似，逐步去降低系数值，从1/2，1/4，1/8直到1/16，如果中途判断要恢复音量，也需要递进去恢复音量直到音量系数为1，这个系数在放音音量调节模块(P2)里面为放音系数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种通信终端的回音二次抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、当对端在讲话，从网络侧发送过来并接收对端声音数据B4；
2)、对端声音数据B4数据通过解码器(C2)解码生成声音数据B5；
3)、声音数据B5拷贝到回音消除模块(O)通过回音消除算法处理，后续回音消除模块(O)会根据声音数据B5，将采集到的声音数据B1和解码生成的声音数据B5进行数据比较，接着声音数据B5发送给放音音量调节模块(P2)处理；
4)、放音音量调节模块(P2)根据拾音音量检测模块(P1)检测当前本端是否有在讲话的结果，来控制声音数据B5的音量是否要减小，如果要减少，那么将声音数据B5的每个值乘以小于1的一个系数；
5)、经过放音音量调节模块(P2)处理后声音数据B6，声音数据B6通过扬声器(Y)进行播放；
6)、声音从扬声器(Y)放出时，放出的声音可能会被麦克风/拾音器(X)采集到，被采集的声音会被系统转化为二进制的声音数据B1；
7)、此时的声音经过回音消除模块(O)处理，会根据之前对端发过来的声音数据B5，将采集到的声音数据B1和解码生成的声音数据B5进行数据比较，声音经过回音消除模块(O)处理会产生回音消除算法过滤后的声音数据B2；
8)、声学回音消除算法过滤后的声音数据B2声音因为声学回音消除未消除干净，所以可能存在尾音，接着声学回音消除算法过滤后的声音数据B2经过拾音音量检测模块(P1)判断，发现此时本端没有说话，声音音量没有触发到阈值，阈值的值根据特定设备测试得到，检测说话的时候连续几百毫秒时间内声音的音量的平均值，经过多次测试，取得平均值测量出这个阈值，则本端拾音音量检测模块(P1)发出信号给放音音量调节模块(P2)，将对端声音音量大小不进行处理,即正常播放声音，同时降低声学回音消除算法过滤后的声音数据B2的音量，产生拾音音量调节模块(P0)处理后的声音数据B7；如若本端有在说话，即声音音量触发到了阈值，则本端拾音音量检测模块(P1)发出信号给放音音量调节模块(P2)，将对端声音音量大小降低，同时不处理声音数据B2，即此时声音数据B7等于声音数据B2，也就是不经过拾音音量调节(P0)处理；
9)、声音数据B7是根据上一步中拾音音量检测(P1)和拾音音量调节(P0)获得的，其中拾音音量检测(P1)决定声音数据B2是否要通过拾音音量调节(P0)处理，声音数据B7经过编码器(C1)编码，产生编码后的声音数据B3发送到网络侧；
10)、编码后的声音数据B3发送到网络侧，并通过网络层发送给对端设备。
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Denomination of invention: An echo secondary suppression method for communication terminal Effective date of registration: 20211202 Granted publication date: 20210209 Pledgee: Hangzhou High-tech Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: HANGZHOU XUJIAN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980013922 |
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Denomination of invention: An echo secondary suppression method for communication terminal Effective date of registration: 20220322 Granted publication date: 20210209 Pledgee: Shanghai Guotai Junan Securities Asset Management Co.,Ltd. Pledgor: HANGZHOU XUJIAN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022990000162 |
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