CN110913312A - 一种回声消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回声消除方法及装置，所述方法应用于智能电视，所述方法包括：通过麦克阵列获取总音量值；确定当前音效模式对应的增益；获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值，最终从所述总音量值中消除所述回声值。由于本发明可以针对不同的音效模式设置不同的增益，从而可以使每个音效模式下估算的回声值的准确性更高，从而提升了语音唤醒识别率。

Description

一种回声消除方法及装置

技术领域

本发明涉及电视远场语音智能唤醒和回声消除技术领域，尤其涉及一种回声消除方法及装置。

背景技术

回声消除技术的基本原理是以扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断修改滤波器的系数，使得估计值更加逼近真实的回声。然后，将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而达到消除回声的目的。回声消除技术关键性技术指标之一是要消除60分贝以上，但是在电视远场拾音中，随距离的增加，语音信号在衰减，而电视音量需要随观看距离而增大，致使电视播放声音增加，即回声消除的回声增加，目前回声消除时限制电视播放声音到达麦克风最大声压级不能超过90分贝，而麦克风接收录音时的声压级不能小于65分贝，回声消除能力约为-25分贝。

在采用参考信号的方式进行算法处理时，当回声消除算法初始化时，需保证算法获得估计扬声器信号，与其实际的扬声器信号在增益上尽量一致，才能发挥回声消除最佳的降噪能力。目前智能电视中普遍采用多种音效，例如：标准音效、影院、音乐、体育、新闻，还有特有的立体声效果，如DTS、DBX、杜比全景声等。但是在远场语音识别中，当切换音效模式后，例如打开和关闭DTS音效状态下，改变了扬声器的原始输出信号，有些机器开启DTS后整体声压级提高7分贝以上，但麦克阵列的固定增益不会随着原始信号的改变而进行调整或者调整有限，致使电视回声消除-25分贝左右的能力又打了些折扣，使回声消除效果较差，导致语音识别的唤醒率较低，影响用户体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种回声消除方法及装置来解决现有技术中回声消除效果差的问题。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种回声消除方法，所述方法应用于智能电视，所述方法包括：

通过麦克阵列获取总音量值；

确定当前音效模式对应的增益；

获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；

从所述总音量值中消除所述回声值。

基于相同的构思，本发明还提供一种回声消除装置，所述装置应用于智能电视，所述装置包括：

获取单元，用于通过麦克阵列获取总音量值；

确定单元，用于确定当前音效模式对应的增益；

计算单元，用于获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；

消除单元，用于从所述总音量值中消除所述回声值。

由此可见，本发明可以通过智能电视麦克阵列获取总音量值，并且确定当前音效模式对应的增益；获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；最终从所述总音量值中消除所述回声值，实现回声消除的目的。由于本发明可以针对不同的音效模式设置不同的增益，从而可以使每个音效模式下估算的回声值的准确性更高，从而提升了语音唤醒识别率。

附图说明

图1是本发明一种示例性实施方式中的一种回声消除方法的处理流程图；

图2是本发明一种示例性实施方式中的回声消除原理示意图；

图3是本发明一种示例性实施方式中的回声消除处理示意图；

图4本发明一种示例性实施方式中的回声消除装置的逻辑结构图；

图5本发明一种示例性实施方式中的一种智能电视的逻辑结构图。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种回声消除方法及装置，可以通过智能电视麦克阵列获取总音量值，并且确定当前音效模式对应的增益；获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；最终从所述总音量值中消除所述回声值，实现回声消除的目的。由于本发明可以针对不同的音效模式设置不同的增益，从而可以使每个音效模式下估算的回声值的准确性更高，从而提升了语音唤醒识别率。

请参考图1，是本发明一种示例性实施方式中的一种回声消除方法的处理流程图，所述方法应用于智能电视，该方法包括：

步骤101、通过麦克阵列获取总音量值；

在本实施例中，当用户进行语音输入时，智能电视可以通过麦克阵列获取总音量值，具体来讲，智能电视可以通过麦克阵列采集环境中的声音信号，该声音信号为模拟信号，再将声音信号经过模数转换得到数字信号，即为总音量值。

由于智能电视通过麦克阵列采集环境中的声音中不仅包含用户的语音音量值，还包含了智能电视的扬声器当前正在播放的节目的回声值，因此该总音量值中包括了语音音量值和回声值。

步骤102、确定当前音效模式对应的增益；

在本实施例中，由于扬声器播出的声音经过房间等传输路径等影响，最终形成的声音相当于卷积了一个冲击响应(也就是下面说的增益)，因此麦克阵列接收到的是扬声器的回声值与从电视内部抓取的扬声器音量值不同。为了模拟扬声器在环境中的真实音量值，智能电视可以从内部抓取扬声器音量值，再将该扬声器音量值卷积一个增益，从而模拟回声值。

具体来讲，可以参考图2的回声消除原理示意图。

其中，使e(n)为语音音量值；x(n)为扬声器音量值；h(n)为增益；d(n)为总音量值；因此得到计算公式为：

回声值y(n)＝x(n)*h(n)；

语音音量值e(n)＝d(n)-y(n)＝d(n)-x(n)*h(n)。

由于目前智能电视中普遍采用多种音效，如表1中的标准音效、影院、音乐、体育，以及特有的立体声效果例如DTS、DBX、杜比全景声等。在远场语音识别中，当智能电视切换音效模式后，例如打开和关闭DTS音效状态下，改变了扬声器的原始输出信号，因此即使是扬声器音量值不变的情况下，输出的声音也是不同的。现有技术中麦克阵列的固定增益不会随着扬声器的音效模式的改变而进行调整，致使电视回声消除-25db左右的能力又打了些折扣，使回声消除效果在不同音效模式下出现差异，有些音效下语音唤醒率会显著降低。

为了解决上述问题，本发明为每个音效模式设置不同的麦克增益，以使每个音效模式下的降噪幅度尽可能大，保证回声消除能力效果，获得最佳的降噪效果，从而保证语音识别唤醒率。

作为一个实施例，可以在智能电视出厂前为该智能电视创建音效模式与增益的对应关系，具体来讲，可以当没有语音音量值输入时，通过麦克阵列获取当前音效模式下的总音量值，由于当前没有语音输入，因此可以认为当前的总音量值即为扬声器音量值，也就是回声值。因此，计算得到当前音效模式下的增益，以使该扬声器音量值与所述增益之积等于当前音效模式下麦克阵列获取的总音量值，并记录当前音效模式与所述增益的对应关系。

举例来讲，当开发者获取不同音效模式下的增益时，可以将扬声器音量值x(n)作为参考信号，调试为1KHZ；使麦克阵列调试时对应接收到的1KHZ原始信号，则总音量值d(n)为扬声器为1KHZ时的音量值，由于没有语音输入，则可以认为e(n)为0，则d(n)-x(n)*h(n)＝e(n)＝0，从而得到增益h(n)。通过在模拟不同音效下的扬声器音量值，最终得到不同音效模式与增益的映射关系，如表1所示。

表1

通过上述映射关系，智能电视可以识别当前的音效模式，然后根据预先设置的音效模式与增益的映射关系，获取当前音效模式对应的增益。

步骤103、获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；

在本实施例中，智能电视可以获取当前播放的电视节目信号，根据电视节目信号确定当前播放的扬声器音量值，再根据扬声器音量值与当前音效模式对应的增益估算出回声值，即回声值y(n)＝扬声器音量值*增益＝x(n)*h(n)。

步骤104、从所述总音量值中消除所述回声值。

得到回声值后，从所述总音量值中消除所述回声值，则可以得到用户的语音音量值，其中，语音音量值e(n)＝d(n)-y(n)＝总音量值-回声值。利用得到的语音音量值可以实现语音识别等功能。

相比于现有技术，本发明可以针对不同的音效模式设置不同的增益，从而可以使每个音效模式下估算的回声值的准确性更高，从而提升了语音唤醒识别率。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面基于图3的回声消除处理示意图，对本发明的方案作进一步地详细说明。

麦克阵列采集声音信号，其中包括语音信号和电视中扬声器信号，通过前期处理，例如A/D转换、端点检测、编码处理及麦克风前期信号的处理，然后通过语音指令操作抓取电视当前播放的节目信号，得到扬声器音量值，即x(n)，通过获取当前音效模式，根据音效模式与增益的映射关系确定当前的增益h(n)；再通过计算x(n)*h(n)得到扬声器经过房间冲击相应的回声值，然后计算语音音量值e(n)＝d(n)-y(n)＝总音量值-回声值，从而实现去除电视回声的目的。

基于相同的构思，本发明还提供一种回声消除装置，该装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，本发明的回声消除装置作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在装置的CPU将存储器中对应的计算机程序指令读取后运行而成。

请参考图4，是本发明一种示例性实施方式中的一种回声消除装置400，所述装置应用于智能电视，从逻辑层面上来看，该装置400的逻辑结构包括：

获取单元401，用于通过麦克阵列获取总音量值；

确定单元402，用于确定当前音效模式对应的增益；

计算单元403，用于获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；

消除单元404，用于从所述总音量值中消除所述回声值。

作为一个实施例，所述获取单元401，具体用于通过麦克阵列获取声音信号；将声音信号经过模数转换得到总音量值。

作为一个实施例，所述确定单元402，具体用于识别当前的音效模式；根据预先设置的音效模式与增益的对应关系，获取所述音效模式对应的增益。

作为一个实施例，所述装置还包括：

记录单元405，用于获取当前音效模式下的扬声器音量值，当没有语音音量值输入时，计算得到当前音效模式下的增益，以使该扬声器音量值与所述增益之积等于当前音效模式下麦克阵列获取的总音量值，并记录当前音效模式与所述增益的对应关系。

作为一个实施例，所述计算单元403，具体用于获取当前播放的电视节目信号，根据电视节目信号确定当前播放的扬声器音量值。

基于相同的构思，本发明还提供一种智能电视，如图5所示，所述智能电视包括存储器51、处理器52、通信接口53、麦克阵列54以及通信总线55；

其中，所述存储器51、处理器52、通信接口53、麦克阵列54通过所述通信总线55进行相互间的通信；

所述存储器51，用于存放计算机程序；

所述处理器52，用于执行所述存储器51上所存放的计算机程序，所述处理器52执行所述计算机程序时实现本发明实施例提供的回声消除方法的任一步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的回声消除方法的任一步骤。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于计算机设备和计算机可读存储介质的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

综上所述，本发明可以通过智能电视麦克阵列获取总音量值，并且确定当前音效模式对应的增益；获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；最终从所述总音量值中消除所述回声值，实现回声消除的目的。由于本发明可以针对不同的音效模式设置不同的增益，从而可以使每个音效模式下估算的回声值的准确性更高，从而提升了语音唤醒识别率。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种回声消除方法，其特征在于，所述方法应用于智能电视，所述方法包括：

通过麦克阵列获取总音量值；

确定当前音效模式对应的增益；

获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；

从所述总音量值中消除所述回声值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过麦克阵列获取总音量值，包括：

通过麦克阵列获取声音信号；

将声音信号经过模数转换得到总音量值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定当前音效模式对应的增益，包括：

识别当前的音效模式；

根据预先设置的音效模式与增益的对应关系，获取所述音效模式对应的增益。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，创建音效模式与增益的对应关系，包括：

获取当前音效模式下的扬声器音量值，当没有语音音量值输入时，计算得到当前音效模式下的增益，以使该扬声器音量值与所述增益之积等于当前音效模式下麦克阵列获取的总音量值，并记录当前音效模式与所述增益的对应关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取扬声器音量值，包括：

获取当前播放的电视节目信号，根据电视节目信号确定当前播放的扬声器音量值。

6.一种回声消除装置，其特征在于，所述装置应用于智能电视，所述装置包括：

获取单元，用于通过麦克阵列获取总音量值；

确定单元，用于确定当前音效模式对应的增益；

计算单元，用于获取扬声器音量值，根据扬声器音量值与所述增益估算出回声值；

消除单元，用于从所述总音量值中消除所述回声值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述获取单元，具体用于通过麦克阵列获取声音信号；将声音信号经过模数转换得到总音量值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述确定单元，具体用于识别当前的音效模式；根据预先设置的音效模式与增益的对应关系，获取所述音效模式对应的增益。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

记录单元，用于获取当前音效模式下的扬声器音量值，当没有语音音量值输入时，计算得到当前音效模式下的增益，以使该扬声器音量值与所述增益之积等于当前音效模式下麦克阵列获取的总音量值，并记录当前音效模式与所述增益的对应关系。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述计算单元，具体用于获取当前播放的电视节目信号，根据电视节目信号确定当前播放的扬声器音量值。

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