CN112992171B - 一种显示设备及消除麦克风接收回声的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及显示设备技术领域，特别地，涉及一种显示设备及消除麦克风接收回声的控制方法。一定程度上可以解决外挂芯片、或系统芯片在远场语音交互消除回声计算所占用系统资源过多，导致打断唤醒率、唤醒响应速度降低的问题。显示设备包括：扬声器，包括播放第一音频的主声道以及播放第二音频的第一副声道；麦克风，接收主声道生成的第一回声、第一副声道生成的第二回声；第一控制器，被配置为：响应于播放音频、或视频判定第二音频是否源自第一音频；在源自第一音频时，对第一回声、及第二回声均执行基于第一音频对应回采信号的回声消除；在非源自第一音频时，分别对第一回声、第二回声执行基于各自声道播放音频对应回采信号的回声消除。

Description

一种显示设备及消除麦克风接收回声的控制方法
技术领域
本申请涉及显示设备技术领域，特别地，涉及一种显示设备及消除麦克风接收回声的控制方法。
背景技术
随着语音识别技术的飞速发展，远场语音交互的应用场景越来越普遍，如智能电视、智能音箱通过实施多麦克风技术能够实现3-5米内的远距离与用户进行远场语音交互。麦克风在采用户输入语音指令的同时，还将不可避免的采集到显示设备播放音频引发的回声。
在一些消除麦克风接收回声的实现中，通常显示设备单独外挂一颗麦克风专用低功耗芯片，通过麦克风阵列收音做相应的回声消除、语音识别；或将上述功能集成于系统芯片，由系统芯片关闭一些占用算力较多的应用以提供足够算力一直对麦克风的收音做信号处理进行语音识别。
然而，当终端配置大容量麦克风阵列、或终端需要保持较多应用在线时，会发生外挂专用低功耗芯片算力不能满足应用要求、以及远场语音交互计算需求，系统芯片也会由于算力不足导致远场语音交互的打断唤醒率、唤醒响应速度降低。
发明内容
为了解决显示设备的外挂专用低功耗芯片、或系统芯片在远场语音交互过程中进行消除回声计算所占用系统资源过多，导致打断唤醒率、唤醒响应速度降低的问题，本申请提供了一种显示设备及消除麦克风接收回声的控制方法。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例的第一方面提供一种显示设备，包括：扬声器，包括播放第一音频的主声道、以及播放第二音频的第一副声道；麦克风，接收语音指令、及来自所述主声道生成的第一回声、及所述第一副声道生成的第二回声；第一控制器，被配置为：响应于显示设备播放音频、或视频，判定所述第二音频是否源自所述第一音频；在所述第二音频源自所述第一音频时，对所述第一回声、及第二回声均执行基于所述第一音频对应回采信号的回声消除；在所述第二音频非源自所述第一音频时，分别对所述第一回声、第二回声执行基于各自声道播放音频对应回采信号的回声消除。
本申请实施例的第二方面提供一种显示设备，包括：播放服务组件；音效组件，用于将所述播放服务组件发出的音频解析为输入主声道的第一音频、输入副声道的第二音频；回声消除组件，根据接收来自于所述音效组件输出的音频消除麦克风采集的对应所述音频生成的回声；第一通路，用于发送回声消除指令至所述回声消除组件；第二控制器，被配置为：获取所述播放服务组件播放音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数；在所述声音通道参数大于2时，通过所述第一通路发送多声道回声消除指令至所述回声消除组件，所述多声道回声消除指令用于使所述回声消除组件基于第一音频执行主声道生成回声的回声消除、基于第二音频执行副声道生成回声的回声消除；在所述声音通道参数小于等于2时，通过所述第一通道发送双声道回声消除指令至所述回声消除组件，所述双声道回声消除指令用于使所述回声消除组件基于第一音频执行主声道、及副声道生成回声的回声消除。
本申请实施例的第三方面提供一种消除麦克风接收回声的控制方法，所述方法包括：响应于显示设备播放音频、或视频，判定第一副声道播放的第二音频是否源自主声道播放的第一音频；在所述第二音频源自所述第一音频时，对所述主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声均执行基于所述第一音频对应回采信号的回声消除；在所述第二音频非源自所述第一音频时，分别对所述主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声执行基于各自声道播放音频对应回采信号的回声消除。
本申请实施例的第四方面提供一种消除麦克风接收回声的控制方法，所述方法包括：获取播放服务组件播放音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数；在所述声音通道参数大于2时，通过第一通路发送多声道回声消除指令至回声消除组件，所述多声道回声消除指令用于使所述回声消除组件基于主声道播放的第一音频执行主声道生成回声的回声消除、基于副声道播放的第二音频执行副声道生成回声的回声消除；在所述声音通道参数小于等于2时，通过第一通道发送双声道回声消除指令至回声消除组件，所述双声道回声消除指令用于使所述回声消除组件基于主声道播放的第一音频执行主声道、及副声道生成回声的回声消除。
本申请的有益效果：通过区分第一回声、第二回声，可以实现显示设备多声道生成回声的区分；进一步通过判定第二音频是否源于第一音频，可以实现不同声道回声消除算法的应用，实现多声道电视的高音质要求、根据实时播放的声音特性进行区分消除回声设计、采用不同回声消除方案，可以有效降低系统芯片的算力、提高显示设备的响应速度、改善用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据一些实施例的显示设备的使用场景；
图2示出了根据一些实施例的控制装置100的硬件配置框图；
图3示出了根据一些实施例的显示设备200的硬件配置框图；
图4示出了根据一些实施例的显示设备200中软件配置图；
图5示出了根据一些实施例的显示设备200中应用程序的图标控件界面显示图；
图6示出了本申请一实施例显示设备用于消除麦克风回声的功能架构示意图；
图7示出了本申请一实施例显示设备语音指令执行的示意图；
图8示出了本申请另一实施例显示设备用于消除麦克风回声的功能架构示意图；
图9示出了本申请另一实施例显示设备麦克风回声的功能架构示意图；
图10示出了本申请另一实施例显示设备回声消除算法原理的示意图；
图11示出了本申请另一实施例显示设备维纳滤波其的示意图；
图12示出了本申请另一实施例显示设备双麦克风、双喇叭回采信号的示意图；
图13示出了本申请另一实施例显示设备回声消除控制的流程示意图；
图14示出了本申请另一实施例显示设备回声消除执行流程的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的和实施方式更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语″第一″、″第二″、″第三″等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。
术语″包括″和″具有″以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
术语″模块″是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。
图1为根据实施例中显示设备的使用场景的示意图。如图1所示，显示设备200还与服务器400进行数据通信，用户可通过智能设备300或控制装置100操作显示设备200。
在一些实施例中，控制装置100可以是遥控器，遥控器和显示设备的通信包括红外协议通信或蓝牙协议通信，及其他短距离通信方式中的至少一种，通过无线或有线方式来控制显示设备200。用户可以通过遥控器上按键、语音输入、控制面板输入等至少一种输入用户指令，来控制显示设备200。
在一些实施例中，智能设备300可以包括移动终端、平板电脑、计算机、笔记本电脑，AR/VR设备等中的任意一种。
在一些实施例中，也可以使用智能设备300以控制显示设备200。例如，使用在智能设备上运行的应用程序控制显示设备200。
在一些实施例中，也可以使用智能设备300和显示设备进行数据的通信。
在一些实施例中，显示设备200还可以采用除了控制装置100和智能设备300之外的方式进行控制，例如，可以通过显示设备200设备内部配置的获取语音指令的模块直接接收用户的语音指令控制，也可以通过显示设备200设备外部设置的语音控制装置来接收用户的语音指令控制。
在一些实施例中，显示设备200还与服务器400进行数据通信。可允许显示设备200通过局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)和其他网络进行通信连接。服务器400可以向显示设备200提供各种内容和互动。服务器400可以是一个集群，也可以是多个集群，可以包括一类或多类服务器。
在一些实施例中，一个步骤执行主体执行的软件步骤可以随需求迁移到与之进行数据通信的另一步骤执行主体上进行执行。示例性的，服务器执行的软件步骤可以随需求迁移到与之数据通信的显示设备上执行，反之亦然。
图2示例性示出了根据示例性实施例中控制装置100的配置框图。如图2所示，控制装置100包括控制器110、通信接口130、用户输入/输出接口140、存储器、供电电源。控制装置100可接收用户的输入操作指令，且将操作指令转换为显示设备200可识别和响应的指令，起用用户与显示设备200之间交互中介作用。
在一些实施例中，通信接口130用于和外部通信，包含WIFI芯片，蓝牙模块，NFC或可替代模块中的至少一种。
在一些实施例中，用户输入/输出接口140包含麦克风，触摸板，传感器，按键或可替代模块中的至少一种。
图3示出了根据示例性实施例中显示设备200的硬件配置框图。
在一些实施例中，显示设备200包括调谐解调器210、通信器220、检测器230、外部装置接口240、控制器250、显示器260、音频输出接口270、存储器、供电电源、用户接口中的至少一种。
在一些实施例中控制器包括中央处理器，视频处理器，音频处理器，图形处理器，RAM，ROM，用于输入/输出的第一接口至第n接口。
在一些实施例中，显示器260包括用于呈现画面的显示屏组件，以及驱动图像显示的驱动组件，用于接收源自控制器输出的图像信号，进行显示视频内容、图像内容以及菜单操控界面的组件以及用户操控UI界面等。
在一些实施例中，显示器260可为液晶显示器、OLED显示器、以及投影显示器中的至少一种，还可以为一种投影装置和投影屏幕。
在一些实施例中，调谐解调器210通过有线或无线接收方式接收广播电视信号，以及从多个无线或有线广播电视信号中解调出音视频信号，如以及EPG数据信号。
在一些实施例中，通信器220是用于根据各种通信协议类型与外部设备或服务器进行通信的组件。例如：通信器可以包括Wifi模块，蓝牙模块，有线以太网模块等其他网络通信协议芯片或近场通信协议芯片，以及红外接收器中的至少一种。显示设备200可以通过通信器220与控制装置100或服务器400建立控制信号和数据信号的发送和接收。
在一些实施例中，检测器230用于采集外部环境或与外部交互的信号。例如，检测器230包括光接收器，用于采集环境光线强度的传感器；或者，检测器230包括图像采集器，如摄像头，可以用于采集外部环境场景、用户的属性或用户交互手势，再或者，检测器230包括声音采集器，如麦克风等，用于接收外部声音。
在一些实施例中，外部装置接口240可以包括但不限于如下：高清多媒体接口接口(HDMI)、模拟或数据高清分量输入接口(分量)、复合视频输入接口(CVBS)、USB输入接口(USB)、RGB端口等任一个或多个接口。也可以是上述多个接口形成的复合性的输入/输出接口。
在一些实施例中，控制器250和调谐解调器210可以位于不同的分体设备中，即调谐解调器210也可在控制器250所在的主体设备的外置设备中，如外置机顶盒等。
在一些实施例中，控制器250，通过存储在存储器上中各种软件控制程序，来控制显示设备的工作和响应用户的操作。控制器250控制显示设备200的整体操作。例如：响应于接收到用于选择在显示器260上显示UI对象的用户命令，控制器250便可以执行与由用户命令选择的对象有关的操作。
在一些实施例中，所述对象可以是可选对象中的任何一个，例如超链接、图标或其他可操作的控件。与所选择的对象有关操作有：显示连接到超链接页面、文档、图像等操作，或者执行与所述图标相对应程序的操作。
在一些实施例中控制器包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，视频处理器，音频处理器，图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，RAMRandom AccessMemory，RAM)，ROM(Read-Only Memory，ROM)，用于输入/输出的第一接口至第n接口，通信总线(Bus)等中的至少一种。
CPU处理器。用于执行存储在存储器中操作系统和应用程序指令，以及根据接收外部输入的各种交互指令，来执行各种应用程序、数据和内容，以便最终显示和播放各种音视频内容。CPU处理器，可以包括多个处理器。如，包括一个主处理器以及一个或多个子处理器。
在一些实施例中，图形处理器，用于产生各种图形对象，如：图标、操作菜单、以及用户输入指令显示图形等中的至少一种。图形处理器包括运算器，通过接收用户输入各种交互指令进行运算，根据显示属性显示各种对象；还包括渲染器，对基于运算器得到的各种对象，进行渲染，上述渲染后的对象用于显示在显示器上。
在一些实施例中，视频处理器，用于将接收外部视频信号，根据输入信号的标准编解码协议，进行解压缩、解码、缩放、降噪、帧率转换、分辨率转换、图像合成等视频处理中的至少一种，可得到直接可显示设备200上显示或播放的信号。
在一些实施例中，视频处理器，包括解复用模块、视频解码模块、图像合成模块、帧率转换模块、显示格式化模块等中的至少一种。其中，解复用模块，用于对输入音视频数据流进行解复用处理。视频解码模块，用于对解复用后的视频信号进行处理，包括解码和缩放处理等。图像合成模块，如图像合成器，其用于将图形生成器根据用户输入或自身生成的GUI信号，与缩放处理后视频图像进行叠加混合处理，以生成可供显示的图像信号。帧率转换模块，用于对转换输入视频帧率。显示格式化模块，用于将接收帧率转换后视频输出信号，改变信号以符合显示格式的信号，如输出RGB数据信号。
在一些实施例中，音频处理器，用于接收外部的音频信号，根据输入信号的标准编解码协议，进行解压缩和解码，以及降噪、数模转换、和放大处理等处理中的至少一种，得到可以在扬声器中播放的声音信号。
在一些实施例中，用户可在显示器260上显示的图形用户界面(GUI)输入用户命令，则用户输入接口通过图形用户界面(GUI)接收用户输入命令。或者，用户可通过输入特定的声音或手势进行输入用户命令，则用户输入接口通过传感器识别出声音或手势，来接收用户输入命令。
在一些实施例中，″用户界面″，是应用程序或操作系统与用户之间进行交互和信息交换的介质接口，它实现信息的内部形式与用户可以接受形式之间的转换。用户界面常用的表现形式是图形用户界面(Graphic User Interface，GUI)，是指采用图形方式显示的与计算机操作相关的用户界面。它可以是在电子设备的显示屏中显示的一个图标、窗口、控件等界面元素，其中控件可以包括图标、按钮、菜单、选项卡、文本框、对话框、状态栏、导航栏、Widget等可视的界面元素中的至少一种。
在一些实施例中，用户接口280，为可用于接收控制输入的接口(如：显示设备本体上的实体按键，或其他等)。
在一些实施例中，显示设备的系统可以包括内核(Kernel)、命令解析器(shell)、文件系统和应用程序。内核、shell和文件系统一起组成了基本的操作系统结构，它们让用户可以管理文件、运行程序并使用系统。上电后，内核启动，激活内核空间，抽象硬件、初始化硬件参数等，运行并维护虚拟内存、调度器、信号及进程间通信(IPC)。内核启动后，再加载Shell和用户应用程序。应用程序在启动后被编译成机器码，形成一个进程。
参见图4，在一些实施例中，将系统分为四层，从上至下分别为应用程序(Applications)层(简称″应用层″)，应用程序框架(Application Framework)层(简称″框架层″)，安卓运行时(Android runtime)和系统库层(简称″系统运行库层″)，以及内核层。
在一些实施例中，应用程序层中运行有至少一个应用程序，这些应用程序可以是操作系统自带的窗口(Window)程序、系统设置程序或时钟程序等；也可以是第三方开发者所开发的应用程序。在具体实施时，应用程序层中的应用程序包不限于以上举例。
框架层为应用程序层的应用程序提供应用编程接口(application programminginterface，API)和编程框架。应用程序框架层包括一些预先定义的函数。应用程序框架层相当于一个处理中心，这个中心决定让应用层中的应用程序做出动作。应用程序通过API接口，可在执行中访问系统中的资源和取得系统的服务。
如图4所示，本申请实施例中应用程序框架层包括管理器(Managers)，内容提供者(Content Provider)等，其中管理器包括以下模块中的至少一个：活动管理器(ActivityManager)用与和系统中正在运行的所有活动进行交互；位置管理器(Location Manager)用于给系统服务或应用提供了系统位置服务的访问；文件包管理器(Package Manager)用于检索当前安装在设备上的应用程序包相关的各种信息；通知管理器(NotificationManager)用于控制通知消息的显示和清除；窗口管理器(Window Manager)用于管理用户界面上的括图标、窗口、工具栏、壁纸和桌面部件。
在一些实施例中，活动管理器用于管理各个应用程序的生命周期以及通常的导航回退功能，比如控制应用程序的退出、打开、后退等。窗口管理器用于管理所有的窗口程序，比如获取显示屏大小，判断是否有状态栏，锁定屏幕，截取屏幕，控制显示窗口变化(例如将显示窗口缩小显示、抖动显示、扭曲变形显示等)等。
在一些实施例中，系统运行库层为上层即框架层提供支撑，当框架层被使用时，安卓操作系统会运行系统运行库层中包含的C/C++库以实现框架层要实现的功能。
在一些实施例中，内核层是硬件和软件之间的层。如图4所示，内核层至少包含以下驱动中的至少一种：音频驱动、显示驱动、蓝牙驱动、摄像头驱动、WIFI驱动、USB驱动、HDMI驱动、传感器驱动(如指纹传感器，温度传感器，压力传感器等)、以及电源驱动等。
在一些实施例中，显示设备启动后可以直接进入预置的视频点播程序的界面，视频点播程序的界面可以如图5中所示，至少包括导航栏510和位于导航栏510下方的内容显示区，内容显示区中显示的内容会随导航栏中被选中控件的变化而变化。应用程序层中的程序可以被集成在视频点播程序中通过导航栏的一个控件进行展示，也可以在导航栏中的应用控件被选中后进行进一步显示。
在一些实施例中，显示设备启动后可以直接进入上次选择的信号源的显示界面，或者信号源选择界面，其中信号源可以是预置的视频点播程序，还可以是HDMI接口，直播电视接口等中的至少一种，用户选择不同的信号源后，显示器可以显示从不同信号源获得的内容。
本申请实施例可以应用于各种类型的显示设备(包括但不限于：智能电视、移动终端、平板电脑、等设备)。下文将以智能电视与服务器的交互过程中实现基于语音的显示控制方案、及用户界面为例，对显示设备、服务器及基于语音的显示控制方法进行阐述。
图6示出了本申请一实施例显示设备用于消除麦克风回声的功能架构示意图。
AEC(Acoustic Echo Cancellation：声学回声消除)回声消除组件实现麦克风采集回声消除的主要原理，是将显示设备所处空间中和播放声源相关的声音都进行消除。
在一些实施例中，显示设备声学回声消除的基本核心算法思想都是采用基于最小均方差(NLMS)的迭代逼近方式，求整个系统(房间)中冲击响应的传递函数形成的滤波器系数，来进行对应的回声消除。
所以只要在音频后端的信号处理链上，不出现非线性的部分，只要是同源信号、即同一声源或者简单复制的声源，都可以基于原始信号源来进行滤波器系数求解，回声消除组件将基于显示设备输出的不同音频进行回声消除计算。
在一些实施例中，回声消除组件采集的原始音频信号来自于显示设备的不同声道，例如可包括主声道、天空音声道、以及中置声道。其中，主声道、天空音声道、以及中置声道又分别包括左右两路声道，上述各个声道在播放音频的同时，将其各自播放的音频输入值回声消除组件，以进行各自音频引发回声的算法消除。
图7示出了本申请一实施例显示设备语音指令执行的示意图。
在一些实施例中，显示设备麦克风采集到声音数据后，首先将进行回声消除计算，其中，回声消除基于麦克风采集到的声音数据、及显示设备不同声道播放的音频数据进行计算处理；然后通过音频芯片对消除回声的音频信号进行降噪、语音活动检测，以得到麦克风采集的目标数据，即语音指令；最后基于语音指令，通过语音触发引擎进行识别比对计算，在触发语音引擎时，执行后续的语音指令操作；在无法触发语音引擎时，退出当前逻辑。
在一些实施例中，以Dolby Atmos为例，即杜比实验室研发的杜比全景声，虽然目前电视的主打是ATMOS 5.1.2音效，也就是说会有两路主声道、一路中置、两路天空音、一个低音、两路环绕。
对于远场语音交互，针对这种复杂音效双声道回声消除算法是难以处理的，因为除了两路主声道外的其它声音，通过回采信号是获取不到的，也就无从进行回声消除；多声道回声消除算法，针对上述复杂音效场景，基于采集每个声道的回采信号进行回声消除计算。
在一些实施例中，相比双声道回声消除算法需要采集两路回采信号，ATMOS5.1.2音效场景下多声道回声消除算法需要至少采集6路音频参考信号；如果麦克风阵列包含4颗麦克风，则总共需要进行4＊6＝24次的AEC运算，以获取综合稳定的滤波器进行回声消除。
上述计算对于显示设备系统芯片的负荷是非常大的，基本上会占用CPU20-25％的算力；而双声道回声消除算法采集2个声道的音频参考信号，只需要4＊2＝8次的AEC运算，通常会占用CPU6％-8％的算力。
与此同时，现在的电视场景下绝大部分播放片源是双声道的，同时为了和ATMOS5.1.2音效系统进行兼容，本申请提供电视的控制器可将主声道(包括左声道、右声道)的I2S(音频总线)信号简单复制到另外声道的I2S上。即两路天空音、两路环绕播放的声音和主声道的两路声道播放音频是一样的，但其音效从感官上也能体现出声音的空间感。
图8示出了本申请另一实施例显示设备用于消除麦克风回声的功能架构示意图。
在一些实施例中，本申请提供的显示设备包括扬声器、麦克风以及第一控制器。其中，扬声器包括播放第一音频的主声道、以及播放第二音频的第一副声道。
例如，主声道可包括左声道以及右声道，第一副声道可实施为中置声道；显示设备还可包括第二副声道，所述第二副声道例如可实施为天空音声道；上述主声道、第一副声道、第二副声道又分别包括左声道以及右声道。
显示设备的音效组件接收播放服务组件输出的音频数据，并将所述播放服务组件发出的音频解析为输入主声道的第一音频、和/或输入第一副声道的第二音频、和/或输入第二副声道的第三音频，实现在杜比全景声音效中各个声道播出不同的音频以增强空间感。
对应的，麦克风在采集接收用户发出的语音指令同时，还将采集来自上述主声道生成、引发的第一回声；第一副声道生成、引发的第二回声；及第二副声道生成、引发的第三回声。
例如，显示设备的主声道播放第一音频，所述第一音频将生成引发第一回声；第一副声道实施为中置声道，播放第二音频，所述第二音频将生成引发第二回声；第二副声道实施为天空音声道，播放的第三音频，所述第三音频将生成引发第三回声。
在一些实施例中，显示设备包含的回声消除组件根据接收来自于音效组件输出的音频消除麦克风采集的对应所述音频生成的回声，下文将显示设备回声消除组件的工作过程进行阐述。
图9示出了本申请另一实施例显示设备麦克风回声的功能架构示意图。
在一些实施例中，麦克风收到的声音可以用以下公式表示：
d(n)＝S(n)+X(n)；
其中，d(n)表示麦克风收到的声音；S(n)表示用户发出的语音指令；X(n)表示电视扬声器播放的声音到达麦克风的声音，即上述实施例所述的回声。
需要说明的是，回声X(n)可以通过扬声器发出音源x(n)卷积显示设备所在房间的声学传递函数h(n)而得到，即回声消除算法(AEC)中所述需的滤波器系数。
在一些实施例中，在显示设备播放音频、或视频时，第一控制器将执行判定第一副声道播放的第二音频是否源自主声道播放的第一音频。
例如，显示设备的播放的音频源为立体声，只有2路音频总线(12S)在主声道包含的两个左右声道发音，为了实现ATMOS 5.1.2音效，第一控制器可将主声道播放的第一音频复制于第一副声道以实现副声道的发音，即第一副声道播放的第二音频为主声道播放第一音频的副本；或者第一控制器对主声道播放的第一音频进行简单分频处理，以实现第一副声道播放第二音频，且功放属性相同，即第一副声道播放的第二音频为主声道播放第一音频的分频，第一控制器基于主声道、副声道回采信号进行回声消除计算。
可以理解，第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的副本、或分频时，可以判定第二音频源自主声道播放的第一音频。
在一些实施例中，在第一副声道播放的第二音频源自主声道播放的第一音频时，第一控制器对主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声均执行基于第一音频对应回采信号的回声消除。
一些技术方案中，第一控制器针对第一回声的消除计算机基于其对应主声道播放第一音频对应的回采信号、针对第二回声的消除计算机基于其对应第一副声道播放第二音频对应的回采信号；本申请提供的消除麦克风接收回声的控制方法在判定第一副声道播放的第二音频源自主声道播放的第一音频时，将各个声道回声的消除都基于主声道播放音频进行回声消除计算，以减小计算量，降低系统芯片的资源占用、及功耗。
例如，显示设备播放片源的音频格式为立体声，为了实现ATMOS 5.1.2音效，第一控制器控制音效组件将主声道播放的第一音频分别复制至中置声道的左右声道作为第二音频、以及天空音声道的左右声道作为第三音频，其中所述中置声道为第一副声道、所述天空音声道为第二副声道。可以认为，上述第二音频、第三音频为声道播放第一音频的副本、或简单分频，第一控制器将判定第二音频、第三音频源自第一音频。
第一控制器基于第一音频对主声道生成的第一回声基于回声消除算法进行消除，对于中置声道、天空音声道则不需再次重复进行回采信号采集、分析、降噪、以及回声消除等重复计算，第一控制器可以引用主声道第一回声消除的计算结果、或计算中间数据，对中置声道的第二回声、天空音声道的第三回声进行简化计算，但可达到相同的消除回声计算效果。
在一些实施例中，判定第二音频是否源自所述第一音频还可以通过对播放源文件包含的声音通道参数进行判定。例如，在声音通道参数大于2时，则可以认为播放源文件为多声道音频，其包含可以分别输出至不同声道的音频数据，则可以判定第二音频非源自所述第一音频；在声音通道参数小于等于2时，则可以认为播放源文件为双生道音频，其包含的音频文件仅可以通过算法进行复制、或分频以输出至显示设备的不同声道，则可判定第二音频源自第一音频。
图10示出了本申请另一实施例显示设备回声消除算法原理的示意图。
在一些实施例中，回声消除组件在回声消除的过程中，在麦克风收到的近端信号中移除由于扬声器自身播放声音在环境中形成的回声，以获取只剩下外部声音即包含目标用户语音指令。
对于显示设备自声播放声音在环境中形成的声音，可通过远端参考信号s(k)叠加房间中的声学环境的冲击响应，即声学传递函数h(n)来建立数学模型获取。
在一些实施例中，可通过应用维纳滤波器用不同的收敛函数方法来进行滤波器系数求解，相关算法建模如图11所示，输出的误差信号表示如下：
e(n)＝x(n)*h(n)-d(n)
其中，e(n)表示误差信号、x(n)表示扬声器声道发出音频信号、h(n)表示扬声器声道发出音频卷积房间的声学传递函数，x(n)*h(n)表示麦克风接收到的回声信号，d(n)表示麦克风接收到的用户语音指令。
通过计算误差信号的期望估计E[e2(n)]，即e2(n)的均方差最小，以获取声学传递函数h(n)，而声学传递函数h(n)就表示扬声器原始播放的音频到麦克风收到的回声信号的传递函数。
基于维纳滤波器的原理，可以通过对误差信号函数求最小均方差，即平方的期望，表示如下：
E[e2(n)]＝E[(x(n)*h(n)-d(n))^2]；
以计算最大相关性求得滤波器系数，即房间的声学传递函数h(n)，经过推算最后得出：
Figure BDA0002940588090000111
其中，
Figure BDA0002940588090000112
为输入信号(音频源信号)的自相关矩阵的逆，其中：
Rxx＝E[x(n) x(n)T]；
rxd＝E[x(n)d(n)]；
在实际回声消除的实现中，由于采样点的选取(比如20ms)和算法结果的收敛速度非常相关，过多的采样点会占用非常多的计算资源，所以一般采用平滑过渡的迭代算法来计算。与此同时，上述演算以一颗麦克风、一个喇叭为例；如果显示设备为2颗麦克风、2个喇叭，则需要针对每颗麦克风都需要做2次计算，也就是2X2＝4次，如图12示意。
图13示出了本申请另一实施例显示设备回声消除控制的流程示意图。
在一些实施例中，在第一副声道播放的第二音频不是源自主声道播放的第一音频时，第一控制器对主声道生成的第一回声执行基于第一音频对应回采信号的回声消除；对第一副声道生成的第二回声均执行基于第二音频对应回采信号的回声消除。
可以理解，显示设备具备ATMOS 5.1.2音效、并且其播放的音频源信号也为多声道音频源时，第一控制器将基于各个声道的播放音频分别进行各个声道的回声消除计算，此时显示设备的系统芯片资源占用将不再减少。
在一些实施例中，如图10所示，首先第一控制器将获取音频源的格式信息，并对所述格式信息进行判定；在所述音频源格式信息为立体声2.0时，第一控制器将生成、输出两参考AEC标志；
在所述音频源格式信息不是立体声2.0、且是通过简单复制音频至多通道时，第一控制器将生成、输出两参考AEC标志；
在所述音频源格式信息不是立体声2.0、且不是通过简单复制音频至多通道时，第一控制器将生成、输出多参考AEC标志；上述多参考AEC标志、两参考AEC标志用于控制回声消除组件应用不同的回声消除算法。
在一些实施例中，显示设备还包括第一通路、以及第二控制器。所述第一通路用于发送回声消除指令至回声消除组件。所述第二控制器获取其播放服务组件播放音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数，下文将以一个标准的立体声音频文件为例，对所述文件声道数量的判断进行阐述。
在播放音频、或视频文件中，其格式内容都会包含这个音频、或视频的声音通道数。
A音频为8KHz采样、16比特量化的线性PCM语音信号的WAVE，其文件头格式表共44字节，表示如下：
偏移地址字节数数据类型内容文件头定义为
04H 4long int文件总长-8long int size0＝文总长-8
08H 8char″WAVEfmt″char wave_fmt[8]
10H 4long int 10 00 00 00H(PCM)long int size1＝0x10
14H 2int 01 00H int fmttag＝0x01
16H 2int int channel＝2
18H 4long int采样率long int samplespersec
1CH 4long int每秒播放字节数long int bytepersec
20H 2int采样一次占字节数int blockalign＝声道数＊量化数/8
22H 2int量化数int bitpersamples＝8或16
24H 4char″data″char data_id＝″data″
28H 4long int采样数据字节数long int size2＝文长-44
2CH到文尾char采样数据。
在其偏移地址的16H位置处说明这个音频文件的通道数为2，表明为2通道；如果音频文件是真正意义上的ATMOS3.1.2，则这部分参数为3+1+2＝6；
由此可见，第二控制器可以在音频文件、或视频文件的代码中读取这个位置的声音通道参数。
在声音通道参数大于2时，可认为播放源为多声道，第二控制器通过第一通路发送多声道回声消除指令至回声消除组件，所述多声道回声消除指令用于使回声消除组件基于第一音频执行主声道生成回声的回声消除、基于第二音频执行副声道生成回声的回声消除。
在所述声音通道参数小于等于2时，可认为播放源为双声道，第二控制器通过第一通道发送双声道回声消除指令至回声消除组件，所述双声道回声消除指令用于使回声消除组件基于第一音频执行主声道、及副声道生成回声的回声消除，其流程示意图如图14所示。在一些实施例中，本申请提供的回声消除方法在不增加低音单元回采硬件电路的前提下，可以保证低音单元的频段可以超过100300hz、或300hz标准的回声消除效果。
基于上文中对显示设备消除麦克风接收回声方案的阐述，本申请还提供了一种消除麦克风接收回声的控制方法，所述方法包括：响应于显示设备播放音频、或视频，判定第一副声道播放的第二音频是否源自主声道播放的第一音频；在所述第二音频源自所述第一音频时，对所述主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声均执行基于所述第一音频对应回采信号的回声消除；在所述第二音频非源自所述第一音频时，分别对所述主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声执行基于各自声道播放音频对应回采信号的回声消除。所述消除麦克风接收回声的控制方法具体操作、步骤在上文对显示设备实现方案中已进行详细阐述，在此不再赘述。
在一些实施例中，判定所述第二音频源自所述第一音频，具体包括：判定所述第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的副本；或判定所述第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的分频。所述消除麦克风接收回声的控制方法具体操作、步骤在上文对显示设备实现方案中已进行详细阐述，在此不再赘述。
在一些实施例中，还包括播放第三音频的第二副声道，所述方法还包括：获取中置声道播放的第二音频、及天空音声道播放的第三音频；在所述第二音频、第三音频为所述主声道播放第一音频的副本、或简单分频时，判定所述第二音频、第三音频源自所述第一音频。所述消除麦克风接收回声的控制方法具体操作、步骤在上文对显示设备实现方案中已进行详细阐述，在此不再赘述。
在一些实施例中，判定所述第二音频是否源自所述第一音频，具体包括：获取当前播放的音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数；在所述声音通道参数大于2时，判定所述第二音频非源自所述第一音频；在所述声音通道参数小于等于2时，判定所述第二音频源自所述第一音频。所述消除麦克风接收回声的控制方法具体操作、步骤在上文对显示设备实现方案中已进行详细阐述，在此不再赘述。
基于上文中对显示设备消除麦克风接收回声方案的阐述，本申请还提供了一种消除麦克风接收回声的控制方法，所述方法包括：获取播放服务组件播放音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数；在所述声音通道参数大于2时，通过第一通路发送多声道回声消除指令至回声消除组件，所述多声道回声消除指令用于使所述回声消除组件基于主声道播放的第一音频执行主声道生成回声的回声消除、基于副声道播放的第二音频执行副声道生成回声的回声消除；在所述声音通道参数小于等于2时，通过第一通道发送双声道回声消除指令至回声消除组件，所述双声道回声消除指令用于使所述回声消除组件基于主声道播放的第一音频执行主声道、及副声道生成回声的回声消除。所述消除麦克风接收回声的控制方法具体操作、步骤在上文对显示设备实现方案中已进行详细阐述，在此不再赘述。
本申请实施例的有益效果在于，通过区分第一回声、第二回声，可以实现显示设备多声道生成回声的区分；进一步通过判定第二音频是否源于第一音频，可以实现不同声道回声消除算法的应用，实现多声道电视的高音质要求、根据实时播放的声音特性进行区分消除回声设计、采用不同回声消除方案，可以有效降低系统芯片的算力、提高显示设备的响应速度、改善用户体验。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为″数据块″、″控制器″、″引擎″、″单元″、″组件″或″系统″。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内合有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (4)

1.一种显示设备，其特征在于，包括：
扬声器，包括播放第一音频的主声道、以及播放第二音频的第一副声道；
麦克风，接收语音指令、及来自所述主声道生成的第一回声、及所述第一副声道生成的第二回声；
第一控制器，被配置为：
响应于显示设备播放音频、或视频，判定所述第二音频是否源自所述第一音频；
在所述第二音频源自所述第一音频时，对所述第一回声、及第二回声均执行基于所述第一音频对应回采信号的回声消除；
在所述第二音频非源自所述第一音频时，分别对所述第一回声、第二回声执行基于各自声道播放音频对应回采信号的回声消除；
其中，判定所述第二音频是否源自所述第一音频，包括：
判定所述第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的副本，或判定所述第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的分频，判定所述第二音频源自所述第一音频；否则，判定所述第二音频非源自所述第一音频；
或
获取所述显示设备当前播放的音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数；
在所述声音通道参数大于2时，判定所述第二音频非源自所述第一音频；
在所述声音通道参数小于等于2时，判定所述第二音频源自所述第一音频。
2.如权利要求1所述显示设备，其特征在于，所述扬声器还包括播放第三音频的第二副声道，所述第一控制器还被配置为：
获取所述显示设备中置声道播放的第二音频、及天空音声道播放的第三音频；
在所述第二音频、第三音频为所述显示设备主声道播放第一音频的副本、或简单分频时，判定所述第二音频、第三音频源自所述第一音频。
3.一种消除麦克风接收回声的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
响应于显示设备播放音频、或视频，判定第一副声道播放的第二音频是否源自主声道播放的第一音频；
在所述第二音频源自所述第一音频时，对所述主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声均执行基于所述第一音频对应回采信号的回声消除；
在所述第二音频非源自所述第一音频时，分别对所述主声道生成的第一回声、及第一副声道生成的第二回声执行基于各自声道播放音频对应回采信号的回声消除；
其中，判定所述第二音频是否源自所述第一音频，包括：
判定所述第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的副本；或判定所述第一副声道播放的第二音频为所述主声道播放第一音频的分频，判定所述第二音频源自所述第一音频；否则，判定所述第二音频非源自所述第一音频；
或
获取所述显示设备当前播放的音频文件、或视频文件所包含的声音通道参数；
在所述声音通道参数大于2时，判定所述第二音频非源自所述第一音频；
在所述声音通道参数小于等于2时，判定所述第二音频源自所述第一音频。
4.如权利要求3所述消除麦克风接收回声的控制方法，其特征在于，还包括播放第三音频的第二副声道，所述方法还包括：
获取中置声道播放的第二音频、及天空音声道播放的第三音频；
在所述第二音频、第三音频为所述主声道播放第一音频的副本、或简单分频时，判定所述第二音频、第三音频源自所述第一音频。
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