CN1418340A - 具有多路声音输出和输入系统的计算机 - Google Patents

Abstract

本发明提出，至少一个声音输出与具有多路声音输出和输入系统的计算机的至少一个声音输入互相连接并且把经这种连接引导的声音信号送到回声消除器(F)作为参照信号，用于补偿由至少另外一个由麦克风(M)连接的多路声音输入送到回声消除器的声音信号。由此可以在个人计算机中装设回声滤波器，因为送到的信号与由于驱动造成的信号处理中的延迟无关而始终相互相关。回声滤波又使得在语音输入时能够免提使用。

Description

具有多路声音输出和输入系统的计算机

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有多路声音输出和输入系统的计算机。

例如电话机具有所谓回声消除电路的消除回声信号的装置，也称为回声消除器(AEC)，所述电路从电话机的听筒通过空间耦连到话筒口承。在免提打电话，也就是不把声音传送装置放在耳和嘴部时，回声消除器尤其重要。

回声消除器的一个重要组成部分是自适应滤波器。自适应滤波器的任务在于，模仿空间的传输功能。回声消除器一方面含有输到扬声器的输出信号作为参照信号，另一方面含有从麦克风输入系统的输入信号。从而输出信号遵循两条分开的路径。其一是直接连接的，其一是通过扬声器经空间和麦克风进行的。如果滤波器良好地自适应，那么这两条路径是等效的。这两条路径等效是因为在自适应滤波器良好地适应时，精确地模拟了经扬声器、空间和麦克风的输出信号路径。从而两个信号的差值至少近于零。以此方式达到抑制回声。

只有在抵达扬声器的信号和麦克风拾取的信号在时间上相关才有可能抑制回声。时间上相关指的是在所述两个信号之间只存在恒定的延时的相互关系。

除了普遍公知的电话机之外，越来越多的计算机，例如个人计算机在电话化。其中往往还打免提电话。如上所述，在打免提电话时，自适应滤波器有良好自适应是重要的，因为远处发话人的信号可以无障碍地对麦克风起作用。不同于电话机，计算机的缺点是整理输出声音信号的装置与处理接收到的声音信号的装置在时间进程上没有恒定的延迟。出于由计算机的驱动系统产生的不同原因，经扬声器、空间和麦克风的路径上的延迟不恒定。抵达回声消除器的信号，也就是经扬声器输出的信号和从麦克风拾取的信号在时间上不相关。因此一次调整的自适应回声消除器的自适应不足以始终地抑制回声。

因此，本发明的任务是，从本文开头所述的技术的计算机出发提出技术方案，通过该技术方案得到回声消除器的滤波器的始终准确的自适应，而不受计算机部件对声音信号的变化的时延的制约。

根据本发明，该任务通过权利要求1的特征部分的特征完成。

由于所述特征，回声消除器的自适应滤波器上出现的声音信号，即对计算机的听筒及扬声器确定的声音信号和由麦克风拾取的声音信号，始终在时间上彼此相关，不受因声音信号部件时延出现起伏的制约。

本发明的有利扩展是从属权利要求的主题。

下面结合附图详细地说明本发明。其中：

图1现有技术电话装置回声消除器的滤波器的原理电路图，

图2现有技术计算机中声音信号输出和输入的原理功能电路图。

图3根据图3的功能电路图在原理上补充了的延迟部分，

图4是根据图4的功能电路图，具有详细示出的根据图1的回声消除器，而

图5是根据本发明的计算机中声音信号输出和输入信号的原理功能电路图。

在附图中同样的部分用同样的标号标出。

图1示意地示出回声消除器，其核心是自适应滤波器F。在所述情况下输出的声音信号作为模拟的电信号经导线a送到滤波器F的输入，并且送到扬声器L。由扬声器L把模拟电信号转变成声音信号并且辐射到空间R中。该声音信号由麦克风M接收，并且转换成电模拟信号。该模拟信号经导线b送到求和电路S的正端输入。滤波器F的输出信号送到求和电路S的负端输入。求和电路S的结果信号送到滤波器F的反馈输入以进行再调整。

滤波器F的以补偿从导线a经扬声器L、空间R、麦克风M和导线b返回的信号延迟的方式进行调节，使得在滤波器F输入上的信号与经所述路径送达的信号同时出现在求和电路S上。以这样的方式可以抑制回声。

图1中表示的系统只有恒定的延迟，从而在导线a和b上的信号在时间上相关。

在复杂的系统中，例如个人计算机中，音频信号的输出和输入遵循另一种路径。图2示出个人计算机的对音频信号的输出和输入起决定作用的部分。所述部分包含第一装置M1，所述第一装置M1用于数字处理要输出的声音数据和接收到达的声音数据。这部分还有第二装置M2，所述第二装置M2整理第一装置M1要输出的声音数据准备传输，以及整理接收到的声音数据准备向第一装置M1传输。最后，这部分还有第三装置M3，所述第三装置M3用于把第二装置M2为传输整理的声音数据转换成模拟的声音信号，并且经这种情况下用的导线a和扬声器L把转换到的模拟声音信号输出成声音。第三装置M3还起为第二装置M2把由麦克风M在所述情况下经导线b拾取的模拟声音信号转换成数字信号的作用。

实际上第一装置M1至少部分地由作为图2基础的计算机的程序控制元件构成。另外，第二装置通过驱动计算机的特定机件所必须的所谓驱动器构成。最后，第二装置M3模拟所谓的声卡。声卡在一个方向上把数字信号转换成模拟信号，在另一个方向上把模拟信号转换成数字信号。

扬声器L和麦克风各自是声音换能器(Akustikwandler)。这种意义上例如，扬声器L代表第一声音换能器，而麦克风M代表第二声音换能器。

按照图2的安排有多条向扬声器的路径和多条向麦克风的路径的情况表明音频信号和声音信号的输出及输入可以彼此分开地在多个通道上进行，就像诸如立体声传输的情况那样。在后种情况下，至少设有另一个扬声器L及至少另一个麦克风M。

在本发明的情况下却不是实现立体声传输及接收。这里不论对声音信号的输出还是对声音信号的输入在原则上导线a及b都设有冗余。

从第一装置M1向第二装置M2及从第二装置M2向第三装置M3及从第三装置M3向第二装置M2和从第二装置M2向第一装置M1的信号传输都是关键的。这种传输不可能没有延迟。此外延迟的量由驱动系统及驱动系统当时所处的条件决定。

因此，图3中把根据图2的系统用延迟元件D1和D2加以表示。如上所述，通过延迟元件D1、D2表达的延迟是不恒定的。从而在扬声器L上的信号和在麦克风M上的信号在时间上不相关。如图4所示，用第一装置的部分M1构成的回声消除器因此至少不能满意地起作用。

这个问题通过按照图5改接现有部分电路解决。据此至少输出多路之一与至少输入多路之一连接。在这种情况下它们甚至是短路的。此外，第一装置M1的模拟回声消除器的装置的连接方式是，它在输入方连接与输出多路有引出连接的输入多路。还有，该装置的连接方式是，它在输出方连接与麦克风M有连接的输入多路。

回声消除器以这种方式“读取”声卡的通道：这里使得至少一个麦克风的信号在至少通道之一中，参照信号在通道之一中。因此，这种信号是也到达扬声器的信号。它与麦克风的信号在时间上相关，因为已经使得通过空间的回声(在麦克风上的信号)和用于滤波器的参照信号经过声卡的同样的路径。

即使延迟电路D1、D2所像征的延迟变化了，回声信号和滤波器的参照信号以这种方式保持始终在时间上相关。由此可以在个人计算机中实现回声消除器。

如果以这样的方式构成声卡：使声卡除了用于输出及输入音频的一或多个音频输出及音频输入之外，至少具有另一个不用于输出及输入音频的音频输出和输入，那么尽管在个人计算机中使用多个音频输出及输入的通道情况下，也能在个人计算机中成功地装入回声消除器。

Claims (4)

1.有多路声音输出和输入系统的计算机，具有：第一装置，所述第一装置用于数字处理要输出的声音数据和所接收的声音数据；第二装置，所述第二装置整理第一装置要输出的声音数据准备传输，以及整理接收到的声音数据准备向第一装置传输；和第三装置，所述第三装置一方面用于把第二装置为传输整理的声音数据转换成模拟的声音信号以及用于声音输出已转换的经过输出多路中的至少一个和通过第一声音换能器中的至少一个的模拟声音信号，并且一方面为第二装置把经过输入多路的至少一个和经过第二声音换能器的至少一个拾取的模拟声音信号转换成数字声音信号，其特征在于，输出多路至少之一与输入多路至少之一连接，并且所述第一装置(M1)含有模拟回声消除电路(F)的装置，所述回声消除电路在输入方连接与输出多路连接的输入多路，在输出方连接与第二声音换能器(例如麦克风)连接的输入多路。

2.权利要求1所述的计算机，其特征在于，输出多路与输入多路之间的连接至少之一被实施为短路。

3.权利要求1或2所述的计算机，其特征在于，所述第一装置(M1)含有程序控制元件，所述第二装置(M2)含有驱动器功能而所述第三装置(M3)含有声卡功能。

4.权利要求1至3中的任意一项要求所述的计算机，其特征在于，所述第一声音换能器通过扬声器(L)构成，而第二声音换能器通过麦克风(M)构成。

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