DE19746258C2

DE19746258C2 - Echosteuervorrichtung eines Videokonferenzsystems und zugehöriges Steuerverfahren

Info

Publication number: DE19746258C2
Application number: DE19746258A
Authority: DE
Inventors: Jeong-Hoon Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: US6266408B1; GB2320873A; DE19746258A1; GB9722410D0; MY123116A; KR19980030005A; JPH10164238A; KR100200635B1; CN1182330A; GB2320873B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Echosteuervorrichtung eines Vi deokonferenzsystems und insbesondere auf eine Echosteuervorrichtung eines Videokonferenzsystems, das einen Personalcomputer (PC) verwendet, und auf ein Steuerverfahren, das diese verwendet.

US 5,050,160 beschreibt ein System um eine Echokompensation in einer Video konferenzeinrichtung durchzuführen, wobei hierzu in einer ersten Trainingsse quenz ein Echosignal und ein Trainingssignal in einem Speicher abgelegt werden.

DE 44 30 189 A1 behandelt die adaptive Echokompensation, wie sie in Fern sprecheinrichtungen verwendet wird. Auch hier wird beschrieben, wie durch Rück kopplung entstehende Echos kompensiert werden können.

US 5,410,595 zeigt die Verwendung einer zeitlichen Verzögerung der Signale und die Verwendung eines adaptiven und finiten Impulsantwort-Filters zur Kompensa tion von Echos, wobei in der Vorrichtung Filterkoeffizienten bestimmt werden um die Vorrichtung anfänglich zu initialisieren.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein allgemeines Videokonferenzsystem zeigt.

In Fig. 1 wird ein Tonsignal einer Person, die an der Videokonferenz in einem Konferenzraum A teilnimmt, das durch ein erstes Mikrofon 10 erzeugt wird, an ei nen zweiten Lautsprecher 16 eines Konferenzraumes B über eine erste Echosteu erung 11, einen Transceiver 14 und eine zweite Echosteuerung 15 übertragen. Das Tonsignal, das vom zweiten Lautsprecher 16 ausgegeben wird, wird an ein zweites Mikrofon 18 gegeben, nachdem es durch eine Wand 17 des Konferenz raumes B zurückgeworfen wurde, oder es wird direkt an das zweite Mikrofon 18 gegeben. Hier wird, wenn die Echosteuerungen 11 und 15 nicht arbeiten, das Tonsignal, das vom zweiten Lautsprecher 16 ausgegeben wird, zu einem ersten Lautsprecher 12 des Konferenzraumes A über das zweite Mikrofon 18 und den Transceiver 14 rückgeführt. Das rückgeführte Tonsignal, das vom ersten Laut sprecher 12 ausgegeben wird, wird an das erste Mikrofon 10 gegeben, nachdem es von einer Wand 13 des Konferenzraumes A zurückgeworfen wurde, oder es wird direkt dem ersten Mikrofon 10 zugeführt. Somit tritt eine Echoerscheinung im Konferenzraum A auf, wo die Person, die im Konferenzraum A gesprochen hat, ihre eigene Stimme nach einer vorbestimmten Zeit hören kann.

Die Funktion der Echosteuerungen wird unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben.

Bezieht man sich auf Fig. 2, so wird ein entferntes Eingangssignal Y, bei dem es sich um ein Tonsignal handelt, das vom entgegengesetzten Konferenzraum über tragen wird, an den Lautsprecher 12 des Konferenzraumes A als ein Echosignal e und über ein adaptives Filter 23 als ein geschätztes Echosignal ê ausgegeben. Das vom Lautsprecher 12 ausgegebene Echosignal e wird über das Mikrofon 10 in ein elektrisches Signal umgewandelt, und dann in einen Subtrahierer 22 gege ben. Dem Subtrahierer 22 wird ebenfalls über das Mikrofon 10 ein Sprachsignal einer Person, die im Konferenzraum A zu Zuhörern des entgegengesetzten Konfe renzraumes B spricht, das heißt das Eingangssignal S₀ des nahen Endes, zuge führt.

Hier werden, wenn die Amplitude des Echosignals e, das in den Subtrahierer 22 über das Mikrofon 10 eingegeben wird, das über den Lautsprecher 12 ausgege ben wurde, die gleiche ist, wie die des geschätzten Echosignals ê, das über das adaptive Filter 23 ausgegeben wird, das Echosignal e und das geschätzte Echo signal ê versetzt, so dass die Stimme der Person, die im Konferenzraum spricht, das heißt, das reine Eingangssignal S₀ des nahen Endes, ohne eine Echoer scheinung übertragen wird.

Das geschätzte Echosignal ê, das vom adaptiven Filter 23 ausgegeben wird, wird durch die Gleichung ê = h × Y ausgedrückt, und ein Toneingangssignal S über das Mikrofon 10 wird durch die Gleichung S = S₀ + e ausgedrückt. Hier stellt Y ein Eingangssignal des entfernten Endes, h einen adaptiven Filterkoeffizienten, S₀ ein Eingangssignal eines nahen Endes, e das Echosignal, das zum Mikrofon 10 rück geführt wurde, das aus dem Lautsprecher 12 ausgegeben wurde, dar.

Ein Tonsignal S_t das zum entgegengesetzten Konferenzraum übertragen wird, wird durch die Gleichung S_t = S - ê = S₀ + e - ê ausgedrückt. Hier wird, wenn die Amplitude des geschätzten Echosignals ê gleich der des Echosignals e, das in das Mikrofon 10 eingegeben wurde, ist, ein Echofehler, der die Differenz zwischen dem geschätzten Echosignal ê und dem Echosignal e darstellt, null. Das heißt, das Echosignal ist nicht im Tonsignal S_t enthalten, das zum entgegengesetzten Konferenzraum B über eine Übertragungsleitung übertragen wird, so dass das Tonsignal S_t gleich wird wie das Eingangssignal S₀ des nahen Endes. Während eines solchen Verfahrens wird ein adaptiver Filterkoeffizient h kontinuierlich durch folgenden Gleichung aktualisiert.

h(n + 1) = h(n) + α × Fehler(n) × Y,

wobei α eine Konstante ist, die abhängig vom System festgesetzt wird, und die gewöhnlicherweise kleiner als 1 ist, und wobei h(n + 1), das aktualisiert werden soll, berechnet wird unter Verwendung von h(n), der Konstanten α, dem vorherigen Echofehler (Fehler(n)) und dem Eingangssignal Y des entfernten Endes.

Wenn der anfängliche adaptive Filterkoeffizient h gleich 0 ist, so wird das ge schätzte Echosignal ê gemäß der Gleichung ê = h × Y null. Im Ergebnis nimmt das Tonsignal, das zum entgegengesetzten Konferenzraum B übertragen wird, die Summe von S₀ und e an (S_t = S₀ + e). Das heißt, in der anfänglichen Stufe wird ein Tonsignal, das das Echosignal e umfasst, zum entgegengesetzten Konferenz raum B übertragen. Dann wird nach einer vorbestimmten Zeitdauer, das heißt, wenn der adaptive Filterkoeffizient nicht gleich null ist, das Tonsignal S_t, das ein Teil des Echosignals e enthält, gemäß der Gleichung S_t = S₀ + e - ê übertragen.

Somit wird in einem Videokonferenzsystem, das eine solche Echosteuervorrich tung verwendet, für eine vorbestimmte Zeit ein Adaptionsverfahren benötigt, da der anfängliche adaptive Filterkoeffizient gleich null ist, was ein Kennzeichen der Echosteuervorrichtung darstellt. Das heißt, die Echosteuervorrichtung wird einfach durch das Einstellen des anfänglichen Filterkoeffizienten auf null, betrieben, ohne im Voraus passende Parameter bereitzustellen, die erforderlich sind, um den an fänglichen adaptiven Filterkoeffizienten passend einzustellen.

Somit wird der adaptive Filterkoeffizient ohne Berücksichtigung der Umstände ei nes Videokonferenzsystems im Konferenzraum festgesetzt, so dass die bevor zugte Echosteuerung erst dann durchgeführt werden kann, wenn die Echosteuer vorrichtung eine Adaption vorgenommen hat.

Um das obige Problem zu lösen, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Echosteuervorrichtung und ein Steuerverfahren, das diese verwendet, bereitzustellen, um die anfängliche Adaption der Echosteuervorrichtung an die jeweiligen Parameter eines Konferenzraumes schnell und effektiv durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 2 in erfin dungsgemäßer Weise gelöst.

Vorzugsweise umfasst das Echosteuerverfahren weiterhin den Schritt des Spei cherns neuer Parameter, die während der Konferenz einige Zeit nach dem Beginn der Konferenz eingegeben werden, im Speicher, um die gespeicherten Parameter zu aktualisieren.

Die obige Aufgabe und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein allgemeines Videokonferenzsystem zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Echosteuerung der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Echosteuervorrichtung gemäß der vorlie genden Erfindung zeigt; und

Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Echosteuerverfahren zeigt, das die Echo steuervorrichtung der Fig. 3 verwendet.

In Fig. 3 umfasst eine Echosteuervorrichtung eines Videokonferenzsystems ge mäß der vorliegenden Erfindung eine Echosteuerung 30, eine Steuerung 32 und einen Speicher 34. Hier können die Steuerung 32 und der Speicher 34 durch ei nen Personalcomputer implementiert sein, und beim Speicher 34 kann es sich um eine Festplatte handeln. Der Speicher 34 speichert vorbestimmte Parameter, die zu den Verhältnissen eines Videokonferenzsystems eines Konferenzraumes pas sen, und die Steuerung 32 liest die im Speicher 34 gespeicherten Parameter und gibt die gelesenen Parameter an die Echosteuerung 30 aus, so daß ein anfängli cher adaptiver Filterkoeffizient durch die Echosteuerung 30 berechnet wird. Um den anfänglichen adaptiven Filterkoeffizient zu berechnen, der den aktuellen Ver hältnissen am ehesten entspricht, werden auch Parameter, die zu den aktuellen Verhältnissen des Konferenzraumes passen, von der Echosteuerung 30 an den Speicher 30 ausgegeben, nachdem seit Beginn der Konferenz eine vorbestimmte Zeit vergangen ist.

Unter Bezug auf Fig. 4 wird die Funktion der Echosteuervorrichtung der Fig. 3 be schrieben. Die Steuerung 32 liest das Eingangssignal Y des fernen Endes, das Eingangssignal S₀ des nahen Endes und das geschätzte Echosignal ê vom Spei cher 34, das den Verhältnissen des Videokonferenzsystems angepasst ist, und gibt die gelesenen Signale in die Echosteuerung 30 (Schritt 400). Die Echosteue rung 30 berechnet den anfänglichen adaptiven Filterkoeffizienten der Echosteue rung 30 unter Verwendung der Eingangssignale Y, S₀ und ê und führt die Echo steuerung gemäß dem berechneten anfänglichen adaptiven Filterkoeffizienten durch (Schritt 410). Wenn die Videokonferenz beginnt, berechnet die Echosteue rung 30 einen adaptiven Filterkoeffizienten unter Verwendung des Echosignals e, das das entfernte Eingangssignal Y ist, das vom entgegengesetzten Konferenz raum übertragen wird, des Eingangssignals S₀ des nahen Endes über das Mikro fon 10 des aktuellen Konferenzraumes, und des geschätzten Echosignals ê, das durch das adaptive Filter 23 aus dem Eingangssignal Y des fernen Endes gefiltert wird, und führt die Echosteuerung gemäß den wirklichen Verhältnissen der Konfe renz durch (Schritt 420). Hier wird die Echosteuerung durch Aktualisieren des a daptiven Filterkoeffizienten gemäß der Gleichung h(n + 1) = h(n) + α × Fehler(n) × Y durchgeführt, so dass nur das Eingangssignal S₀ des nahen Endes zum entge gengesetzten Konferenzraum übertragen wird. Nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist (Schritt 430) speichert die Steuerung 32 die aktuellen Signale Y, S₀ und ê, die vom entgegengesetzten Konferenzraum übertragen werden, im Spei cher 34, um den stärker genäherten anfänglichen adaptiven Filterkoeffizienten für die nächste Zeit zu berechnen (Schritt 440). Somit kann der passende Filterkoeffi zient, der zu den Verhältnissen des Videokonferenzsystems des Konferenzraumes passt, berechnet werden, so dass eine Konferenz ohne eine Echoerscheinung vom Beginn der Konferenz an erreicht werden kann.

Wie oben beschrieben wurde, werden in der Echosteuervorrichtung und im Ver fahren, das diese Vorrichtung verwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung Pa rameter, die zu den Verhältnissen eines Videokonferenzsystems eines Konferenz raumes passen, im Voraus in einem Speicher gespeichert, und der anfängliche adaptive Filterkoeffizient wird unter Verwendung der Parameter berechnet, um das Echoverhalten zu steuern. Im Ergebnis kann die Echosteuerung wirksam vom Be ginn der Videokonferenz an durchgeführt werden.

Claims

1. Echosteuervorrichtung in einem Videokonferenzsystem, in der ein Eingangssignal von einem Konferenzraum (S₀) zu einem entfernten Konferenzraum übermittelt wird, wobei ein Eingangssignal des entfernten Konferenzraums (Y) in der Echosteuervorrichtung zur Bestimmung eines geschätzten Echosignals (ê) verwendet wird, umfassend:
einen Speicher für das Speichern anfänglicher Parameter, die zu den Verhältnissen eines Videokonferenzsystems des Konferenzraums passen;
eine Echosteuerung für das Berechnen eines anfänglichen adaptiven Filterkoeffizienten unter Verwendung der im Speicher gespeicherten Parameter, und für das Aktualisieren des adaptiven Filterkoeffizienten unter Verwendung neuer Parameter, die während einer Konferenz eingegeben werden, um ein Echosignal zu entfernen; und
eine Steuerung für das Lesen der Parameter, die im Speicher gespeichert sind, um die Echosteuerung mit dem gelesenen Parameter zu versorgen, und für das Aktualisieren der anfänglich im Speicher gespeicherten Parameter durch die neuen Parameter, die in die Echosteuerung eingegeben werden,
gekennzeichnet dadurch, dass
die Parameter Werte für das Eingangssignal des Konferenzraums (S₀), das Eingangssignal des entfernten Konferenzraums (Y) und das geschätzte Echosignal (ê) enthalten.

2. Echosteuerverfahren in einem Videokonferenzsystem, in dem ein Eingangssignal von einem Konferenzraum (S₀) zu einem entfernten Konferenzraum übermittelt wird, wobei ein Eingangssignal des entfernten Konferenzraums (Y) in der Echosteuervorrichtung zur Bestimmung eines geschätzten Echosignals (ê) verwendet wird, mit folgenden Schritten:

a) Lesen von Parametern, die zu den Verhältnissen des Videokonferenzsystems in einem Konferenzraum passen, aus einem Speicher;
b) Berechnen eines anfänglichen adaptiven Filterkoeffizienten unter Verwendung der gelesenen Parameter, um das Echoverhalten zu steuern; und
c) Aktualisieren des anfänglichen adaptiven Filterkoeffizienten mit neuen Parametern, die während der Konferenz eingegeben werden, um kontinuierlich das Echoverhalten zu steuern,

gekennzeichnet dadurch, dass die gespeicherten Parameter Werte für das Eingangssignal des Konferenzraums (S₀), das Eingangssignal des entfernten Konferenzraums (Y) und das geschätzte Echosignal (ê) einschließen.

3. Echosteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei es weiter den Schritt des Speicherns neuer Parameter, die während der Konferenz nach einer vorbestimmten Zeit seit dem Beginn der Konferenz eingegeben werden, im Speicher umfasst, um die gespeicherten Parameter zu aktualisieren.