ES2333873T3 - Sistema y procedimiento para audio estereo mejorado. - Google Patents
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Abstract
Cancelador de eco de audio ajustado para proporcionar una señal de salida atenuada de eco a partir de una señal de entrada añadida de eco incluye audio de un extremo cercano además de audio de un extremo lejano, añadiendo una contribución de eco, comprendiendo un módulo que genera una primera señal de salida de módulo (5134), configurado por lo menos para implementar un primer modelo adaptativo (5121) de eco acústico, convergiendo para minimizar una parte mono de la contribución de eco en la primera señal de salida de módulo (5134) cuando se proporciona una estimación de eco mono y se resta la estimación de eco mono (5133) de la señal de entrada añadida de eco, creando la primera señal de salida de módulo (5134), y por lo menos un módulo que genera una segunda señal de salida (5136), configurado por lo menos para implementar un segundo modelo adaptativo (5129), que converge para minimizar una parte de audio de múltiples componentes de la contribución de eco en la segunda señal de salida del módulo (5136) cuando se proporciona una estimación de la parte de múltiples componentes (5138) desde la primera señal de salida del módulo (5134), creando la segunda señal de salida del módulo (5136), caracterizado por uno o más detectores de audio de múltiples componentes configurados para detectar si está presente audio de múltiples componentes en el audio del extremo alejado, y en el que el primer modelo adaptativo (5121) está configurado para suspender la convergencia cuando dicho uno con más detector de audio de múltiples componentes detecta substancialmente audio de múltiples componentes en el audio del extremo alejado, y un segundo modelo adaptativo (5129) está configurado para suspender la convergencia cuando dicho uno o más detector de audio de múltiples componentes no detecta substancialmente ningún audio de múltiples componentes en el audio del extremo alejado, o una unidad de procesamiento miscelánea (5122) que monitorizar el audio del extremo alejado y del extremo cercano configurada para atenuar la primera o la segunda señal de salida del módulo (5134, 5136) en eventos de presencia de audio del extremo alejado/extremo cercano de definidos que se activa cuando dicho uno o más detector de audio de múltiples componentes no detecta substancialmente ningún audio de múltiples componentes en el audio del extremo alejado.
Description
Sistema y procedimiento para audio estéreo
mejorado.
La presente invención se refiere a un sistema de
comunicación de audio y a un procedimiento con características
acústicas mejoradas, y particularmente a un sistema de conferencias
que incluye un sistema de cancelación de eco de audio mejorado.
En un ajuste de un sistema de conferencias
convencional que utiliza altavoces, se colocan dos o más unidades
de comunicación en sitios separados. Una señal transmitida desde un
sitio a otro sitio usando un sistema de conferencia experimenta
varios retrasos, incluyendo estos retrasos un retraso de transmisión
y un retraso de procesamiento. Para un sistema de conferencia de
video, el retraso de procesamiento de las señales de video es
considerablemente mayor que el retraso de procesamiento para las
señales de audio. Como las señales de video y audio se han de
presentar simultáneamente, en fase, se introduce a propósito un
retraso de sincronización de los labios a la señal de audio, en las
trayectorias de transmisión y recepción de la señal para compensar
el mayor retraso de la señal de video.
En un sistema de conferencia convencional, uno o
más micrófonos capturan una onda de sonido en un sitio A, y
transforma la onda sonora en una primera señal de audio. La primera
señal de audio se transmite a un sitio B, donde un juego de
televisión o un amplificador y altavoz, reproduce la onda sonora
original convirtiendo la primera señal de audio generada en el
sitio A en la onda sonora. La onda sonora producida en el sitio B
se captura parcialmente mediante el sistema de audio en el sitio B,
se convierte en una segunda señal de audio, y se transmite de
vuelta al sistema en el sitio A. Este problema de tener una onda
sonora capturada en un sitio, transmitida a otro sitio, y a
continuación transmitida de vuelta al sitio inicial se indica como
eco acústico. En su manifestación más severa, el eco acústico
podría provocar sonido de retroalimentación, cuando la ganancia de
bucle excede la unidad. El eco acústico también provoca que los
participantes en los sitios A y B se oigan a sí mismos, haciendo
difícil la conversación en el sistema de conferencia,
particularmente si hay retrasos en el ajuste del sistema, como es
común en sistemas de conferencia, especialmente debido al retraso
de sincronización de los labios citado anteriormente. El problema de
eco acústico se soluciona usualmente usando un cancelador de eco,
descrito a continuación.
"A hybrid mono/stereo acoustic echo
canceller" publicado en IEEE Transactions on Speech and Audio
Processing, vol. 6, nº. 5, septiembre 1998, páginas
468-475 por parte de Benesty J. et al.
describe un procedimiento para cancelación de eco donde se elimina
el contenido estéreo por encima de 1 kHz, mientras que se preserva
el contenido estéreo por debajo de 1 kHz. La motivación es que las
frecuencias por encima de 1 kHz contribuyen poco a la percepción
humana del estéreo. Se puede usar un cancelador de eco mono por
encima de 1 kHz. Por debajo de 1 kHz, se añaden componentes no
lineales al canal izquierdo y derecho para descorrelacionar el canal
izquierdo y derecho, y así reducir el problema de no unicidad. El
inconveniente de este procedimiento comparado con la presente
invención es la percepción menos estéreo debido al mono por encima
de 1 kHz y al audio por debajo de 1 kHz se distor-
sionan.
sionan.
La figura 1 es una vista conjunta de un sistema
de conferencia de video. Este sistema está distribuido en dos
sitios, A y B. Como para el ajuste del sistema de conferencia, un
módulo de conferencia de video se puede distribuir en más de dos
sitios y el ajuste del sistema de conferencia es funcional cuando
solamente un sitio tiene un altavoz. El módulo de video tiene en el
sitio A un sistema de captura de video 1141 que captura una imagen
de video y un subsistema de video 1150 que codifica la imagen de
video. En paralelo, se captura una onda de sonido mediante un
sistema de captura de audio 1111 y un subsistema de audio 1130
codifica la onda sonora en la señal acústica. Debido a los retrasos
de procesamiento en el sistema de codificación de video, el sistema
de control 1160 introduce retrasos adicionales en la señal de audio
mediante el uso de un retraso de sincronización de los labios 1163
para conseguir la sincronización entre las señales de video y
audio. Las señales de video y audio se mezclan juntas en un
multiplexor 1161 y la señal resultante, la señal de
audio-video se envía a través del canal de
transmisión 1300 al sitio B. Se inserta un retraso de sincronización
de los labios adicional 1262 en el sitio B. Además, la señal de
audio presentada mediante el dispositivo de presentación de audio
1221 se materializa como una onda sonora en el sitio B. Parte de la
onda sonora presentada en el sitio B llega al dispositivo de
captura de audio 1211 como una onda sonora directa o como una onda
sonora reflejada. La captura del sonido en el sitio B y la
transmisión de este sonido de vuelta al sitio A, junto con los
retrasos asociados, forman el eco. La suma de todos los retrasos
descritos es considerable y, por lo tanto, los requerimientos de
calidad para un cancelador de eco en el sistema de conferencia de
video son particularmente altos.
La figura 2 muestra un ejemplo de un subsistema
cancelador de eco acústico, que puede ser una parte del sistema de
audio en el sistema de conferencia del video de la figura 1. Por lo
menos uno de los sitios participantes tiene el subsistema
cancelador de eco acústico para reducir el eco en el sistema de
comunicación. El subsistema cancelador de eco acústico 2100 es un
modelo de banda completa de un cancelador de eco acústico digital.
Un modelo de banda completa procesa una banda de audio completa (por
ejemplo, de hasta 20 kHz; para las conferencias de video, la banda
es típicamente de hasta 7 kHz, en conferencias de audio la banda es
de hasta 3,4 kHz) de las señales de audio directamente.
Tal como ya se ha mencionado, la compensación
del eco acústico se consigue normalmente mediante un cancelador de
eco acústico. El cancelador eco acústico es un dispositivo
individual una parte integrada, en este caso, del sistema de
comunicación. El cancelador de eco acústico transforma la señal
acústica transmitida desde el sitio A al sitio B, por ejemplo,
usando un modelo matemático lineal/no lineal y a continuación resta
la señal acústica modulada matemáticamente de la señal acústica
transmitida desde el sitio B al sitio A. En más detalle, con
referencia por ejemplo al subsistema cancelador de eco acústico 2100
en el sitio B, el cancelador de eco acústico pasa la primera señal
acústica 2131 desde el sitio A través de un moderador matemático del
sistema acústico 2121, calcula una estimación 2133 de la señal de
eco, resta la señal de eco estimada de la segunda señal de audio
2132 capturada en el sitio B, y transmite de vuelta la segunda señal
de audio 2135, menos el eco estimado al sitio A. El subsistema
cancelador de eco de la figura 2 también incluye un error de
estimación, es decir, una diferencia entre el eco estimado y el eco
real, para actualizar o adaptar el modelo matemático a un ruido de
fondo y cambios del ambiente, en una posición donde el sonido se
captura mediante el dispositivo capturador de audio.
El modelo del sistema acústico 2121 utilizado en
la mayoría de los canceladores de eco es un filtro FIR (respuesta
de impulso finito), que aproxima la función de transferencia del
sonido directo y la mayoría de las reflexiones en la habitación. Un
modelo de banda completa del sistema acústico 2121 es relativamente
complejo y requiere potencia de procesamiento, y se prefiere
normalmente alternativas a los modelos de banda completa.
Una manera de reducir los requerimientos de
potencia de procesamiento en un cancelador de eco es introducir es
procesamiento de sub-banda, es decir, es la señal se
divide en bandas con un ancho de banda menos, que se pueden
representar utilizando una frecuencia de muestreo menor. Un ejemplo
de este sistema se muestra en la figura 3. Las señales del altavoz
y del micrófono se dividen mediante el filtro de análisis en
sub-bandas, representando cada una un rango menor
de frecuencias del altavoz y los micrófonos originales,
respectivamente. La cancelación de eco similar y otro procesamiento
se realizan en cada sub-banda, antes de que todas
las bandas del micrófono modificado según han juntas para formar la
señal de banda completa, mediante el filtro de sintetización.
En algunos casos, puede ser conveniente combinar
procesamiento de sub-banda y banda completa. Algunos
sub-algoritmos se pueden realizar tanto en banda
completa, en sub-bandas, o una combinación.
El componente principal de un cancelador de eco
es el modelo acústico ya mencionado (implementado más comúnmente
mediante un filtro FIR). El modelo acústico intenta imitar la
función de transferencia de la señal del extremo alejado desde el
altavoz al micrófono. Este modelo adaptativo se actualiza mediante
un algoritmo de búsqueda de gradiente. El algoritmo intenta
minimizar una función de error, que es la potencia de la señal
después de restar la estimación de eco. Para un cancelador de eco,
esta solución funciona, es una solución uniforme y única.
Sin embargo, en comunicaciones de alta calidad,
es a menudo deseable transmitir y presentar audio multicanal de
alta calidad, por ejemplo, audio estéreo. El audio estéreo incluye
señales de audio de dos canales separados que representan diferente
audio espacial a partir de de una cierta composición de sonido. La
carga de los canales en cada altavoz respectivo crea una
reproducción de audio más fiable, ya que los oyentes percibirán una
diferencia espacial entre las fuentes de audio desde las cuales se
crea la composición de sonido.
La señal que se reproduce en un altavoz difiere
de la señal presentada en el otro altavoz. Así, para un cancelador
de eco estéreo (o multicanal), la función de transferencia de cada
altavoz respectivo al micrófono necesita ser compensada. Esta es
una situación algo diferente comparada con la cancelación de eco de
audio mono, ya que hay dos señales diferentes pero correlacionadas
para compensar.
Además, la correlación de los diferentes canales
tiende a ser significativa. Esto provoca que los algoritmos de
búsqueda de gradiente normal sufran. Expresada matemáticamente, la
correlación introduce varias soluciones mínimas falsas a la función
de error. Esto se describe en Steven L. Gat y Jacob Benesty
"Acoustic signal processing for telecommunication", Boston:
Kluwer Academic Publishers, 2000. El problema fundamental es que
cuando los canales múltiples llevan señales relacionadas
linealmente, la solución de la función normal correspondiente a la
función de rol solucionada mediante el algoritmo adaptativo es
singular. Esto implica que no hay una solución única a la ecuación,
sino un número infinito de soluciones, y puede mostrar que todas,
pero la verdadera, dependa de las respuestas de los impulsos de la
habitación de transmisión (en este contexto, la habitación de
transmisión también puede incluir una habitación de transmisión
sintetizada como, por ejemplo, material programado o registrado
retransmitido en el lado del extremo alejado). El algoritmo de
búsqueda de gradiente puede quedar entonces atrapado en un mínimo
que no es necesariamente la solución mínima verdadera.
Otra manera común de expresar este problema de
adaptación del cancelador de eco estéreo es que es difícil de
distinguir entre un cambio de respuesta de habitación y un
"movimiento" de audio en la imagen estéreo. Por ejemplo, el
modelo acústico tiene que volver a converger si un hablante empieza
hablar de una posición diferente en el lado del extremo alejado. No
hay ningún algoritmo adaptativo que pueda controlar este cambio de
manera suficientemente rápida, el cancelador de eco uno en el caso
del multicanal no produce un rendimiento satisfactorio.
Una aproximación típica para superar el problema
de soluciones mínimas falsas citadas anteriormente se muestra en la
figura 4. Comparado con el caso mono, el filtro de análisis se
ubica, dividiendo la señal del altavoz derecho e izquierdo en
sub-bandas. El modelo acústico se divide en dos
modelos (por sub-banda), uno para la función de
transferencia del canal derecho y uno para la función de
transferencia del canal izquierdo.
Para superar las soluciones mínimas falsas
introducidas mediante la correlación entre las señales del canal
izquierdo y derecho, se introduce un algoritmo de descorrelación.
Esta descorrelación hace posible la actualización correcta de los
modelos acústicos. Sin embargo, la técnica de descorrelación también
modifica las señales que se presentan en los altavoces. Aunque
podrían ser aceptables las técnicas de modificación que preservan
la calidad, las técnicas descorrelación según la técnica anterior
distorsionan severamente el audio.
Por lo tanto, estas técnicas pueden solucionar
el problema de eco estéreo, pero no proporcionan la calidad
necesaria del audio.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un sistema que minimice el eco de audio cuando está
presente el estéreo.
En particular, la presente invención describe un
cancelador de eco de audio ajustado para proporcionar una señal de
salida de eco atenúa la a partir de una señal de entrada añadida de
eco que incluye audio de un extremo cercano además de audio de un
extremo alejado, añadiendo una contribución de eco, que comprende
un módulo que genera una primera señal de salida del módulo (5134),
configurada por lo menos para implementar un primer modelo
adaptativo (5121) de eco acústico, converger para minimizar una
parte mono de la contribución de eco en la primera señal de salida
del módulo (5134) cuando se proporciona una estimación de eco mono
(5133) y restar la estimación de eco mono (5133) de la señal de
entrada añadida de eco creando la primera señal de salida del
módulo (5134), en el que el cancelador de eco de audio también
incluye uno o más detectores de audio de múltiples componentes
configurados para detectar si está presente audio de múltiples
componentes en el audio del extremo alejado, y en el que el primer
modelo adaptativo (5121) está configurado para suspender la
convergencia cuando dichos uno o más detectores de audio de
múltiples componentes detecta sustancialmente audio de múltiples
componentes en el audio del extremo alejado, y un segundo modelo
adaptativo (5129) está configurado para suspender la convergencia
cuando dichos uno o más detectores de audio de múltiples componentes
no detecta sustancialmente audio de múltiples componentes en el
audio del extremo alejado, o una unidad de procesamiento miscelánea
(5122) que monitorizar el audio del extremo alejado y el extremo
cercano configurado para atenuar la primera o la segunda señal de
salida del módulo (5134, 5136) en caso de que en la presencia de
eventos de audio del extremo alejado/extremo cercano predefinidos se
pide cuando dichos uno o más detectores de audio de múltiples
componentes no detecta sustancialmente audio de múltiples
componentes en el audio del extremo alejado.
Para hacer que la invención puede entenderse más
fácilmente, la descripción que sigue se referirá a los dibujos
adjuntos.
La figura 1 es un diagrama de bloques detallado
de un ajuste de un sistema de conferencia convencional;
La figura 2 es una vista más cercana de un
subsistema cancelador de eco acústico;
La figura 3 es un diagrama de bloques del
correspondiente subsistema cancelador de eco implementado con
procesamiento de sub-banda;
La figura 4 es un diagrama de bloques de un
sistema cancelador de eco estéreo según la técnica anterior;
La figura 5 es un diagrama de bloques de una
realización de la presente invención;
La figura 6 una vista más cercana de una unidad
de colapso estéreo controlada con frecuencia independiente;
La figura 7 es una vista más cercana de una
versión dependiente de la frecuencia general de la unidad de colapso
controlada.
A continuación, la presente invención se
describirá mediante la descripción de una realización preferida, y
con referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, incluso si la
realización específica se describe en conexión con conferencia de
video y sonido estéreo, los expertos en la materia se darán cuenta
de otras aplicaciones y modificaciones dentro del alcance de la
invención, tal como se define en la reivindicación independiente
adjunta. En particular, los principios de la invención también se
podrían utilizar en conexión con otros tipos de conferencias, y que
es útil para canales de audio múltiples. Además, debe indicarse
incluso si las técnicas descritas a continuación se localizan
principalmente en el caso de sub-bandas, también se
puede utilizar para banda completa. En un cancelador de banda
completa, se omiten los filtros de análisis y sintetización. El
procesamiento en el interior de las líneas de trazos de las figuras
se realiza en las señales de audio de banda completa.
La presente invención se basa en el hecho de que
diferentes canales de una señal de audio estéreo están muy
relacionados y que la rareza del sonido estéreo está presente en
todo momento. Normalmente, solamente una pequeña parte de las
señales de los respectivos canales difieren entre sí, en una
situación de conferencia típica, pueden pasar largos periodos de
tiempo en los cuales solamente está presente audio mono. La
invención también utiliza el hecho de que es necesariamente
requerido proporcionar una cancelación de eco completa en todo
momento durante una conferencia convencional. Por ejemplo, en los
intervalos de tiempo de silencio del altavoz, no hay ningún eco en
absoluto. Además, en conexión con la presentación de sonido de
CDs/DVDs, etc., están presentes señales estéreo, pero estas son más
una comunicación de una vía, reduciendo la necesidad de una
cancelación de eco dúplex completa. Además, un dispositivo que
reproduce material del programa (a diferencia de una persona) no se
confunde con eco residual ocasional. Además, en el caso de material
del programa, la mayoría del tiempo tendrá solamente audio
mono.
Así, como lo señala en su mayoría del tiempo es
mono, la presente invención describe una estructura de cancelador
de eco mono/estéreo híbrida. Una realización de la invención se
muestra en la figura 5. Debe indicarse que muchas subpartes de esta
figura pueden ser opcionales; la unidad de colapso de estéreo
controlada, el filtro en análisis del altavoz
derecho-izquierdo y el detector estéreo de banda
completa o sub-banda (pero no los dos). Otras
subpartes se pueden manipular de una manera algo diferente, por
ejemplo moviendo la subparte del dominio de banda completa al
dominio de sub-banda o viceversa. Estas
simplificaciones y cambios también se explican en la siguiente
descripción de los diferentes componentes incluidos en la
realización de la presente invención mostrada en la figura 5.
Según la invención, las señales de banda
completa exterior del altavoz izquierdo y derecho se convierten en
una representación de banda completa R+L y R- L, mediante una unidad
de adición y una unidad la resta, respectivamente. La señal R+L de
banda completa representa entonces la parte mona de la señal de
audio, mientras que la señal R-L de banda completa
representa la imagen estéreo. Así, para situaciones donde solamente
están presentes señales mono, R-L es igual a
cero.
Las dos señales se dividen en señales de
sub-banda; la señal de banda completa R+L se divide
en señales de sub-banda R+L usando el filtro de
análisis R+L del altavoz 5125, mientras que la señal de banda
completa R-L se divide en señales de
sub-banda R-L usando el filtro
análisis R-L del altavoz 5126.
Una manera alternativa de calcular la señal R+L
de sub-banda y la señal de sub-banda
R-L es analizar las señales R y L individualmente,
y a continuación realizar la adición o resta en las señales de
sub-banda.
La señal de banda completa del micrófono (del
ADC/micrófono) se divide en una señal de sub-banda
el micrófono mediante el filtro de análisis del micrófono 5151.
El cancelador de eco según la presente invención
también está provisto de por lo menos un detector estéreo. Tal como
se muestra en la figura 5, las señales R+L y R-L se
suministran en estos detectores estéreo. La detección del estéreo
se podrá realizar en cualquier (o las dos) banda completa,
utilizando las señales de banda completa R+L y R-L
y el detector estéreo de banda completa, o en
sub-banda, usando las señales de
sub-banda R+L y R-L y el detector
estéreo de sub-banda. Mediante el uso del detector
estéreo de sub-banda, se pueden realizar decisiones
individuales para diferentes frecuencias. Por lo tanto, un detector
de sub-banda puede funcionar mejor, sin embargo con
una complejidad computacional aumentada (pero no mayor).
Varias técnicas utilizar para detectar estéreo,
es decir, calcular una medición del detector estéreo (SDM). Una
aproximación es calcular la relación de la potencia de la señal
R-L dividida por la potencia de la señal R+L:
El estéreo se puede detectar asumiendo que SDM
es igual a cero para una señal mono verdadera, y mayor que cero
para una señal estéreo.
La potencia en el momento i se puede calcular
sobre una serie de N muestras:
Alternativamente, la potencia en el momento i se
puede calcular utilizando una estructura de retroalimentación,
actualizándose en cada nueva muestra. A es una constante pequeña
positiva, representa la velocidad de actualización, y dependerá de
la frecuencia de muestreo:
\vskip1.000000\baselineskip
Una aproximación alternativa para implementar
los detectores estéreo es calcular la correlación transversal (en
retraso 0) entre la señal R-L y la señal R+L,
normalizada con la potencia de la señal R+L:
\vskip1.000000\baselineskip
Este SDM también es igual a 0 para una señal
mono, y aumenta por encima de cero a los introducen componentes
estéreo.
Otra vez, tanto el denominador como el numerador
se pueden calcular sobre una serie de muestras, usando una
estructura de retroalimentación. El denominador se puede calcular
como en la primera alternativa, mientras que las fórmulas para el
numerador serán:
El caso de las series de muestras:
\vskip1.000000\baselineskip
El caso de retroalimentación:
\vskip1.000000\baselineskip
Otra alternativa para implementar el detector
estéreo es calcular la relación de la correlación transversal entre
la señal R y L, y la potencia de la señal R+L:
\vskip1.000000\baselineskip
Este SDM es igual a 0,25 para el caso mono, y
disminuir una con un elemento de aumento de estéreo. R_{R,L} se
puede calcular usando una serie de muestras o una estructura de
retroalimentación usando las mismas fórmulas que para la última
alternativa.
\newpage
El caso de serie de muestras:
El caso de retroalimentación:
Estas expresiones se adecuan mejor en el caso
donde las señales R y L se presentan directamente como por ejemplo,
el caso donde R y L se analizan individualmente. En cualquier caso,
R y L se pueden recalcular siempre a partir de R+L y
R-L.
Una última aproximación es calcular la medición
del detector estéreo como la relación de la correlación transversal
entre la señal R y L, y la potencia de R más la potencia de L:
Este SDM es igual a 0,5 en el caso de mono, y
disminuirá al aumentar el elemento de estéreo. P_{R,L} SE puede
calcular usando una serie de muestras una estructura de
retroalimentación, utilizando la misma expresión que para la
primera alternativa de implementación del detector estéreo:
En el caso de la serie de muestras:
En el caso de retroalimentación:
Estas expresiones también se adecuan mejor en el
caso donde las señales R y L se presentan directamente, por
ejemplo, en el caso donde R y L se analizan individualmente.
Los detectores estéreo descritos anteriormente
se utilizan para controlar el compensador de eco mono 5121. El
compensador comprende un modelo acústico utilizado en canceladores
de eco mono estándar, implementados normalmente con un filtro FIR
por sub-banda. Sin embargo, a diferencia de los
canceladores de eco mono estándar, la entrada son las señales de
sub-banda R+L del altavoz. El modelo sectorizó
utilizando técnicas de actualización estándar bien conocidas para
la cancelación de eco mono, por ejemplo LMS, NLMS, APA, RLS, etc.,
utilizando el bucle de actualización del modelo y la búsqueda de
gradiente para conseguir el mínimo de la función de error. En este
contexto, también hay una gran excepción relativa al compensador de
eco convencional. La adaptación del modelo acústico se congela
siempre que el detector estéreo detecta cualquier cosa más que una
señal mono verdadera, o muy próxima a una señal mono verdadera,
asumiendo que la adaptación ha estado en progreso durante un
periodo de tiempo suficiente para estabilizarse en un estado óptimo
(para eco mono). Así, en el momento con los introduce el sonido
estéreo, las soluciones mínimas falsas en la búsqueda de gradiente
no estarán presentes, y el filtro no quedará "atrapado" en una
de las mismas.
Por lo tanto, los detectores estéreo evitan que
el compensador de eco mono quede atrapado en una solución mínima
falsa introducida en la función de error cuando el estéreo está
presente, y la parte mundo de la señal de eco todavía se puede
cancelar. Sin embargo, la imagen estéreo de la señal de eco está
todavía presente. Esto se podría eliminar/atenuar de diferentes
maneras. Una alternativa, tal como se muestra en la figura 5 es
suplementar el compensador de eco mono con un compensador de eco
estéreo 5129.
La entrada al compensador de eco estéreo 5129
son las señales de sub- banda R-L del altavoz,
además el compensador comprende el mismo modelo que para el
compensador de eco mono 5121. El modelo se actualiza utilizando
técnicas de adaptación estándar. Sin embargo, esta adaptación
solamente es posible cuando se detecta una fuerte señal estéreo
mediante los detectores estéreo. Como las partes monos de la señal
ya se han eliminado con el compensador R+L, solamente estarán
presentes señales mono menores en la señal de retroalimentación,
permitiendo la convergencia del compensador R-L.
Basado en la asunción de que las señales somos
la mayoría del tiempo, y que el rendimiento del cancelador de eco
en situaciones estéreo no es crítico, se puede omitir el compensador
de imagen estéreo. Esto reduce mucho la complejidad computacional
de todo el sistema, ya que el modelo R-L no necesita
calcularse o actualizarse. Si el sistema se basa solamente en un
detector estéreo de banda completa, el filtro de análisis
R-L del altavoz y los detectores de estéreo de
sub-banda también se pueden omitir, ahorrando
también complejidad computacional.
Como sustituto complemento del compensador de
eco de imagen estéreo, se realizan algunos ajustes a la unidad de
procesamiento de sub-banda miscelánea 5122 comparado
con el cancelador de eco mono convencional. Este bloque elimina el
eco residual de la señal del micrófono mediante la introducción de
una atenuación, y a menudo se indica como procesamiento no lineal
(NLP). La dirección del habla se decide (habla del extremo cercano,
habla del extremo alejado o ambas), a partir de las señales del
altavoz y la señal del micrófono.
Hay tres situaciones principales en la que
preferiblemente debe utilizarse este procesador no lineal:
1. Conversación simple, señal del micrófono
(extremo cercano) activa, sin señal de altavoz (extremo alejado), o
sin señales: El NLP pasa la señal sin cambios.
2. Conversación simple, señal del altavoz
activa, sin conversación del extremo cercano: El NLP atenúa mucho
la señal, para eliminar el eco residual.
3. Conversación doble, altavoz activo y
conversación activo del extremo cercano: El NLP cambia la señal sin
cambios, o la atenúa de manera marginal, ya que el eco residual está
enmascarado por la señal del micrófono/extremo cercano.
El procesador no lineal a menudo trabaja sobre
sub-bandas, por lo tanto, el NLP puede seleccionar
una de las tres acciones anteriores para una
sub-banda, y otra para otras
sub-bandas.
En canceladores de eco mono, el NLP elimina el
eco residual. Sin embargo, en situaciones estéreo, si se omite o no
es suficiente el compensador de imagen estéreo (5129), el NLP
también tiene que eliminar el eco estéreo. Esto no altera el
comportamiento de la primera y la segunda situaciones, pero la
tercera situación debe tratarse preferiblemente de manera
diferente, introduciendo dos sub-situaciones:
3a. Conversación doble, los dos micrófonos y el
altavoz están activos, no se detecta señal estéreo: El NLP pasa la
señal sin cambios, o la atenúa de manera marginal, ya que el eco
residual está enmascarado por la señal del micrófono/extremo
cercano, y porque no hay señal de eco estéreo.
3b. Conversación doble, los dos micrófonos y el
altavoz están activos, señal estéreo detectada: El eco residual
(señal de bajo nivel) se enmascara mediante la señal del micrófono
(extremo cercano). La señal de eco estéreo (o la señal de eco
estéreo residual del compensador de estéreo está presente y funciona
correctamente) debe eliminarse o aceptarse (si solamente está
presente eco residual la aceptación es la elección preferida), bajo
esta elección, que es una elección redefinida, la señal pasa sin
cambios, es decir, el eco estéreo se acepta, o se atenúa, es decir,
se acepta la llamada conmutación de voz. Basado en el nivel de
estéreo, se puede seleccionar una situación entre el paso completo
de la señal y la atenuación completa, afectando bajos niveles de eco
estéreo y conmutación de voz moderada.
La situación descrita en 3b anterior, introduce
uno de dos inconvenientes: la presencia de eco estéreo por la
conmutación de voz o una combinación limitada/moderada de ambos. El
eco es serio se experimenta como eco aumentado, y la conmutación de
voz tiene una comunicación dúplex media (disminuyendo la parte
contraria del sonido cuando se habla).
En una realización alternativa de la presente
intención, se introduce una unidad de colapso estéreo 5161 para
compensar estos inconvenientes. El propósito de la unidad de colapso
estéreo 5161 es llevar la situación de estéreo a mono, siempre que
se detecte una doble conversación, alternativamente, con los detecta
la señal del extremo cercano.
Otra función de la unidad de colapso estéreo
5161 podría ser colapsar la imagen estéreo hasta que el compensador
de mono alcanza el primer estado de convergencia, permitiendo que se
adapte incluso cuando se presentan señales de alto nivel de
estéreo. Además, colapsará la imagen es serio después de que se
produzca un gran cambio en la respuesta de la habitación hasta que
se haya vuelto a converger al compensador de mono.
La figura 6 muestra en más detalle la unidad de
colapso estéreo. En una situación normal, durante la situación 1 y
2 anterior, la ganancia de colapso g es cero y no altera la señal
izquierda o derecha. Sea cual sea la situación 3 a o 3b detectada,
la ganancia aumenta gradualmente hasta 0,5, eliminando o colapsando
la imagen estéreo. En la situación 3a, como la señal es mono, no
tiene efecto. Sin embargo, en la situación 3b, el colapso lleva el
sistema a la situación 3a, donde no está presente eco estéreo, y
solamente debe manejarse eco residual mediante la unidad de
procesador no lineal. Cuando ya no es necesario el colapso, cuando
las situaciones 1 ó 2 se detectan, alternativamente, cuando no está
presente conversación en el extremo cercano, la ganancia de colapso
disminuye gradualmente a 0, para estar lista para nuevas situaciones
con la señal estéreo. La unidad de colapso estéreo en efecto
completo (g = 0,5) simplemente añade las respectivas señales de los
canales de la izquierda y de la derecha, y envía el resultado a los
dos canales.
Por supuesto, esta unidad de colapso reduce la
imagen estéreo en situaciones de conversación doble, pero estas
situaciones, se presentan múltiples fuentes de audio, que enmascaran
por lo menos parcialmente la pérdida de estéreo.
La figura 7 muestra una unidad de colapso
estéreo generalizada. La ganancia de colapso g se reemplaza con el
filtro de colapso estéreo H. Estas unidades generalizadas permiten
colapsos diferentes en diferentes bandas de frecuencia, si se
detectan diferentes estados en las diferentes
sub-bandas.
La figura 7 también permite técnicas de colapso
más estáticas, es decir, para colapsar siempre bandas de frecuencia
que no son críticas para la percepción subjetiva de la imagen
estéreo, mientras que las bandas críticas se colapsan de manera
dinámica.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
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Claims (19)
1. Cancelador de eco de audio ajustado para
proporcionar una señal de salida atenuada de eco a partir de una
señal de entrada añadida de eco incluye audio de un extremo cercano
además de audio de un extremo lejano, añadiendo una contribución de
eco, comprendiendo
un módulo que genera una primera señal de salida
de módulo (5134), configurado por lo menos para implementar un
primer modelo adaptativo (5121) de eco acústico, convergiendo para
minimizar una parte mono de la contribución de eco en la primera
señal de salida de módulo (5134) cuando se proporciona una
estimación de eco mono y se resta la estimación de eco mono (5133)
de la señal de entrada añadida de eco, creando la primera señal de
salida de módulo (5134),
y por lo menos un módulo que genera una segunda
señal de salida (5136), configurado por lo menos para implementar
un segundo modelo adaptativo (5129), que converge para minimizar una
parte de audio de múltiples componentes de la contribución de eco
en la segunda señal de salida del módulo (5136) cuando se
proporciona una estimación de la parte de múltiples componentes
(5138) desde la primera señal de salida del módulo (5134), creando
la segunda señal de salida del módulo (5136),
caracterizado por
uno o más detectores de audio de múltiples
componentes configurados para detectar si está presente audio de
múltiples componentes en el audio del extremo alejado, y en el
que
el primer modelo adaptativo (5121) está
configurado para suspender la convergencia cuando dicho uno con más
detector de audio de múltiples componentes detecta substancialmente
audio de múltiples componentes en el audio del extremo alejado,
y
un segundo modelo adaptativo (5129) está
configurado para suspender la convergencia cuando dicho uno o más
detector de audio de múltiples componentes no detecta
substancialmente ningún audio de múltiples componentes en el audio
del extremo alejado, o
una unidad de procesamiento miscelánea (5122)
que monitorizar el audio del extremo alejado y del extremo cercano
configurada para atenuar la primera o la segunda señal de salida del
módulo (5134, 5136) en eventos de presencia de audio del extremo
alejado/extremo cercano de definidos que se activa cuando dicho uno
o más detector de audio de múltiples componentes no detecta
substancialmente ningún audio de múltiples componentes en el audio
del extremo alejado.
2. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho uno
o más detector de múltiples componentes es uno o más detector
estéreo que tiene como entrada un canal de audio izquierdo (L) y
uno derecho (R) que transmiten el audio del extremo alejado, en el
que el detector o detectores estéreo están configurados para
detectar estéreo en el audio del extremo alejado.
3. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el
detector o detectores estéreo están configurados para detectar
estéreo cuando una relación de potencia entre R-L y
R+L es mayor de cero.
4. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el
detector o detectores estéreo están configurados para detectar
estéreo cuando una correlación transversal entre R-L
y R+L normalizada con la potencia de R+L es mayor de cero.
5. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el
detector o detectores estéreo están configurados para detectar
estéreo cuando una correlación transversal entre R y L normalizada
con la potencia de R+L es menor de 0,25.
6. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el
detector o detectores estéreo están configurados para detectar
estéreo cuando una correlación transversal entre R y L normalizada
con la potencia de R más la potencia de L es menor de 0,5.
7. Cancelador de eco de audio según una de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por el hecho de que
dicho segundo modelo adaptativo (5129) está configurado para
converger para minimizar una parte estéreo de la contribución del
eco en la señal de salida del módulo cuando se proporciona una
estimación de eco estéreo (5138), y para arrestar la estimación
dedicó estéreo (5138) de la primera señal de salida del módulo
(5134), creando una segunda señal de salida del módulo (5136).
8. Cancelador de eco de audio según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por el hecho de que el
primer modelo adaptativo (5121) deriva la estimación de eco mono
(5133) basada en la suma de R y L, y el segundo modelo adaptativo
(5129) deriva la estimación eco estéreo (5138) a partir de una
diferencia entre R y L.
9. Cancelador de eco de audio según las
reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por el hecho de que
dicha unidad de procesamiento miscelánea (5122) también está
configurada para
atenuar substancialmente la primera (5134) o la
segunda (5136) señal de salida del módulo solamente cuando está
presente audio del extremo alejado,
pasar la primera (5134) o la segunda (5136)
señal de salida del módulo sin cambios solamente cuando está
presente audio del extremo cercano.
10. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que es si
está presente audio del extremo alejado y audio del extremo
cercano, la unidad de procesamiento miscelánea (5122) está
configurada para
pasar la primera (5134) o la segunda (5136)
señal de salida del módulo sin cambios o atenuada de manera marginal
cuando no se detecta exterior en el audio del extremo alejado
mediante uno o más detectores estéreo,
pasar o atenuar la primera (5134) o la segunda
(5136) señal de salida del módulo substancialmente o de manera
marginal según una elección predefinida, y/o dependiente de si está
presente la cancelación de eco estéreo, cuando se detecta estéreo
en el audio del extremo alejado mediante uno o más detectores
estéreo.
11. Cancelador de eco de audio según una de las
reivindicaciones 2 a 10, caracterizado por
un primer filtro de análisis (5151) configurado
para dividir la frecuencia en por lo menos una parte de la señal de
entrada añadida de eco en una serie de sub- señales de entrada
añadida de eco, se haga una procesada mediante respectivas
versiones de sub-módulos de dicho modelo,
un segundo filtro de análisis (5125) configurado
para dividir la frecuencia de por lo menos una parte de la suma de
L y R a una serie de sub-sumas de L y R procesadas
mediante respectivas versiones de sub-módulos de
dicho modelo, y/o respectivas versiones de subunidades de
procesamiento misceláneas de dicha unidad de procesamiento
miscelánea,
un filtro de síntesis (5127) configurado para
unir las salidas de la respectivas versiones de
sub-módulos por la respectivas versiones de
subunidades de procesamiento misceláneas.
12. Cancelador de eco de audio según la
reivindicación 11, caracterizado por
un tercer filtro de análisis (516) configurado
para dividir la frecuencia de por lo menos una parte de la
diferencia de L y R en una serie de subdiferencias de L y R
procesadas mediante las respectivas versiones de submódulos de
dicho modelo, las respectivas versiones de subdetectores estéreo de
dicho uno o más detectores estéreo y/o la respectivas versiones de
subunidades de procesamiento misceláneas respectivas de dicha unidad
de procesamiento misceláneas,
y porque la respectivas versiones de
subdetectores estéreo de dicho uno o más detectores estéreo procesan
dicha pluralidad de subsumas de L y R.
13. Cancelador de eco de audio según una de las
reivindicaciones 2 a 12, caracterizado por
una unidad de colapso estéreo (5161) configurado
para eliminar el estéreo del audio del extremo alejado cuando está
presente audio del extremo alejado y audio del extremo cercano.
14. Procedimiento para proporcionar una señal de
salida atenuada de eco a partir de una señal de entrada añadida de
eco que incluye audio del extremo cercano además de audio del
extremo alejado, añadiendo una contribución de eco en un sistema de
cancelación de eco de audio que comprende un módulo que genera una
primera señal de salida del módulo (5134), configurado por lo menos
para implementar un primer modelo adaptativo (5121) de eco
acústico, convergiendo para minimizar una parte mono de la
contribución de eco en la señal de salida del módulo cuando se
proporciona una estimación de eco mono (5133) y se resta la
estimación de eco mono (5133) de la señal de entrada añadida de
eco, creando la primera señal de salida del módulo (5134) y por lo
menos un módulo que genera una segunda señal de salida (5136),
configurado por lo menos para implementar un segundo modelo
adaptativo (5129), convergiendo para minimizar una parte de audio de
múltiples componentes de la contribución de eco en la segunda señal
de salida del módulo (5136) cuanto se proporciona un estimación de
una parte de múltiples componentes (5138) y se resta la estimación
de la parte de múltiples componentes (5138) de la primera señal de
salida del módulo (6134), creando la segunda señal de salida del
módulo (5136),
caracterizado por las etapas de:
monitorizar si está presente audio de múltiples
componentes en el audio del extremo alejado,
suspender para converger el primer modelo
adaptativo (5121) cuando se detecta un audio de múltiples
componentes substancial en el audio del extremo alejado, y
cuando no se detecta sustancialmente ningún
audio de múltiples componentes en el audio del extremo alejado,
suspender para converger un segundo modelo
adaptativo (5129), o
activa una unidad de procesamiento miscelánea
(5122) que monitorizar el audio del extremo alejado y del extremo
cercano configurada para atenuar una segunda señal de salida del
módulo (5136) en eventos de presencia de audio del extremo
alejado/extremo cercano predefinidos.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado por el hecho de que el audio del extremo
alejado se transmite mediante un canal de audio izquierdo (L) y uno
derecho (R), y dicho audio de múltiples componentes es estéreo.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que dicho segundo modelo
adaptativo (5129) se converge para minimizar una parte estéreo de
la contribución de eco en la señal de salida del módulo cuando se
proporciona una estimación de eco estéreo (5138), y restando la
estimación de eco estéreo (5138) de la señal de salida del módulo,
creando una segunda señal de salida del módulo (5136).
17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó
16, caracterizado por las siguientes etapas adicionales:
derivar la estimación de eco mono (5133) basada
en la suma de R y L, y
derivar la estimación de eco estéreo (5138) a
partir de una diferencia entre R y L.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 15 a 17, caracterizado por el hecho de que
dicha unidad de procesamiento miscelánea (5122) también está
configurada para:
atenuar sustancialmente la primera (5134) o la
segunda (5136) señal de salida del módulo cuando está presente
solamente audio del extremo alejado,
pasar la primera (5134) o la segunda (5136)
señal de salida del módulo sin cambios solamente cuando está
presente audio del extremo cercano, o
si está presente audio del extremo alejado y
audio del extremo cercano,
pasar la primera (5134) o la segunda (5136)
señal de salida del módulo sin cambios cuando no se detecta estéreo
en el audio del extremo alejado mediante uno o más detectores
estéreo,
pasar o atenuar la primera (5134) o la segunda
(5136) señal de salida del módulo de manera substancial o marginal
según una elección predefinida cuando se detecta estéreo en el audio
del extremo alejado mediante uno o más detectores estéreo.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 15 a 18, caracterizado por la siguiente
etapa adicional:
eliminar estéreo del audio del extremo alejado
cuando está presente audio del extremo alejado y audio del extremo
cercano.
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