KR101550501B1 - Residual echo cancellation method and apparatus - Google Patents
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Abstract
잔여 에코 제거 방법 및 그 장치가 개시된다. 잔여 에코 제거 방법은 (a) 입력 신호의 상태를 검출하는 단계; (b) 상기 검출된 상태에 따라 필터 가중치 갱신 여부를 결정하여 상기 입력 신호에 대한 1차 에코를 제거하는 단계; (c) 스피커를 통해 출력되는 후단 신호(far-end signal)를 분류하는 단계; 및 (d) 상기 분류 결과에 따라 상기 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용한 잔여 에코 성분 추정 여부를 결정하여 잔여 에코를 제거하는 단계를 포함한다.A residual echo cancellation method and apparatus therefor are disclosed. The residual echo cancellation method includes the steps of: (a) detecting a state of an input signal; (b) determining whether to update a filter weight according to the detected state and removing a first-order echo for the input signal; (c) classifying a far-end signal output through the speaker; And (d) determining whether to estimate a residual echo component using the harmonic component according to the power spectrum density estimation in the first echo canceled signal according to the classification result, thereby removing the residual echo.
Description
본 발명은 음성 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코를 제거할 수 있는 잔여 에코 제거 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a residual echo cancellation method and apparatus capable of removing residual echo using a voice harmonic component.
도 1은 종래의 에코 제거 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional echo cancellation system.
도 1에 도시된 바와 같이, 상호 물리적으로 떨어진 두명이 대화하는 통신장치에서 상대방의 스피커-마이크 경로를 통해 재입력되는 본인의 음성은 통화품질에 많은 영향을 미친다.As shown in FIG. 1, the voice of the user who is re-inputted through the speaker-microphone path of the other party in the communication device in which two persons physically separated from each other interact greatly affects the call quality.
또한, 이동통신 기술의 발달로 인한 핸즈프리 통신 장비가 범용적으로 확대됨으로 인해 에코를 효과적으로 제거하기 위한 필요성 또한 더욱 증가하였다.In addition, the necessity of effective elimination of echoes due to the universal expansion of hands-free communication equipment due to the development of mobile communication technology has also increased.
일반적으로 핸즈프리 통신장비는 자동차 내부에서 많이 이용된다. 운전자가 운전중에 두 손 모두를 운전에 사용할 수 있도록 핸즈프리 모드 통화를 이용하여 통화를 하면, 자동차 내부의 스피커를 통해 마이크로 다시 들어가는 상대방 목소리 제거를 위해 에코 제거 기술이 활용된다. 또 다른 예는 운전자와 후방좌석에 앉은 사람과의 대화 상황 중, 운전자의 인지부하(cognitive load)를 경감시키기 위한 시스템(In-Car-Communication, ICC)에서 찾을 수 있다. 시선을 마주하는 일반적인 대화 상황과는 달리 운전자와 승객 모두 전방을 향하는 자동차 내부에서의 대화는 전달력이 떨어진다. 이에 따라 운전자는 고개를 측면으로 돌려서 대화를 하게 되고, 이러한 시도는 안전에 유해한 요소로 작용한다. 이를 방지하기 위하여 운전자의 음성을 후방좌석에 전달할 수 있는 마이크-스피커가 설치되는데, 이에 따라 에코 제거 기술이 활용된다.In general, hands-free communication equipment is widely used in automobiles. When a call is made using the hands-free mode call so that the driver can use both hands while driving, the echo cancellation technique is utilized to remove the voice of the other person entering the microphone through the speaker in the car. Another example can be found in the In-Car-Communication (ICC) system to alleviate the driver's cognitive load during conversations between the driver and the person sitting in the rear seat. Unlike the usual conversation situation facing the eyes, both the driver and the passenger are unable to communicate in front of the car. As a result, the driver turns his / her head to the side to talk, which is a harmful factor to safety. In order to prevent this, a microphone-speaker capable of transmitting the voice of the driver to the rear seat is installed. Thus, echo cancellation technology is utilized.
이러한 에코 제거를 위해 적응 필터(adaptive filter)가 사용된다. 하지만 적응 필터의 차수는 에코를 발생시키는 Room Impulse Response의 차수보다 짧기 때문에 완벽한 에코 제거가 불가능하며, 잔여 에코 성분(residual echo signal)이 남는 문제점이 있다.
An adaptive filter is used for such echo cancellation. However, since the order of the adaptive filter is shorter than the order of the Room Impulse Response that generates the echo, a perfect echo cancellation is impossible and a residual echo signal remains.
본 발명은 적응 필터를 적용한 후 존재하는 잔여 에코 성분을 정확하게 측정하여 제거할 수 있는 잔여 에코 제거 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a residual echo cancellation method and apparatus capable of accurately measuring and removing residual echo components existing after applying an adaptive filter.
또한, 본 발명은 원단 신호(far-end signal)의 특성을 이용하여 후처리 필터를 활용하여 효과적으로 잔여 에코를 제거할 수 있는 잔여 에코 제거 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a residual echo cancellation method and apparatus that can effectively remove residual echo using a post-processing filter using characteristics of a far-end signal.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적응 필터를 적용한 후 존재하는 잔여 에코 성분을 정확하게 측정하여 제거할 수 있는 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus capable of accurately measuring and removing residual echo components present after applying an adaptive filter.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 신호의 상태를 검출하는 검출부; 상기 검출된 상태에 따라 필터 가중치 갱신 여부를 결정하여 상기 입력 신호에 대한 1차 에코를 제거하는 적응 필터부; 및 상기 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분 확인 및 이에 따른 잔여 에코 성분 추정 및 제거하는 후처리 필터를 포함하는 에코 제거 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an information processing apparatus including: a detection unit detecting a state of an input signal; An adaptive filter unit for determining whether to update a filter weight according to the detected state and removing a first-order echo for the input signal; And an echo cancellation device including a post-processing filter for identifying a harmonic component according to power spectrum density estimation in the first echo canceled signal and estimating and removing residual echo components therefrom.
상기 상태가 에코 신호와 근단 신호(near-end signal)이 포함된 더블톡이면, 상기 적응 필터부는 상기 필터 가중치를 갱신하지 않고, 최종 사용된 필터 가중치를 이용할 수 있다.If the state is a double-talk containing an echo signal and a near-end signal, the adaptive filter unit may use the finally used filter weight without updating the filter weight.
상기 상태가 에코 신호만 포함된 싱클톡이면, 상기 적응 필터부는 상기 필터 가중치를 지속적으로 갱신할 수 있다.If the state is a Singletalk containing only an echo signal, the adaptive filter unit may continuously update the filter weight.
후단 신호(far-end signal)을 분류하는 분류부를 더 포함하되, 상기 분류 결과 상기 후단 신호가 비음성 신호이면, 상기 후처리 필터는 상기 하모닉 성분을 이용한 잔여 에코 성분을 추정하지 않고 잔여 에코를 제거할 수 있다.Wherein the post-processing filter removes the residual echo component from the harmonic component without estimating the residual echo component if the rear-end signal is a non-speech signal, and further comprising a classifier for classifying a far-end signal, can do.
상기 분류 결과 상기 후단 신호가 음성 신호인 경우, 상기 후처리 필터는 상기 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분을 추정하여 제거할 수 있다.
If the rear-end signal is a voice signal, the post-processing filter can estimate and remove the residual echo component using the harmonic component.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적응 필터를 적용한 후 존재하는 잔여 에코 성분을 정확하게 측정하여 제거할 수 있는 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of accurately measuring and removing residual echo components present after applying an adaptive filter.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 입력 신호의 상태를 검출하는 단계; (b) 상기 검출된 상태에 따라 필터 가중치 갱신 여부를 결정하여 상기 입력 신호에 대한 1차 에코를 제거하는 단계; (c) 스피커를 통해 출력되는 후단 신호(far-end signal)를 분류하는 단계; 및 (d) 상기 분류 결과에 따라 상기 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분 확인 및 이에 따른 잔여 에코 성분 추정 및 제거하는 단계를 포함하는 에코 제거 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of detecting an input signal, comprising the steps of: (a) detecting a state of an input signal; (b) determining whether to update a filter weight according to the detected state and removing a first-order echo for the input signal; (c) classifying a far-end signal output through the speaker; And (d) identifying a harmonic component according to the power spectral density estimation in the first echo canceled signal according to the classification result, and estimating and removing residual echo components therefrom.
상기 (d) 단계는, 상기 분류 결과가 음성 신호이면, 상기 잔여 에코 성분을 추정하여 잔여 에코를 제거하는 단계; 및 상기 분류 결과가 비음성 신호이면, 상기 잔여 에코 성분 추정없이 잔여 에코를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.(D) estimating the residual echo component to remove residual echo if the classification result is a speech signal; And if the classification result is a non-speech signal, removing the residual echo without estimating the residual echo component.
본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 에코 제거 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 적응 필터를 적용한 후 존재하는 잔여 에코 성분을 정확하게 측정하여 제거할 수 있다.By providing the residual echo removal method and apparatus according to an embodiment of the present invention, residual echo components existing after applying the adaptive filter can be accurately measured and removed.
이를 통해, 본 발명은 자동차 내부등에서 핸즈프리 통화시 원활한 통화 품질을 보장할 수 있으며, 차량내 대화 시스템을 이용한 운전자의 인지부하를 경감시킬 수 있는 이점이 있다.Accordingly, the present invention can ensure smooth call quality in a hands-free call in an automobile or the like, and has an advantage that a driver's cognitive load using the in-vehicle communication system can be reduced.
도 1은 종래의 에코 제거 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 에코를 제거하는 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 성능 결과를 비교한 그래프.1 is a block diagram of a conventional echo cancellation system;
2 is a diagram illustrating a configuration of an echo removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow diagram illustrating a method for removing residual echo in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a graph comparing echo cancellation performance results according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명은 적응 필터를 통해 에코를 제거한 후 남은 잔여 에코 성분을 측정하여 음성 하모닉 특징을 이용하여 음성 신호와 비음성 신호를 구분한 후 잔여 에코 성분을 효과적으로 제거할 수 있다.The present invention can effectively remove residual echo components after distinguishing speech signals from non-speech signals using the speech harmonic feature by measuring the residual echo component after removing the echo through the adaptive filter.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 장치의 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating the configuration of an echo canceller according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 장치(200)는 입력부(210), 검출부(215), 적응 필터부(220), 분류부(225), 후처리 필터부(230) 및 출력부(235)를 포함하여 구성된다.2, an echo removal apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes an
입력부(210)는 외부로부터 음향 신호를 입력받기 위한 수단이다. 예를 들어, 입력부(210)는 마이크일 수 있다.The
검출부(215)는 입력부(210)를 통해 입력된 입력 신호의 상태를 검출하기 위한 수단이다.The
예를 들어, 마이크와 같은 입력부(210)를 통해 입력된 신호는 에코 신호와 상대방에게 전달하고자 하는 근단(near-end) 음성 신호 및 노이즈를 포함할 수 있다.For example, a signal input through the
검출부(215)는 입력 신호를 분석하여 에코 신호만 포함된 싱글톡(single-talk) 구간인지, 에코 신호와 근단 음성 신호가 함께 포함된 더블톡(double-talk) 구간인지를 검출할 수 있다.The
이때, 검출부(215)는 Geigel 알고리즘을 이용하여 입력 신호의 상태를 검출할 수 있다. 여기서, Geigel 알고리즘은 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부(215)가 Geigel 알고리즘을 이용하는 것을 가정하여 설명하고 있으나, 이외에도 더블톡을 판별하는 공지된 알고리즘 중 어느 하나를 이용하여 수행될 수 있음은 당연하다.At this time, the
적응 필터부(220)는 검출부(215)를 통해 검출된 입력 신호의 상태에 따라 필터 가중치 갱신 여부를 결정하여 입력 신호에 대한 1차 에코를 제거하기 위한 수단이다.The
즉, 적응 필터부(220)는 에코 성분을 추정한 후 입력 신호에서 추정된 에코 성분을 제거하여 후처리 필터부(230)로 출력할 수 있다. 적응 필터부(220)는 추정된 에코 성분을 입력 신호에서 제거하는 것으로, 입력 신호에서 완벽하게 에코 성분을 제거하지는 못한다. 이에, 적응 필터부(220)를 통해 출력된 신호는 잔여 에코 성분을 포함하게 된다.That is, the
또한, 적응 필터부(220)는 에코 성분을 추정하여 제거함에 있어, 입력 신호의 상태를 고려할 수 있다. 즉, 적응 필터부(220)는 검출부(215)를 통해 검출된 입력 신호의 상태가 싱글톡 구간이면, 필터 가중치를 지속적으로 갱신하여 에코 성분을 추정한 후 에코를 제거할 수 있다.In addition, the
그러나 만일 입력 신호의 상태가 더블톡 구간이면, 적응 필터부(220)는 필터 가중치를 갱신하지 않고, 최종 사용된(즉, 가장 마지막 사용된) 필터 가중치값을 이용하여 에코 성분을 추정하여 입력 신호에서 에코를 제거할 수 있다.However, if the state of the input signal is a dulk period, the
분류부(225)는 출력부(235)를 통해 출력되는 원단 신호(far-end signal)을 구분하기 위한 수단이다.The classifying
예를 들어, 분류부(225)는 원단 신호의 주파수 특성을 이용하여 음성 신호 및 비음성 신호로 구분할 수 있다.For example, the classifying
일반적으로, 음성 신호의 경우 일정 범위 내에서 피치 성분을 갖고, 기본파(fundamental frequency)의 정수배에 해당하는 주파수에 비교적 많은 에너지가 존재하는 하모닉 특징을 갖는다. 반면, 비음성 신호(예를 들어, 자동차 엔진소리, 경적소리, 스키드음 등)은 상술한 특징을 갖지 않는다. 하기 표 1은 사람의 음성 신호에 대한 주파수 특성을 비교한 표이다.In general, a speech signal has a harmonic characteristic in which a pitch component is within a certain range and a relatively large amount of energy exists at a frequency corresponding to an integral multiple of a fundamental frequency. On the other hand, non-speech signals (e.g., car engine sounds, horn sounds, skid sounds, etc.) do not have the features described above. Table 1 below is a table comparing frequency characteristics for human voice signals.
후처리 필터부(230)는 분류부(225)의 원단 신호 분류 결과에 따라 적응 필터부(220)를 통해 1차 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분 추정 여부를 결정하여 잔여 에코를 제거하기 위한 수단이다.The
예를 들어, 분류부(225)의 원단 신호 분류 결과 음성 신호이면, 후처리 필터부(230)는 적응 필터부(220)를 통해 1차 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분 추정하여 잔여 에코를 제거한다.For example, if the original signal classification result of the
후처리 필터부(230)에서 파워 스펙트럼 밀도를 추정하고, 추정된 파워 스펙트럼 밀도에서 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분을 정확하게 추정하는 방법은 이미 공지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.A method of estimating the power spectral density in the
그러나 만일 분류부(225)의 원단 신호 분류 결과 비음성 신호이면, 후처리 필터부(230)는 적응 필터부(220)를 통해 1차 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분 추정없이 잔여 에코를 제거할 수 있다.However, if the far-end signal classification result of the
출력부(235)는 음향 신호를 출력하기 위한 수단이다. 예를 들어, 스피커일 수 있다.
The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 에코를 제거하는 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of removing residual echo according to an embodiment of the present invention.
단계 310에서 에코 제거 장치(200)는 입력부(210)를 통해 입력되는 입력 신호의 입력 상태를 검출한다.In
예를 들어, 입력 신호의 입력 상태는 싱글톡 및 더블톡일 수 있다.For example, the input state of an input signal may be a single talk and a double talk.
단계 315에서 에코 제거 장치(200)는 입력 신호의 입력 상태가 더블톡 구간인지 여부를 판단한다.In
만일 입력 신호의 입력 상태가 더블톡 구간이면, 단계 320에서 에코 제거 장치(200)는 적응 필터의 필터 가중치를 갱신하지 않고, 최종 사용된 필터 가중치(즉, 가장 마지막 사용된 필터 가중치값)를 이용하여 에코 성분을 추정하여 에코를 제거한다.If the input state of the input signal is a dulk period, the echo canceling apparatus 200 does not update the filter weight of the adaptive filter in
그러나 만일 입력 신호의 입력 상태가 싱글톡 구간이면, 단계 325에서 에코 제거 장치(200)는 적응 필터의 필터 가중치를 지속적으로 갱신하여, 에코 성분을 추정하여 에코를 제거한다. 예를 들어, 적응 필터는 NLMS 적응 필터 알고리즘이 이용될 수 있다. 물론, 이외에도, 공지된 적응 필터 알고리즘 중 어느 하나를 이용하여 수행될 수도 있음은 당연하다.However, if the input state of the input signal is a single talk period, the echo canceling apparatus 200 continuously updates the filter weight of the adaptive filter in
적응 필터의 필터 가중치를 갱신하는 방법, 적응 필터를 이용하여 에코 성분을 추정하여 입력 신호에서 에코 성분을 제거하는 방법 자체는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.A method of updating a filter weight of an adaptive filter and a method of estimating an echo component using an adaptive filter to remove an echo component from an input signal are obvious to those skilled in the art and will not be described.
단계 330에서 에코 제거 장치(200)는 출력부(235)를 통해 출력되는 원단 신호(far-end signal)의 주파수 특성을 분석하여 분류한다.In
예를 들어, 원단 신호의 주파수 특성을 분석하여 원단 신호가 음성 신호인지 비음성 신호인지를 분류할 수 있다.For example, by analyzing the frequency characteristics of the far-end signal, it is possible to classify whether the far-end signal is a speech signal or a non-speech signal.
도 3에는 원단 신호의 주파수 특성을 분석하여 분류하는 단계가 325 이후에 수행되는 것으로 설명되어 있으나, 단계 330는 단계 310 이전에 수행될 수도 있으며, 단계 320 이전에 병렬적으로 수행될 수도 있음은 당연하다.Although it is described that the step of analyzing and classifying the frequency characteristics of the far-end signal is performed after 325 in FIG. 3, the
단계 335에서 에코 제거 장치(200)는 분류 결과 원단 신호가 음성 신호인지 여부를 판단한다.In
만일 분류 결과, 원단 신호가 음성 신호이면, 단계 340에서 에코 제거 장치(200)는 적응 필터를 통해 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도를 추정하고, 추정된 파워 스펙트럼 밀도에서 추정된 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분을 추정하여 잔여 에코를 제거한다.If the far-end signal is a speech signal, the echo canceling apparatus 200 estimates the power spectral density in the first-order echo-canceled signal through the adaptive filter in
이에 대해 간단히 설명하면, 입력부(210)를 통해 입력된 신호는 근단 음성 신호, 노이즈 및 에코를 각각 포함한다. 이를 수식으로 표현하면, 수 1과 같다.To briefly explain this, a signal input through the
여기서, 는 근단 음성 신호 성분을 나타내고, 는 노이즈 성분을 나타내며, 는 에코 성분을 나타낸다.here, Represents a near-end speech signal component, Represents a noise component, Represents an echo component.
에코 제거 장치(200)는 적응 필터를 통해 에코 성분을 추정한 후 입력 신호에서 이를 차감하여 에코를 제거한다. 그러나, 이미 전술한 바와 같이, 이는 추정된 에코를 입력 신호에서 제거하는 것으로, 입력 신호에서 정확하게 에코 성분을 제거하지 못하여 잔여 에코 성분이 포함된다.The echo removal apparatus 200 estimates an echo component through an adaptive filter and subtracts the echo component from the input signal to remove the echo. However, as already mentioned above, this removes the estimated echo from the input signal, so that the echo component can not be precisely removed from the input signal, and the residual echo component is included.
이에, 후처리 필터로 입력되는 신호는 수 2와 같이 나타낼 수 있다.Thus, the signal input to the post-processing filter can be expressed by the following equation (2).
여기서, 은 잔여 에코 성분을 나타낸다.here, Represents the residual echo component.
이와 같은 잔여 에코 성분의 파워 스펙트럼 밀도(PSD: power spectral density)은 등가 교환 함수에 의해 예측될 수 있다. 근단 음성 신호, 노이즈, 에코가 각각 독립적이라고 가정하면, 등가 교환 함수는 수 3에 의해 획득될 수 있다.The power spectral density (PSD) of such residual echo components can be predicted by an equivalent exchange function. Assuming that the near-end speech signal, noise, and echo are independent of each other, the equivalent exchange function can be obtained by the number 3.
여기서, 이고, 는 잔여 에코 성분의 파워 스펙트럼 밀도를 나타내고, 는 마이크를 통해 입력된 입력 신호의 파워 스펙트럼 밀도를 나타내며, 는 제거된 에코 성분의 파워 스펙트럼 밀도를 나타내고, 는 추정된 에코 성분의 파워 스펙트럼 밀도를 나타낸다.here, ego, Represents the power spectral density of the residual echo component, Represents the power spectral density of the input signal input through the microphone, Represents the power spectral density of the echo component removed, Represents the power spectral density of the estimated echo component.
잔여 에코 성분의 기본파(F0)는 하기 수3의 우도 함수는 수 4와 같다.The fundamental wave ( F 0) of the residual echo component has the likelihood function of the following equation (3)
여기서, 는 가중 파라미터를 나타낸다.here, Represents a weighting parameter.
하모닉 성분은 기본파의 정수배 특성을 갖는다.The harmonic component has integer multiples of fundamental wave.
이에 따라, 예측된 잔여 에코 성분의 샘플값은 수 5와 같이 정의될 수 있다.Hence, the sample value of the predicted residual echo component can be defined as Eq. 5.
이에 따라, 잔여 에코 성분의 파워 스펙트럼 밀도의 하모닉 성분은 수 6과 같이 정의할 수 있다.Accordingly, the harmonic component of the power spectral density of the residual echo component can be defined by the following equation (6).
여기서, 이고, 는 콘볼루션 연산자를 나타낸다.here, ego, Represents a convolution operator.
예를 들어, 우도 함수값이 임계치보다 크다면, 잔여 에코 성분은 하모닉 성분을 가지는 신호로 분류되고, 임계치 이하이면, 하모닉 성분을 가지지 않은 비음성 신호로 분류될 수 있다.For example, if the likelihood function value is greater than the threshold value, the residual echo component is classified as a signal having a harmonic component, and if the value is below a threshold value, it can be classified as a non-speech signal having no harmonic component.
이에, 에코 제거 장치(200)는 잔여 에코 신호의 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용한 잔여 에코 성분을 추정하여 제거하기 위한 후처리 필터는 수 7과 같이 정의될 수 있다.Thus, the echo removal apparatus 200 can be defined as a post-processing filter 7 for estimating and removing the residual echo component using the harmonic component according to the power spectral density estimation of the residual echo signal.
여기서, 일 수 있다. 여기서, 하모닉 성분의 보상을 위해 잔여 에코 성분의 파워 스펙트럼 밀도는 로 대체될 수 있다. 여기서, 는 혼합 파라미터이다.here, Lt; / RTI > Here, for compensation of the harmonic component, the power spectral density of the residual echo component is ≪ / RTI > here, Is a mixing parameter.
분류 결과, 원단 신호가 비음성 신호이면, 단계 345에서 에코 제거 장치(200)는 적응 필터를 통해 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 잔여 에코 성분 추정 없이 잔여 에코를 제거한다.As a result of the classification, if the far-end signal is a non-speech signal, the echo canceling apparatus 200 removes the residual echo from the first echo canceled signal through the adaptive filter without estimating the residual echo component according to the power spectral density estimate at
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 장치(200)는 비음성 신호의 하모닉 추정에 따른 연산 부하 증가를 방지할 수 있으며, 잘못된 하모닉 성분이 반영된 잔여 에코 추정으로 인한 성능 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.
Accordingly, the echo canceling apparatus 200 according to an embodiment of the present invention can prevent an increase in computation load due to harmonic estimation of a non-speech signal and can prevent degradation in performance due to residual echo estimation reflecting an erroneous harmonic component There is an advantage to be able to.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 성능 결과를 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing echo cancellation performance results according to an embodiment of the present invention.
410은 음성 에코 신호가 입력되었을 경우, 적응 필터만을 적용한 에코 제거 결과를 나타내고, 415는 적응 필터와 후처리 필터(하모닉 잔여 에코 미추정)에 따른 에코 제거 결과를 나타내며, 420은 적응 필터와 후처리 필터(하모닉 잔여 에코 추정)에 따른 에코 제거 결과를 각각 나타낸 것이다.410 denotes an echo cancellation result obtained by applying only the adaptive filter when a voice echo signal is input, 415 denotes an echo cancellation result according to an adaptive filter and a post-processing filter (estimated harmonic residual echo), 420 denotes an adaptive filter and post- And the echo cancellation result according to the filter (harmonic residual echo estimation).
도 4는 ERLE(Echo Return Loss Enhancement)를 평가 지표로 활용한 것으로, 이는 입력된 에코 신호가 얼마나 제거되었는지를 나타내는 지표로써, 수치가 높을수록 에코 신호가 많이 제거된 것을 의미한다.FIG. 4 shows ERLE (Echo Return Loss Enhancement) as an index indicating how much an input echo signal has been removed. That is, the higher the value, the more echo signals are removed.
즉, 도 4와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에코 제거 방법은 SNR의 감소에도 불구하고 원활한 통화 품질을 보장할 수 있음을 알 수 있다.
That is, as shown in FIG. 4, it can be seen that the echo cancellation method according to the embodiment of the present invention can guarantee smooth call quality despite the decrease in SNR.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 잔여 에코 성분 제거 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Meanwhile, the method of removing residual echo component according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program command that can be performed through a variety of electronic information processing means and recorded in a storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. Program instructions to be recorded on the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of software. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as devices for processing information electronically using an interpreter or the like, for example, a high-level language code that can be executed by a computer.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.
210: 입력부
215: 검출부
220: 적응 필터부
225: 분류부
230: 후처리 필터부
235: 출력부210:
215:
220: adaptive filter unit
225:
230: Post-process filter unit
235:
Claims (7)
상기 검출된 상태가 에코 신호와 근단 신호(near-end signal)가 포함된 더블톡 구간이면, 필터 가중치를 갱신하지 않고, 최종 사용된 필터 가중치를 이용하여 상기 입력 신호에 대한 1차 에코를 제거하는 적응 필터부; 및
상기 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용한 잔여 에코 성분 추정 여부를 결정하여 잔여 에코를 제거하는 후처리 필터; 및
후단 신호(far-end signal)을 분류하는 분류부를 더 포함하되,
상기 분류 결과 상기 후단 신호가 비음성 신호이면, 상기 후처리 필터는 상기 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분을 추정하지 않고 잔여 에코를 제거하는 것을 특징으로 하는 에코 제거 장치.A detector for detecting a state of an input signal;
If the detected state is a dubbing period including an echo signal and a near-end signal, the first-order echo for the input signal is removed using the finally-used filter weight without updating the filter weight An adaptive filter unit; And
A post-processing filter for determining a residual echo component estimation using a harmonic component according to power spectrum density estimation in the first echo canceled signal to remove residual echo; And
Further comprising a classifier for classifying a far-end signal,
Wherein the post-processing filter removes the residual echo without estimating the residual echo component using the harmonic component if the rear-end signal is a non-speech signal.
상기 상태가 에코 신호만 포함된 싱클톡 구간이면,
상기 적응 필터부는 상기 필터 가중치를 지속적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 에코 제거 장치.The method according to claim 1,
If the state is a Singletock period including only an echo signal,
Wherein the adaptive filter unit continuously updates the filter weights.
상기 분류 결과 상기 후단 신호가 음성 신호인 경우, 상기 후처리 필터는 상기 하모닉 성분을 이용하여 잔여 에코 성분을 추정하여 제거하는 것을 특징으로 하는 에코 제거 장치. The method according to claim 1,
Wherein the post-processing filter estimates and removes a residual echo component using the harmonic component when the rear-end signal is a voice signal.
(b) 상기 검출된 상태가 에코 신호와 근단 신호(near-end signal)가 포함된 더블톡 구간이면, 필터 가중치를 갱신하지 않고, 최종 사용된 필터 가중치를 이용하여 상기 입력 신호에 대한 1차 에코를 제거하는 단계;
(c) 스피커를 통해 출력되는 후단 신호(far-end signal)를 분류하는 단계; 및
(d) 상기 분류 결과에 따라 상기 1차 에코 제거된 신호에서 파워 스펙트럼 밀도 추정에 따른 하모닉 성분을 이용한 잔여 에코 성분 추정 여부를 결정하여 잔여 에코를 제거하는 단계를 포함하되,
상기 (d) 단계는,
상기 분류 결과가 비음성 신호이면, 상기 하모닉 성분을 이용한 잔여 에코 성분의 추정 없이 잔여 에코를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코 제거 방법.(a) detecting a state of an input signal;
(b) if the detected state is a dubbing period including an echo signal and a near-end signal, the filter weight is not updated, and the first-order echo ;
(c) classifying a far-end signal output through the speaker; And
(d) determining whether to estimate a residual echo component using the harmonic component according to the power spectral density estimation in the first echo canceled signal according to the classification result, and removing the residual echo,
The step (d)
And removing residual echo without estimating a residual echo component using the harmonic component if the classification result is a non-speech signal.
상기 (d) 단계는,
상기 분류 결과가 음성 신호이면, 상기 잔여 에코 성분을 추정하여 잔여 에코를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코 제거 방법.The method according to claim 6,
The step (d)
And if the classification result is a speech signal, estimating the residual echo component to remove residual echo.
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