KR102190833B1 - 에코 억제 - Google Patents

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마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/082—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers

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Abstract

에코의 적응적 모델 추정을 결정하기 위해 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 경로가 적응적 모델을 사용하여 모델링된다. 적응적 모델 추정은 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 전력의 추정을 결정하는 데 사용된다. 수신된 오디오 신호의 전력이 결정된다. 에코 전력의 추정 및 수신된 오디오 신호의 결정된 전력은 에코 억제 이득을 결정하는데 사용된다. 에코 억제 이득 중의 하나 이상에 시간적 평활화가 적용되고, 하나 이상의 평활화된 에코 억제 이득은 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용하도록 사용됨으로써, 수신된 오디오 신호에서의 에코를 억제하며, 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는 수신된 오디오 신호의 주파수의 감소하지 않는 함수에 따라 달라진다.

Description

에코 억제{ECHO SUPPRESSION}
본 발명은 에코 억제(echo suppression)에 관한 것이다.
디바이스는 주변 환경으로부터 오디오 신호를 수신하는 데 사용될 수 있는 오디오 입력 장치를 가질 수 있다. 디바이스는 또한, 주변 환경으로 오디오 신호를 출력하는 데 사용될 수 있는 오디오 출력 장치를 가질 수 있다. 예를 들어, 디바이스는 오디오 신호를 출력하기 위한 하나 이상의 스피커 및 오디오 신호를 수신하기 위한 하나 이상의 마이크를 가질 수 있다. 디바이스의 스피커(들)로부터 출력되는 오디오 신호는 마이크(들)에 의해 수신된 오디오 신호에서 "에코(echo)"로서 수신될 수 있다. 수신된 오디오 신호에서는 이 에코가 바람직하지 않은 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 디바이스는, 네트워크를 통해 또다른 사용자 디바이스와 음성 또는 영상 통화(call)와 같은 통신 이벤트에 사용되는 (이동 전화, 태블릿, 랩톱, PC 등과 같은) 사용자 디바이스일 수 있다. 호(call)의 원단(far-end) 신호가 사용자 디바이스의 스피커로부터 출력될 수 있고 디바이스의 마이크에 의해 수신된 오디오 신호에서 에코로서 수신될 수 있다. 이러한 에코는 호의 사용자에게 방해를 주는 것일 수 있으며, 에코로 인해 호의 지각 품질(perceived quality)이 감소될 수 있다. 특히, 에코는, 마이크에 의해 수신되고 호의 원단에 전송되도록 의도되는 근단(near-end) 오디오 신호에 대한 간섭을 야기할 수 있다. 따라서, 에코 소거(echo cancellation) 및/또는 에코 억제가 수신 오디오 신호에 적용됨으로써 수신 오디오 신호에서의 에코를 억제할 수 있다. 수신 오디오 신호에서의 에코의 전력은 사용자 디바이스의 구성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 사용자 디바이스는 이동 전화일 수 있고, 이 경우에 수신 오디오 신호에서의 에코의 전력은 보통, 이동 전화가 "핸즈프리(hands-free)" 모드에서 동작하고 있을 때, 이동 전화가 "핸즈프리" 모드에서 동작 중이 아닐 때에 비교하여 더 높을 것이다.
에코 소거(또는 "에코 감산(echo subtraction)") 기술은, 스피커로부터 출력되는 오디오 신호의 정보(knowledge)에 기초하여, 마이크에서 수신된 오디오 신호에 포함된 에코 신호를 추정하는 것을 목적으로 한다. 그 다음, 수신 오디오 신호로부터 오디오 신호의 추정이 감산될 수 있으며, 그리하여 수신 오디오 신호로부터 에코의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 수신 오디오 신호에 주파수 의존(frequency-dependent) 억제를 적용함으로써 수신 오디오 신호에서의 에코를 억제하도록 에코 억제가 사용된다.
이 요약은 상세한 설명에서 아래에 더 기재되는 개념의 선택을 단순한 형태로 소개하고자 제공된다. 이 요약은 청구하는 주제의 핵심 특징 또는 필수 특징을 나타내는 것도 아니며, 청구하는 주제의 범위를 한정하는 데 사용되도록 의도되지도 않는다.
수신된 오디오 신호에서의 에코를 억제하는 방법이 제공된다. 에코 억제의 일부로서, 수신 오디오 신호에서의 에코의 적응적 모델 추정(adaptive model estimate)을 결정하기 위해 출력 오디오 신호 및 수신 오디오 신호에 기초한 적응적 모델을 사용하여 수신 오디오 신호에서의 에코의 에코 경로(echo path)가 모델링된다. 적응적 모델 추정은 수신 오디오 신호에서의 에코의 에코 전력의 추정을 결정하도록 사용된다. 수신 오디오 신호의 전력이 결정된다. 에코 전력의 추정 및 수신 오디오 신호의 결정된 전력은 에코 억제 이득을 결정하는 데 사용된다. 에코 억제 이득 중의 하나 이상에 시간적 평활화(temporal smoothing)가 적용되고, 하나 이상의 평활화된 에코 억제 이득이 수신 오디오 신호에 에코 억제를 적용하도록 사용됨으로써, 수신 오디오 신호에서의 에코를 억제하며, 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도(amount)는 수신 오디오 신호의 주파수의 감소하지 않는(non-decreasing) 함수에 따라 달라진다.
방법은 호(예를 들어, 사용자 디바이스들 간에 오디오 데이터를 전송하도록 VoIP(voice over internet protocol)를 구현하는 호)에 사용될 수 있으며, 이 경우에 출력 오디오 신호는 호의 원단으로부터 수신된 원단 신호일 수 있고, 수신 신호는 호의 원단으로의 전송을 위한 결과적인 에코 및 근단 신호를 포함한다.
기재된 실시예의 보다 나은 이해를 위해 그리고 어떻게 실시될 수 있는지 보여주기 위해, 이제 예로써 다음 도면들을 참조할 것이다.
도 1은 통신 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 사용자 디바이스의 개략 블록도이다.
도 3은 에코 억제에 사용하기 위한 사용자 디바이스의 모듈들을 도시한 기능도이다.
도 4는 에코를 억제하는 프로세스에 대한 흐름도이다.
이제 단지 예로써 실시예가 기재될 것이다.
도 1은 제1 사용자 디바이스(104)와 연관되어 있는 제1 사용자(102)("User A") 및 제2 사용자 디바이스(110)와 연관되어 있는 제2 사용자(108)("User B")를 포함하는 통신 시스템(100)을 도시한다. 다른 실시예에서, 통신 시스템(100)은 임의의 수의 사용자 및 연관된 사용자 디바이스를 포함할 수 있다. 사용자 디바이스(104 및 110)는 통신 시스템(100)에서 네트워크(106)를 통해 통신할 수 있으며, 그리하여 사용자(102 및 108)가 네트워크(106)를 통해 서로 통신할 수 있도록 한다. 도 1에 도시된 통신 시스템(100)은 패킷 기반의 통신 시스템이지만, 다른 유형의 통신 시스템이 사용될 수 있다. 네트워크(106)는 예를 들어 인터넷(Internet)일 수 있다. 사용자 디바이스(104 및 110)의 각각은 예를 들어, 이동 전화, 태블릿, 랩톱, 개인용 컴퓨터("PC")(예를 들어, WindowsTM, Mac OSTM 및 LinuxTM PC를 포함함), 게임 디바이스, 텔레비전, PDA(personal digital assistant), 또는 네트워크(106)에 접속할 수 있는 기타 내장형 디바이스일 수 있다. 사용자 디바이스(104)는 사용자 디바이스(104)의 사용자(102)로부터 정보를 수신하고 사용자(102)에게 정보를 출력하도록 구성된다. 사용자 디바이스(104)는 디스플레이 및 스피커와 같은 출력 수단을 포함한다. 사용자 디바이스(104)는 또한, 키패드, 터치 스크린, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크, 및/또는 비디오 신호의 이미지를 캡처하기 위한 카메라와 같은 입력 수단을 포함한다. 사용자 디바이스(104)는 네트워크(106)에 접속된다.
사용자 디바이스(104)는 통신 시스템(100)과 연관된 소프트웨어 제공자에 의해 제공되는, 통신 클라이언트의 인스턴스(instance)를 실행한다. 통신 클라이언트는 사용자 디바이스(104)에서의 로컬 프로세서 상에서 실행된 소프트웨어 프로그램이다. 클라이언트는 사용자 디바이스(104)가 통신 시스템(100)을 통해 데이터를 송신 및 수신하기 위하여 사용자 디바이스(104)에서 요구되는 프로세싱을 수행한다.
사용자 디바이스(110)는 사용자 디바이스(104)에 대응하고, 로컬 프로세서 상에서, 사용자 디바이스(104)에서 실행된 통신 클라이언트에 대응하는 통신 클라이언트를 실행한다. 사용자 디바이스(110)에서의 클라이언트는, 사용자 디바이스(104)에서의 클라이언트가 사용자(102)가 네트워크(106)를 통해 통신할 수 있게 하는 데 요구되는 프로세싱을 수행하는 바와 동일한 방식으로, 사용자(108)가 네트워크(106)를 통해 통신할 수 있게 하는 데 요구되는 프로세싱을 수행한다. 사용자 디바이스(104 및 110)는 통신 시스템(100) 내의 엔드포인트(endpoint)이다. 도 1은 명확하게 하기 위해 두 사용자(102 및 108)와 두 사용자 디바이스(104 및 110)만 도시하였지만, 더 많은 사용자 및 사용자 디바이스가 통신 시스템(100)에 포함될 수 있고, 각자의 사용자 디바이스 상에서 실행된 각자의 통신 클라이언트를 사용하여 통신 시스템(100)을 통해 통신할 수 있다.
도 2는 통신 시스템(100)을 통해 통신하기 위해 통신 클라이언트 인스턴스(206)가 실행되는 사용자 디바이스(104)의 상세도를 예시한다. 사용자 디바이스(104)는 중앙 처리 유닛("CPU", contral processing unit) 또는 "프로세싱 모듈"(202)을 포함하며, 이에 터치스크린으로서 구현될 수 있는 디스플레이(208), 및 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커(또는 "라우드스피커")(210)와 같은 출력 디바이스; 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크(212), 이미지 데이터를 수신하기 위한 카메라(216), 및 키패드(218)와 같은 입력 디바이스; 데이터를 저장하기 위한 메모리(214); 및 네트워크(106)와의 통신을 위한 모뎀과 같은 네트워크 인터페이스(220)가 접속된다. 사용자 디바이스(104)는 도 2에 도시된 바와는 다른 요소를 포함할 수 있다. 디스플레이(208), 스피커(210), 마이크(212), 메모리(214), 카메라(216), 키패드(218) 및 네트워크 인터페이스(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 사용자 디바이스(104)로 통합될 수 있다. 대안의 사용자 디바이스에서, 디스플레이(208), 스피커(210), 마이크(212), 메모리(214), 카메라(216), 키패드(218) 및 네트워크 인터페이스(220) 중의 하나 이상은 사용자 디바이스(104)로 통합되지 않을 수 있고, 각자의 인터페이스를 통해 CPU(202)에 접속될 수 있다. 이러한 인터페이스의 하나의 예는 USB 인터페이스이다. 사용자 디바이스(104)의, 네트워크 인터페이스(220)를 통한 네트워크(106)에의 접속이 무선 접속인 경우, 네트워크 인터페이스(220)는 네트워크(106)에 신호를 무선으로 전송하고 네트워크(106)로부터 신호를 무선으로 수신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다.
도 2는 또한 CPU(202) 상에서 실행되는 운영 체제("OS", operating system)(204)를 예시한다. OS(204)의 상단에서는 통신 시스템(100)의 클라이언트 인스턴스(206)의 소프트웨어가 실행 중이다. 운영 체제(204)는 컴퓨터의 하드웨어 자원을 관리하고 네트워크 인터페이스(220)를 통해 네트워크(106)로 그리고 네트워크(106)로부터 전송되고 있는 데이터를 처리한다. 클라이언트(206)는 운영 체제(204)와 통신하고 통신 시스템을 통한 접속을 관리한다. 클라이언트(206)는, 사용자(102)에게 정보를 제시하고 사용자(102)로부터 정보를 수신하는 데 사용되는 클라이언트 사용자 인터페이스를 갖는다. 이 방식으로, 클라이언트(206)는 사용자(102)가 통신 시스템(100)을 통해 통신할 수 있게 하는데 필요한 프로세싱을 수행한다.
음향 에코 소거에 있어서, 목적은 라우드스피커 신호 x(t)로부터 생기는 마이크 신호 y(t)에서 에코 신호 s(t)를 제거하는 것이다. 이는 임의의 근단 신호 v(t)의 지각에 거의 영향을 미치지 않기 위해 가능한 정확하게 그리고 가능한 두드러지지 않게(non-obtrusively) 행해져야 한다. 마이크 신호는 y(t)=s(t)+v(t)로 쓰일 수 있다. 에코 신호는 s(t)=F(x(t))로서 라우드스피커 신호의 함수이다.
상기를 달성하기 위한 2가지 주요 방식이 있는데, 하나는 에코 감산(echo subtraction)이고 다른 하나는 에코 억제(echo suppression)이다. 종종 이들 2가지 접근법이 결합된다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 이제 에코를 억제하는 방법이 기재된다. 도 3은 에코 억제 프로세스가 어떻게 구현되는지 보여주는 사용자 디바이스(104)의 일부의 기능도이고, 도 4는 에코를 억제하는 프로세스에 대한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사용자 디바이스(104)는 스피커(210), 마이크(212), 모델링 모듈(304), 전력 추정 모듈(306), 전력 결정 모듈(308) 및 에코 억제 모듈(310)을 포함한다.
스피커(210)로부터 출력될 신호 x(t)가 스피커(210)의 입력에 연결된다. 여기에 기재된 실시예에서는 하나의 스피커(도면에서는 참조 번호 210으로 표시됨)만 있지만, 다른 실시예에서, 출력될 신호가 연결되는 하나보다 많은 수의 스피커(그로부터 출력하기 위해)가 있을 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 마찬가지로, 여기에 기재된 실시예에서는 하나의 마이크(도면에서는 참조 번호 212로 표시됨)만 있지만, 다른 실시예에서, 주변 환경으로부터 오디오 신호를 수신하는, 하나보다 많은 수의 마이크가 있을 수 있다. 스피커(210)로부터 출력될 신호는 필터 모듈(304)의 제1 입력에 연결된다. 마이크(212)의 출력은 필터 모듈(304)의 제2 입력에 연결된다. 필터 모듈(304)의 출력이 전력 추정 모듈(306)의 제1 입력에 연결된다. 스피커(210)로부터 출력될 신호는 전력 추정 모듈(306)의 제2 입력에 연결된다. 전력 추정 모듈(306)의 출력이 에코 억제 모듈(310)의 제1 입력에 연결된다. 마이크(212)의 출력은 전력 결정 모듈(308)의 입력에 연결된다. 전력 결정 모듈(308)의 출력이 에코 억제 모듈(310)의 제2 입력에 연결된다. 마이크(212)의 출력은 에코 억제 모듈(310)의 제3 입력에 연결된다. 에코 억제 모듈(310)의 출력은 사용자 디바이스(104)에서의 부가의 처리를 위해 (에코 억제가 적용된) 수신 신호를 제공하는 데 사용된다.
단계 S402에서, 스피커(210)로부터 출력될 신호가 수신된다. 예를 들어, 출력될 신호는, 통신 시스템(100)을 통해 사용자(102 및 108) 간의 호 동안 사용자 디바이스(110)로부터 사용자 디바이스(104)에서 수신된 원단 신호일 수 있다. 스피커(210)로부터 출력되기에 적합한 신호 x(t)에 도달하도록, 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이 수신 신호에 대해 수행될 필요가 있는 임의의 프로세싱(예를 들어, 음성 코덱을 사용한 디코딩, 디패킷화(depacketizing) 등)이 수행된다(예를 들어, 클라이언트(206)에 의해). 신호 x(t)는 디지털 신호이다. 스피커(210)로부터 신호를 출력하기 전에 사용자 디바이스(104)에서의 신호 프로세싱의 적어도 일부는 디지털 도메인에서 수행된다. 당해 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 라우드스피커(210)로부터의 재생 전에 디지털-아날로그 컨버터(DAC; digital to analogue converter)가 디지털 신호 x(t)에 적용된다. 마찬가지로, 디지털 신호 y(t)에 도달하도록, 마이크(212)에 의해 캡처된 신호에 아날로그-디지털 컨버터(ADC; analogue to digital converter)가 적용된다.
다른 실시예에서, 출력될 신호는 호에서 통신 시스템(100)을 통한 것이 아닌 다른 곳으로부터 수신될 수 있다. 예를 들어, 출력될 신호는 메모리(214)에 저장되었을 수 있고, 단계 S402는 메모리(214)로부터 신호를 검색하는 것을 포함할 수 있다.
단계 S404에서, 오디오 신호 x(t)가 스피커(210)로부터 출력된다. 이 방식으로 오디오 신호 x(t)가 사용자(102)에게 출력된다.
단계 S406에서, 마이크(212)는 오디오 신호를 수신한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 수신 오디오 신호는, 원하는 신호이거나 "일차(primary) 신호"인 근단 신호를 포함할 수 있다. 근단 신호는, 사용자(102)가 마이크(212)로 수신하도록 의도한 신호이다. 그러나, 수신 오디오 신호는, 단계 S404에서 스피커(210)로부터 출력된 오디오 신호로부터 생기는 에코 신호도 또한 포함한다. 수신 오디오 신호는 또한 배경 잡음과 같은 잡음을 포함할 수 있다. 따라서, 총 수신 오디오 신호 y(t)는 근단 신호, 에코 및 잡음의 합에 의해 주어질 수 있다. 에코 및 잡음은 근단 신호에 대한 간섭으로서 작용한다.
필터 모듈(304)은 입력으로서 출력 오디오 신호 x(t) 및 수신 오디오 신호 y(t)를 취한다. 필터 모듈(304)은 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코를 모델링하는 데 사용된다. 구체적으로, 필터 모듈(304)은, 단계 S410에서 근단 신호 y(t)에서의 에코 성분의 추정(estimate)을 결정하기 위해, 단계 S408에서 출력 오디오 신호 x(t) 및 수신 오디오 신호 y(t)를 사용하여 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코의 에코 경로(echo path)를 모델링하도록 동작 가능하다.
에코 경로는, 스피커(210)로부터 마이크(212)로 원단 신호에 의해 진행된 음향 경로의 효과를 기술한다(describe). 원단 신호는 스피커(210)로부터 마이크(212)로 바로 진행할 수 있거나, 또는 근단 단말기의 환경에서 다양한 표면으로부터 반사될 수 있다. 스피커(210)로부터 출력된 원단 신호가 횡단하는 에코 경로는, 시간이 지남에 따라 변할 수 있는 주파수 및 위상 응답을 갖는 시스템으로서 간주될 수 있다.
근단 마이크(212)에서 기록된 신호 y(t)로부터 음향 에코 s(t)를 제거하기 위해, 에코 경로가 원하는 원단 스피커 출력 신호 x(t)를 입력 신호에서의 원치않는 에코 성분으로 어떻게 변경할지 추정하는 것이 필요하다. 대략적으로 선형인 에코 경로에 대하여, 에코 경로 h(t)는 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코가 스피커(210)로부터 출력된 오디오 신호 x(t)와 어떻게 관련되는지 기술하며, 예를 들어 식
Figure 112015128787036-pct00001
에 따라 기술하는데, 여기에서 s(t)는 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코이고, Ntrue는 임펄스 응답의 무시할 수 없는(non-negligible) 부분을 커버할 정도로 충분히 큰 수이고(이론적으로 Ntrue는 무한임), hn(t)는 에코 경로 h(t)를 기술하는 임펄스 응답의 계수이다. 에코 경로 h(t)는 시간 및 주파수 둘 다에 있어서 달라질 수 있고, 여기에서 h(t) 또는 h(t,f)로서 지칭될 수 있다. 에코 경로 h(t)는, (i) 스피터(210) 및 마이크(212)를 둘러싸는 현재 환경 조건(예를 들어, 스피커(210)로부터 마이크(212)로 오디오 신호의 통과에 임의의 물리적 장애물이 있는지의 여부, 기압, 온도, 바람 등), 및 (ii) 출력되고/출력되거나 수신되는 신호를 변경할 수 있는 스피커(210) 및/또는 마이크(212)의 특성에 따라 좌우될 수 있다.
필터 모듈(304)은, 출력 오디오 신호 x(t)의 현재 및 유한 수(N)의 이전 값들의 가중화된 합을 결정함으로써 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코의 에코 경로 h(t)를 모델링한다. 따라서 필터 모듈(304)은 에코 경로의 추정
Figure 112015128787036-pct00002
을 결정하는 데 있어서 출력 오디오 신호 x(t)의 값을 고려하는 유한 길이(시간)를 갖는 N차수 필터를 구현한다. 이 방식에서, 필터 모듈(304)은 에코 경로의 필터 추정
Figure 112015128787036-pct00003
을 동적으로 적응시킨다. 연산은 다음 식에 의해 기술되는데, 다음 식은 출력 오디오 신호 x(t)에 관련하여 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코를 정의한다;
Figure 112015128787036-pct00004
. 따라서, 각자의 N+1 가중치
Figure 112015128787036-pct00005
를 갖는, 출력 오디오 신호 x(t)의 N+1 샘플이 사용된다. N+1 가중치
Figure 112015128787036-pct00006
의 세트는 여기에서 에코 경로의 추정
Figure 112015128787036-pct00007
으로서 단순화하도록 지칭된다. 다르게 말하자면, 에코 경로의 추정
Figure 112015128787036-pct00008
은, 필터 모듈(304)이 N차수 필터를 구현하는 경우에, 신호 x(t)의 N+1 값(예를 들어, N+1 프레임)을 고려하여, N+1 값을 갖는 벡터이다.
에코가 수신 오디오 신호의 우세한(dominant) 부분일 때, 즉
Figure 112015128787036-pct00009
Figure 112015128787036-pct00010
일 때, 에코 경로의 필터 추정
Figure 112015128787036-pct00011
을 적응시키는 것이 더 쉽다는 것을 알 수 있다. 그러나, 에코가 수신 오디오 신호 y(t)의 우세한 부분이 아닐 때에도 에코 s(t)가 y(t)의 다른 신호 성분에 독립적인 경우 에코 경로의 필터 추정
Figure 112015128787036-pct00012
을 적응시키는 것이 가능할 수 있다.
당해 기술 분야에서의 숙련자라면, 에코 경로의 추정
Figure 112015128787036-pct00013
이 명시적으로 계산되어야 하는 것이 아니며, LMS(Least Mean Squares), NLMS(Normalized Least Mean Squares), FAP(Fast Affine Projection) 및 RLS(Recursive Least Squares)와 같은 알고리즘으로부터 얻은 필터 계수에 의해 나타날 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
에코 경로의 추정
Figure 112015128787036-pct00014
은, 에코 경로의 추정
Figure 112015128787036-pct00015
에 따라 근단 신호 y(t)에서의 에코 성분의 추정을 발생하도록(단계 S410에서) 원단 신호 x(t)를 필터링하는 필터 계수를 제공하는 데 사용된다. 사용된 특정 알고리즘에 관계없이, 필터 모듈(304)의 필터 계수는 알고리즘의 각각의 반복(iteration)으로 업데이트되며, 따라서 필터 모듈(304)의 계수는 주변의 신호 조건에 관계없이 계속해서 업데이트된다.
상기 설명에서는 근단 신호 y(t)에서의 에코 성분을 추정하는 데 에코 경로의 시간 도메인 FIR 모델의 사용을 인용하지만, 당해 기술 분야에서의 숙련자라면 이는 단지 예이고 어떠한 방식으로든 한정하는 것이 아님을 알 것이다. 즉, 제1 필터 모듈(304)은 시간 도메인에서 또는 주파수 도메인에서 에코 경로의 추정
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및 따라서 근단 신호 y(t)에서의 에코 성분의 추정
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을 결정하도록 동작할 수 있다.
단계 S412에서, 전력 추정 모듈(306)은 단계 S410에서 결정된 필터 추정에 기초하여 그리고 원단 신호 x(t)에 기초하여 수신 오디오 신호에서의 에코 전력을 추정한다. 당해 기술 분야에서의 숙련자에게 공지된, 이를 행하기 위한 많은 방식들이 존재하며, 본 개시의 범위는 에코 전력 추정을 결정하는 어떠한 특정 방법에 한정되지 않는다. 전력 추정 모듈(306)은 그의 대응하는 에코 전력 추정을 에코 억제 모듈(310)로 출력하도록 구성된다.
또한, 단계 S412에서, 전력 결정 모듈(308)은 수신 오디오 신호 y(t)의 전력을 결정한다. 또다시, 당해 기술 분야에서의 숙련자에게 공지된, 이를 행하기 위한 많은 방식들이 존재하며, 본 개시의 범위는 어떠한 특정 방법에 한정되지 않는다. 전력 결정 모듈(308)은 수신 오디오 신호 y(t)의 결정된 전력의 표시를 에코 억제 모듈(310)로 공급하도록 구성된다.
에코 억제 모듈(310)은, 입력으로서, 필터 모듈(304)로부터 수신 오디오 신호에서의 에코의 에코 전력의 추정, 전력 결정 모듈(308)로부터 수신 오디오 신호 y(t)의 결정된 전력의 표시, 및 수신 오디오 신호 y(t)를 수신한다.
단계 S414에서, 에코 억제 모듈(310)에서, 추정된 에코 전력은, 시간 t 및 주파수 f에 대하여 에코 억제 이득 G(t,f)을 형성하기 위해, 마이크 신호 y(t)의 결정된 전력, 및 가능한 다른 측정과 함께 사용된다. 가능한 다른 측정은 필터의 정확도에 관한 정보 및 비선형성에 관한 정보를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 에코 억제 이득은, 마이크 신호 y(t)에서의 임의의 에코 s(t)를, 마이크 입력에서의 근단 신호의 존재시 눈에 띄지 않는 레벨로 억제할 목적을 갖는다.
에코 억제 이득의 크기는 반드시 0 이상이고 1 이하일 것이다. 즉, 에코 억제 이득의 크기는 각자의 시간 및 주파수에 대하여 마이크 신호 y(t)에 적용된 잡음 억제의 양을 표시한다. 에코 억제 이득은, 강한 에코 성분이 마이크 신호 y(t)로부터 제거되어야 하는 상황에서 0에 가깝도록 선택된다(0의 에코 억제 이득은 완전한 억제를 나타냄). 근단 음성 단독인 이벤트에서, 에코 억제 이득은, 원하는 음성 신호를 변경하지 않은채 남기기 위하여 1로 설정되도록 선택된다(1의 에코 억제 이득은 억제없음을 나타냄). 시간 t 및 주파수 f에 대한 에코 억제 이득 G(t,f)은, 에코 억제 모듈(310)의 입력 신호의 전력에 대한, 출력 신호의 전력의 비이며, 이는 예를 들어 데시벨("dB")로 표현될 수 있다. 데시벨은 로그자(logarithmic scale)에 기초하며, 따라서 예를 들어 1의 이득은 1을 나타내는 0 dB이고(억제없음) 음의 dB 이득은 입력 신호보다 더 약한 출력 신호를 나타낸다(억제 적용됨).
에코 억제 모듈(310)은 수신 오디오 신호 y(t)에 시간 및 주파수 둘 다에 따라 변하는 신호 의존 억제를 적용하도록 설계된다.
이득의 적용으로 꽤 온전한(sounding) 출력 신호를 산출하기 위하여, 에코 억제 이득은 통상적으로 시간이 지남에 따라 평활화(smoothing)되어야 하는데, 그렇지 않으면 에코 억제 이득의 급격한 변동은 나쁘게 들릴 것이기 때문이다. 평활화는 주변의 에코 신호가 필요로 하는 바보다 더 많은 에코 억제가 적용되게 하므로, 평활화 정도(amount)를 최소한으로 유지하는 것이 관심사이다. 본 개시의 실시예에 적용된 평활화 유형은 "시간적(temporal)" 평활화이며, 즉 실시예는 개별 주파수 대역에 대한 이득이 시간이 지남에 따라 어떻게 평활화되는지와 관련된다.
단계 S416에서, 이득 평활화 모듈(312)은 특정 조건에서 평활화된 에코 억제 이득 G(t,f)을 결정한다.
실시예에서, 에코 억제 이득의 평활화가 요구될 때, 에코 억제 모듈에서 이득의 시간적 평활화의 정도는, 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수가 증가할 때 평활화 정도는 감소하지 않는다는 점에서, 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수의 감소하지 않는(non-decreasing) 함수에 따라 평활화 정도가 달라지는 방식으로 조정된다. 즉, 낮은 주파수 이득의 경우보다 높은 주파수 이득의 경우 더 많은 평활화가 수행된다. 에코 억제 모듈에서 이득의 시간적 평활화 정도는, 평활화 정도가 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수의 감소하지 않는 함수에 비례하도록 조정될 수 있다. 평활화 정도는 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수에 직접 비례할 수 있다. 이 방식은, 급격하게 변동하는 고주파수 억제 이득으로부터 생기며, 그리고 이어서 급격하게 변하는 고주파수 신호 성분에 의해 야기되는 인공물(artefact)을 감소시킨다. 이 방식은 또한, 에코 계산 이득에 수반되는 전력이 덜 급격하게 변하고 있는 낮은 주파수에 대하여 최소한의 평활화가 적용됨으로써 가장 높은 가능한 에코 억제기(echo suppressor) 투명성(transparency)을 달성함을 보장한다.
상기 기재된 방식을 구현하는 다양한 방식들이 존재한다.
처음의 제1 기간에서, 에코 억제 모듈(310)은 수신 오디오 신호 y(t)를 주파수 범위 내의 복수의 주파수 부대역들로 나누고, 각자의 주파수 부대역들에 적용될 에코 억제 이득 G(t,f)의 제1 세트를 결정한다. 뒤의 제2 기간에서, 에코 억제 모듈(310)은 수신 오디오 신호 y(t)를 주파수 범위 내의 복수의 주파수 부대역들로 나누고, 각자의 주파수 부대역들에 적용될 에코 억제 이득 G(t,f)의 제2 세트를 결정한다.
각각의 주파수 부대역에 대하여, 에코 억제 모듈(310)은, 각자의 제1 에코 억제 이득의 크기와 각자의 제2 에코 억제 이득의 크기의 비교에 따라, 각자의 제2 에코 억제 이득을 적용할지 아니면 이득 평활화 모듈(312)을 사용하여 추가의 이득 정도가 더해진 각자의 제1 에코 억제 이득(제1 기간에서 수신 오디오 신호 y(t)의 각자의 주파수 부대역에 적용됨)과 동등한 평활화된 에코 억제 이득을 결정할지 여부를 결정한다.
각각의 주파수 부대역에 대하여, 각자의 제2 에코 억제 이득은 각자의 제1 에코 억제 이득보다 더 높거나, 같거나, 또는 더 낮을 수 있다는 것을 알 수 있을것이다.
각자의 제2 에코 억제 이득이 각자의 제1 에코 억제 이득 이하일 때, 이득 평활화 모듈(312)은 평활화를 적용하지 않고, 에코 억제 모듈(310)은 뒤의 제2 기간에서 각자의 주파수 부대역에서 수신 오디오 신호 y(t)에 각자의 제2 에코 억제 이득을 적용한다.
각자의 제2 에코 억제 이득이 각자의 제1 에코 억제 이득보다 더 높을 때, 에코 억제 모듈(310)은 각자의 주파수 부대역에서 수신 오디오 신호 y(t)에 각자의 제2 에코 억제 이득을 적용하지 않는다. 대신에, 이득 평활화 모듈(312)은 뒤의 제2 기간에서 각자의 주파수 부대역에서 추가의 이득 정도가 더해진 각자의 제1 에코 억제 이득과 동등한 평활화된 에코 억제 이득을 결정하며, 평활화 정도(및 따라서 추가의 이득 정도)는 뒤의 제2 기간에서 주파수 부대역에 따라 결정된다.
즉, 단계 S418에서, 에코 억제 모듈(310)은 에코 억제 이득을 사용하여 수신 오디오 신호 y(t)에 에코 억제를 적용한다. 즉, 에코 억제 모듈(310)은 주파수 부대역에서의 수신 오디오 신호 y(t)를 1(즉, 억제없음)과 0(즉, 완전한 억제) 사이의 어떤 수와 곱한다. 에코 억제 이득은, 시간적 평활화가 필요한지 여부에 따라, 단계 S414에서 결정된 하나 이상의 에코 억제 이득 또는 S416에서 이득 평활화 모듈(312)에 의해 결정된 하나 이상의 평활화된 에코 억제 이득일 수 있다.
그 다음, 프로세스는 뒤의 기간에 대하여 이어지며, 에코 억제 모듈(310)은 수신 오디오 신호 y(t)를 주파수 범위 내의 복수의 주파수 부대역들로 나누고, 각자의 주파수 부대역들에 적용될 에코 억제 이득 G(t,f)의 세트를 결정하고, 각자의 주파수 부대역에서의 에코 억제 이득의 크기를 바로 앞의 기간에 대하여 결정된 것과 비교한다. 각자의 뒤의 에코 억제 이득이 각자의 앞의 에코 억제 이득보다 더 높을 때, 이득 평활화 모듈(312)은 뒤의 기간에서 각자의 주파수 부대역에서 추가의 이득 정도가 더해진 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 평활화된 에코 억제 이득을 결정하며, 평활화 정도(및 따라서 추가의 이득 정도)는 뒤의 제2 기간에서 주파수 부대역의 주파수에 따라 결정된다. 그렇지 않은 경우, 이득 평활화 모듈(312)은 평활화를 적용하지 않고, 에코 억제 모듈(310)은 뒤의 기간에서 각자의 주파수 부대역에서 수신 오디오 신호 y(t)에 각자의 뒤의 에코 억제 이득을 적용한다.
하나의 구현에서, 평활화된 에코 억제 이득을 생성하는 데 있어서 적용되는 평활화의 증가는 선형(linear) 방식으로 구현되며, 평활화 정도는 주파수 대역의 증가에 따라 선형으로 증가한다. 단순화 목적을 위해, flow < fmid < fhigh인 3개의 주파수 대역들 flow, fmid, 및 fhigh로 나누어진 주파수 범위 frange를 고려하자. 뒤의 기간에서의 flow, fmid, 및 fhigh의 각각에 대해 에코 억제 모듈(310)에 의해 결정된 뒤의 에코 억제 이득이, 앞의 기간에서의 flow, fmid, 및 fhigh의 각각에 대해 에코 억제 모듈(310)에 의해 결정된 앞의 에코 억제 이득보다 전부 높은 경우, 이득 평활화 모듈(312)은 이들 주파수 각각에서 평활화된 에코 억제 이득을 결정한다. 즉, 추가의 이득 정도가 더해진 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 평활화된 에코 억제 이득이, 에코 억제기(310)에 의해 뒤의 기간에서 각자의 주파수 부대역에 적용되며, 평활화 정도(및 따라서 추가의 이득 정도)는 주파수 부대역에 따라 결정된다.
즉, 평활 이득(smoothing gain) 정도 G1는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 가장 낮은 주파수 대역 flow에 대해 결정된 에코 억제 이득으로부터 감산되고, 평활 이득 정도 G2는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 중간 주파수 대역 fmid-linear에 대해 결정된 에코 억제 이득으로부터 감산되고, 평활 이득 정도 G3는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 가장 높은 주파수 대역 fhigh에 대해 결정된 에코 억제 이득으로부터 감산되며, 그에 의해 G3 > G2 > G1이고 G1, G2 및 G3 사이의 평활 이득 정도에 선형 증분이 존재한다.
예를 들어, 뒤의 기간에서, 가장 낮은 주파수 대역 flow에서, 이득 평활화 모듈(312)은 +4dB의 추가의 이득 정도가 더해진 (앞의 기간에서 flow에 적용된) 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 에코 억제 이득을 결정하며 에코 억제기(310)는 이를 적용할 수 있고; 중간의 주파수 대역 fmid에서, 이득 평활화 모듈(312)은 +2dB의 추가의 이득 정도가 더해진 (앞의 기간에서 fmid에 적용된) 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 에코 억제 이득을 결정하며 에코 억제기(310)는 이를 적용할 수 있고; 가장 높은 주파수 대역 fhigh에서, 이득 평활화 모듈(312)은 +1dB의 추가의 이득 정도가 더해진 (앞의 기간에서 fhigh에 적용된) 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 에코 억제 이득을 결정하며 에코 억제기(310)는 이를 적용할 수 있다.
즉, 적용되는 평활화가 적을수록, 더 많은 각자의 앞의 에코 억제 이득이 각자의 뒤의 결정된 에코 억제 이득을 향해 증가할 수 있게 되고, 적용되는 평활화가 많을수록, 더 적은 각자의 앞의 에코 억제 이득이 각자의 뒤의 결정된 에코 억제 이득을 향해 증가할 수 있게 된다.
이들 추가의 이득 정도는 단지 개념을 예시하고자 예로서 사용된 것이며 어떠한 방식으로든 한정하는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
또다른 구현에서, 평활화된 에코 억제 이득을 생성하는 데 있어서 적용되는 평활화의 증가는 지수적(exponential) 방식으로 구현되며, 평활화 정도는 주파수 대역의 증가에 따라 지수적으로 증가한다.
즉, 평활 이득 정도 G1는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 가장 낮은 주파수 대역 flow에 대해 결정된 에코 억제 이득으로부터 감산되고, 평활 이득 정도 G2는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 중간 주파수 대역 fmid-exp에 대해 결정된 에코 억제 이득으로부터 감산되고, 평활 이득 정도 G3는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 가장 높은 주파수 대역 fhigh에 대해 결정된 에코 억제 이득으로부터 감산되며, 그에 의해 G3 > G2 > G1이고 G1, G2 및 G3 사이의 평활 이득 정도에 지수적 증분이 존재한다.
예를 들어, 뒤의 기간에서, 가장 낮은 주파수 대역 flow에서, 이득 평활화 모듈(312)은 +9dB의 추가의 이득 정도가 더해진 (앞의 기간에서 flow에 적용된) 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 에코 억제 이득을 결정하며 에코 억제기(310)는 이를 적용할 수 있고, 중간의 주파수 대역 fmid에서, 이득 평활화 모듈(312)은 +4dB의 추가의 이득 정도가 더해진 (앞의 기간에서 fmid에 적용된) 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 에코 억제 이득을 결정하며 에코 억제기(310)는 이를 적용할 수 있고, 가장 높은 주파수 대역 fhigh에서, 이득 평활화 모듈(312)은 +1dB의 추가의 이득 정도가 더해진 (앞의 기간에서 fhigh에 적용된) 각자의 앞의 에코 억제 이득과 동등한 에코 억제 이득을 결정하며 에코 억제기(310)는 이를 적용할 수 있다. 이들 추가의 이득 정도는 단지 개념을 예시하고자 예로서 사용된 것이며 어떠한 방식으로든 한정하는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
사용된 구현에 관계없이, 평활화된 에코 억제 이득을 생성하는 데 적용된 추가의 평활화 정도는 주파수 증가에 따라 평활화 정도가 증가한다는 점에서 주파수에 따라 달라진다. 그 결과, 샘플마다 허용되는 이득 증가는 주파수 증가에 따라 감소한다.
상기 구현에서 적용된 평활화의 효과는, 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 앞의 에코 억제 이득에 더해지는 추가의 이득 정도(dB로 측정됨)에 미치는 영향에 관련하여 상기에 기재되었지만, 일부 실시예는 평활화된 에코 억제 이득을 생성하도록 앞의 에코 억제 이득에 적용되는 평활화 정도(dB로 측정됨)에 관련하여 표현될 수 없는 방식으로 평활화를 적용할 수도 있다.
예를 들어, 평활화된 에코 억제 이득 G는 다음 식에 따라 결정될 수 있다:
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여기에서, G_prel은 평활화된 에코 억제 이득 G을 형성하는 데 사용되는 예비(preliminary) 에코 억제 이득이고, Xsmooth-low는 낮은 주파수에 대한 평활 상수(smoothing constant)이고, Xsmooth-high는 높은 주파수에 대한 평활 상수이다. 이들 식에 따라, 더 높은 주파수에 대하여 평활 상수(Xsmooth)가 증가하므로(예를 들어, 평활 상수가 낮은 주파수의 경우 0.9이고 높은 주파수의 경우 0.99임), 평활화 정도는 더 높은 주파수에 대하여 증가한다. 이 예에서, 평활화 정도를 dB로 표현하는 것이 가능하지 않는데, 이는 평활 계수에 의해 제어되기 때문이다.
상기 구현의 각각은 복수의 기간에 걸쳐 선형 또는 지수적 전환에 의해 목표 이득 값으로 이동할 방식에서 사용될 수 있다.
즉, 특정 주파수 대역에 대하여 에코 억제 모듈(310)에 의해 결정된 에코 억제 이득이, 복수의 기간에 걸쳐 그 특정 주파수 대역에 대하여 바로 앞의 기간에서 사용된 에코 억제 이득보다 더 높은 경우, 이득 평활화 모듈(312)은 특정 주파수 대역에 대하여 이들 기간의 각각에서 평활화된 에코 억제 이득을 결정하고 에코 억제기(310)는 이를 적용하며, 평활화된 에코 억제 이득의 이득 값들은 복수의 기간에 걸쳐 선형으로 증가한다.
마찬가지로, 특정 주파수 대역에 대하여 에코 억제 모듈(310)에 의해 결정된 에코 억제 이득이, 복수의 기간에 걸쳐 그 특정 주파수 대역에 대하여 바로 앞의 기간에서 사용된 에코 억제 이득보다 더 높은 경우, 이득 평활화 모듈(312)은 특정 주파수 대역에 대하여 이들 기간의 각각에서 평활화된 에코 억제 이득을 결정하고 에코 억제기(310)는 이를 적용하며, 평활화된 에코 억제 이득의 이득 값들은 복수의 기간에 걸쳐 지수적으로 증가한다.
본 발명자는 에코 억제 이득의 변동량이 통상적으로 주파수에 따라 증가한다는 것을 알아내었다. 이는 높은 주파수에서 에코 및 마이크 신호의 신호 전력들이 훨씬 더 급격하게 변하고 있다는 사실에 의해 야기된다. 이들 급격하게 변하는 높은 주파수 에코 억제 이득에 의해 야기되는 원치않는 인공물을 감소시키기 위해, 여기에 기재된 실시예에 따라 고주파수 에코 억제 이득의 증가된 평활화가 구현된다. 감소하는 주파수에 대하여 신호 전력의 변동이 감소하므로, 꽤 온전한 에코 억제 이득을 보장하는데 필요한 평활화 정도도 또한, 감소하는 주파수에 대하여 감소한다.
본 발명자는, 통상적으로 에코의 전력 추정의 오류가 주파수가 높을수록 증가하고, 따라서 (높은 주파수에서) 증가된 평활화 정도가 이에 의해 야기된 인공물을 감소시킨다는 것을 더 알아내었다.
상기에 인용된 기간은 수신 오디오 신호 y(t)의 프레임에 대응할 수 있지만, 이는 단지 예일 뿐이고, 기간은 수신 오디오 신호 y(t)의 프레임이 수신되는 기간보다 더 길거나 더 짧은 길이의 시간에 대응할 수 있다.
실시예는 단순화를 위해 주파수 범위 내의 3개의 주파수 부대역들로 나눔으로써 수신 오디오 신호 y(t)를 처리하는 에코 억제 모듈(310)에 관련하여 상기에 기재되었지만, 이는 단지 예일 뿐이고, 에코 억제 모듈(310)은 주파수 범위 내의 N 개의 주파수 부대역들로 나눔으로써 수신 오디오 신호 y(t)를 처리할 수 있으며, N은 2 이상의 정수이다.
단순화를 위해, 실시예는, 각각의 기간 동안, 결정된 에코 억제 이득의 각각이 앞의 기간에 적용된 에코 억제 이득의 각각보다 더 높은 시나리오에 관련하여 상기에 기재되었다. 다른 시나리오에서, 특정 기간 동안, N 주파수 부대역들 중의 일부에 관련하여, 결정된 에코 억제 이득이 앞의 기간에서의 그 주파수 부대역에 적용된 에코 억제 이득보다 높지 않을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 상기 기재된 실시예의 원리는 이 다른 시나리오에도 여전히 적용된다. 즉, 결정된 에코 억제 이득이 앞의 기간에서 그 주파수 부대역에 적용된 에코 억제 이득보다 더 높은, N 주파수 부대역들 중의 주파수 부대역에 대하여, 이 주파수 대역에 적용된 평활 이득의 추가 정도는, 이 주파수 대역에서 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수가 증가할 때 감소하지 않는다.
평활화된 에코 억제 이득을 생성하는데 있어서 선형 또는 지수적 방식으로 평활화 증가를 적용하는 것에 관련하여 상기에 구현이 기재되어 있지만, 이들은 단지 예이고 다른 구현이 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 특정 구현에 관계없이, 에코 억제 이득의 평활화가 요구될 때, 에코 억제 모듈에서의 이득의 시간적 평활화 정도는 평활화 정도는, 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수의 감소하지 않는 함수에 따라 달라지는 방식으로 조정된다. 즉, 평활화 정도는 수신 오디오 신호 y(t)의 주파수 증가에 따라 증가한다.
에코 억제 모듈(310)은 사용자 디바이스(104)에서의 부가의 처리를 위해 에코가 억제된 수신 신호를 출력한다. 예를 들어, 에코 억제 모듈(310)로부터의 신호 출력은 클라이언트(206)에 의해 처리되고(예를 들어, 인코딩 및 패킷화), 그 다음, 사용자(102 및 108) 간의 호에서 네트워크(106)를 통해 사용자 디바이스(110)에 전송될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 에코 억제 모듈(310)로부터의 신호 출력은 사용자 디바이스(104)에 의해 다른 목적을 위해 사용될 수 있고, 예를 들어 신호는 메모리(214)에 저장되거나 또는 사용자 디바이스(104)에서 실행 중인 애플리케이션에 입력으로서 사용될 수 있다.
상기 기재된 실시예에서, 에코 억제는 VoIP 시스템에서 구현된다(예를 들어, 수신 오디오 신호는 통신 시스템(100)을 통해 사용자(102 및 108) 간의 호 동안 사용자 디바이스(110)에의 전송을 위한 사용자(102)의 음성을 포함할 수 있음). 그러나, 여기에 기재된 에코 억제 방법은 에코 억제가 적용될 임의의 적합한 시스템에 적용될 수 있다.
상기 기재되고 도면에 도시된 실시예에서, 에코 소거(또는 "에코 감산")는 수신 오디오 신호 y(t)에 적용되지 않는다. 즉, 사용자 디바이스(104)에 에코 소거 모듈이 없으며, 수신 오디오 신호 y(t)에 에코 소거를 적용하는 이전 단계 없이 수신 오디오 신호 y(t)에 에코 억제가 적용된다.
그러나, 다른 실시예에서, 에코 소거가 에코 소거 모듈에 의해 수신 오디오 신호 y(t)에 적용될 수 있다. 구체적으로, 에코 억제 모듈(310)에 의해 적용되는 에코 억제가 수신 오디오 신호 y(t)의 처리에서 에코 소거의 하향에(즉, 후에) 적용될 수 있다. 에코 소거 모듈은 수신 오디오 신호로부터 에코 신호의 추정을 감산할 것이지만, 에코 신호의 추정의 부정확성으로 인해, 잔여 에코가 수신 오디오 신호에 남아있을 가능성이 있다. 이는 잔여 에코이며, 잔여 에코는 이어서 에코 억제 모듈(310)에 의해 억제될 것이다. 이 에코 억제는 에코 소거가 적용되지 않는 실시예에서 여기에 기재된 바와 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 에코 감산이 사용되는 경우, 그의 효과가 에코 억제에 고려될 수 있다.
여기에 기재된 방법은 사용자 디바이스(104)에서 컴퓨터 프로그램 제품(예를 들어, 클라이언트(206))을 실행함으로써 구현될 수 있다. 즉, 컴퓨터 프로그램 제품은 수신 오디오 신호 y(t)에서의 에코를 억제하도록 구성될 수 있으며, 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 상에 구현되고(예를 들어, 메모리(214)에 저장됨), CPU(202) 상에서 실행될 때 여기에 기재된 임의의 방법의 동작들을 수행하도록 구성된다.
일반적으로, 여기에 기재된 임의의 기능(예를 들어, 도 3에 도시된 기능 모듈 및 도 4에 도시된 기능 단계)은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어(예를 들어, 고정된 로직 회로), 또는 이들 구현의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 도 3 및 도 4에 각각 도시되고 상기 텍스트에 인용된 모듈 및 단계는 별개의 모듈 또는 단계로서 구현되거나 구현되지 않을 수 있다. 예를 들어, 에코 억제 모듈(310)은 전력 추정 모듈(306) 및 전력 결정 모듈(308)의 기능을 수행할 수 있다. 용어 "모듈", "기능", "컴포넌트", 및 "로직"은 여기에서 사용될 때 일반적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합을 나타낸다. 소프트웨어 구현의 경우, 모듈, 기능, 또는 로직은 프로세서(예를 들어, CPU 또는 CPU들) 상에서 실행될 때 지정된 작업을 수행하는 프로그램 코드를 나타낸다. 프로그램 코드는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 메모리 디바이스에 저장될 수 있다. 여기에 기재된 기술의 특징은 플랫폼 독립적(platform-independent)이며, 기술이 다양한 프로세서를 갖는 다양한 상업용 컴퓨팅 플랫폼 상에서 구현될 수 있다는 것을 의미한다.
예를 들어, 사용자 디바이스는 또한, 사용자 디바이스의 하드웨어가 동작들을 수행하게 하는 엔티티(예를 들어, 소프트웨어), 예를 들어 프로세서 기능 블록 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 디바이스는, 사용자 디바이스 그리고 보다 상세하게는 운영 체제 및 사용자 디바이스의 관련 하드웨어가 동작들을 수행하게 하는 명령어들을 유지하도록 구성될 수 있는 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 따라서, 명령어들은 동작들을 수행하게끔 운영 체제 및 관련 하드웨어를 구성하도록 기능하고, 이 방식으로 기능을 수행하도록 운영 체제 및 관련 하드웨어의 변환을 일으킨다. 명령어들은 다양한 상이한 구성을 통해 사용자 디바이스에 컴퓨터 판독가능한 매체에 의해 제공될 수 있다.
컴퓨터 판독가능한 매체의 하나의 이러한 구성은 신호 베어링 매체(signal bearing medium)이고, 따라서 예를 들어 네트워크를 통해 컴퓨팅 디바이스에 명령어들을 전송하도록(예를 들어, 반송파로서) 구성된다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 또한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서 구성될 수 있고, 따라서 신호 베어링 매체가 아니다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체의 예는 RAM(random-access memory), ROM(read-only memory), 광학 디스크, 플래시 메모리, 하드 디스크 메모리, 그리고 명령어 및 기타 데이터를 저장하도록 자기, 광학, 및 기타 기술을 사용할 수 있는 다른 메모리 디바이스를 포함한다.
구조적 특징 및/또는 방법 동작에 특정한 언어로 주제가 기재되었지만, 첨부된 청구항에서 정의되는 주제가 반드시 상기 기재된 특정 특징 또는 동작에 한정되는 것은 아님을 이해하여야 한다. 오히려, 상기 기재된 특정 특징 및 동작은 청구항을 구현하는 예시적인 형태로서 개시된다.

Claims (20)

  1. 에코(echo)를 억제(suppress)하는 방법에 있어서,
    오디오 신호를 출력하는 단계;
    오디오 신호를 수신하는 단계로서, 상기 수신된 오디오 신호는 상기 출력된 오디오 신호로부터 생기는 에코를 포함하는 것인, 상기 수신 단계;
    상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 적응적 모델 추정치(adaptive model estimate)를 결정하기 위해, 상기 출력된 오디오 신호 및 상기 수신된 오디오 신호에 기초한 적응적 모델을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 경로를 모델링하는 단계;
    상기 적응적 모델 추정치를 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 전력의 추정치를 결정하는 단계;
    상기 수신된 오디오 신호의 전력을 결정하는 단계;
    상기 에코 전력의 추정치 및 상기 수신된 오디오 신호의 결정된 전력을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호의 주파수 범위 내의 각각의 주파수 부대역에 대한 에코 억제 이득들의 세트를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 에코 억제 이득들의 세트의 하나 이상의 에코 억제 이득에 시간적 평활화(temporal smoothing)를 적용하고, 상기 하나 이상의 평활화된 에코 억제 이득을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용함으로써, 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코를 억제하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도(amount)는, 상기 수신된 오디오 신호의 상기 각각의 주파수 부대역의 주파수의 함수 - 상기 함수는 상기 주파수 부대역의 주파수에 따라 감소하지 않음 - 에 따라 달라지는 것인 에코 억제 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는, 상기 평활화 정도가 상기 수신된 오디오 신호의 상기 각각의 주파수 부대역의 주파수의 함수에 비례하도록 달라지는 것인 에코 억제 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수신된 오디오 신호의 주파수 범위 내의 상기 각각의 주파수 부대역에 대하여 제1 기간에서 에코 억제를 적용하는데 사용되는 에코 억제 이득들의 제1 세트를 결정하는 단계;
    뒤의 제2 기간에서, 상기 주파수 범위 내의 상기 각각의 주파수 부대역에 대하여 에코 억제 이득들의 제2 세트를 결정하는 단계:
    상기 각각의 주파수 부대역에 대하여 상기 제1 기간에 사용된 에코 억제 이득들과 상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 에코 억제 이득들을 비교하는 단계; 및
    상기 뒤의 제2 기간에서, 상기 비교에 기초하여 상기 뒤의 제2 기간에서 결정되는 상기 에코 억제 이득들의 제2 세트 중 하나 이상의 에코 억제 이득에 시간적 평활화를 적용하는 단계를 더 포함하는 에코 억제 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 방법은, 하나 이상의 주파수에서 상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 에코 억제 이득이 상기 제1 기간에서 사용된 에코 억제 이득을 초과하는 상기 하나 이상의 주파수에서 시간적 평활화를 적용하는 단계를 포함하는 것인 에코 억제 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 하나 이상의 주파수에서 상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 에코 억제 이득이 상기 하나 이상의 주파수에서 상기 제1 기간에서 결정된 에코 억제 이득 이하인 경우, 상기 방법은, 상기 하나 이상의 주파수에서 상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 에코 억제 이득을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용하는 단계를 포함하는 것인 에코 억제 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는 주파수 증가에 따라 증가하는 것인 에코 억제 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는 주파수 증가에 따라 선형으로(linearly) 증가하거나,
    상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는 주파수 증가에 따라 지수적으로(exponentially) 증가하는 것인 에코 억제 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 뒤의 기간에서 결정된 에코 억제 이득이 하나 이상의 주파수에서 앞의 기간에서 에코 억제를 적용하는데 사용된 에코 억제 이득을 초과하는 경우, 복수의 기간 각각에서, 상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용하는데 사용된 평활화된 에코 억제 이득은 상기 복수의 기간에 걸쳐 증가하는 것인 에코 억제 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용하는데 사용된 상기 평활화된 에코 억제 이득은 상기 복수의 기간에 걸쳐 선형으로 증가하거나,
    상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용하는데 사용된 상기 평활화된 에코 억제 이득은 상기 복수의 기간에 걸쳐 지수적으로 증가하는 것인 에코 억제 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 에코 억제는, 상기 수신된 오디오 신호에 에코 소거(echo cancellation)를 적용하는 이전의 단계 없이, 상기 수신된 오디오 신호에 적용되는 것인 에코 억제 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 수신된 오디오 신호에 에코 소거를 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 에코 억제는 상기 수신된 오디오 신호의 처리에서 상기 에코 소거의 하류(downstream)에 적용되는 것인 에코 억제 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 방법은 통신 이벤트에 사용하기 위한 사용자 디바이스에서 수행되고, 상기 수신된 오디오 신호는 상기 통신 이벤트에서 상기 사용자 디바이스로부터의 전송을 위한 사용자의 음성을 포함하는 것인 에코 억제 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 통신 이벤트는 VoIP(voice-over-internet-protocol) 호이고, 상기 출력된 오디오 신호는, 상기 수신된 오디오 신호에서 에코에 포함되어 있는 상기 VoIP 호의 원단 음성 신호(far-end speech signal)를 포함하는 것인 에코 억제 방법.
  14. 에코 억제를 구현하도록 구성된 디바이스에 있어서,
    오디오 신호를 출력하도록 구성된 오디오 출력 장치;
    오디오 신호를 수신하도록 구성된 오디오 입력 장치로서, 상기 수신된 오디오 신호는 상기 출력된 오디오 신호로부터 생기는 에코를 포함하는 것인, 상기 오디오 입력 장치;
    상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 적응적 모델 추정치를 결정하기 위해, 상기 출력된 오디오 신호 및 상기 수신된 오디오 신호에 기초한 적응적 모델을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 경로를 모델링하도록 구성된 모델링 모듈;
    상기 적응적 모델 추정치를 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 전력의 추정치를 결정하도록 구성된 전력 추정 모듈;
    상기 수신된 오디오 신호의 전력을 결정하도록 구성된 전력 결정 모듈; 및
    상기 에코 전력의 추정치 및 상기 수신된 오디오 신호의 결정된 전력을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호의 주파수 범위 내의 각각의 주파수 부대역에 대한 에코 억제 이득들의 세트를 결정하고, 상기 결정된 에코 억제 이득들의 세트 중 하나 이상의 에코 억제 이득에 시간적 평활화를 적용하고 상기 하나 이상의 평활화된 에코 억제 이득을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용함으로써, 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코를 억제하도록 구성된 에코 억제 모듈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는 상기 수신된 오디오 신호의 상기 각각의 주파수 부대역의 주파수의 함수 - 상기 함수는 상기 주파수 부대역의 주파수에 따라 감소하지 않음 - 에 따라 달라지는 것인 디바이스.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 오디오 출력 장치는 상기 출력된 오디오 신호를 출력하도록 구성된 스피커를 포함하고, 상기 오디오 입력 장치는 상기 수신된 오디오 신호를 수신하도록 구성된 마이크를 포함하는 것인 디바이스.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 디바이스는 상기 수신된 오디오 신호에 에코 소거를 적용하도록 구성된 에코 소거 모듈을 포함하지 않는 것인 디바이스.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 수신된 오디오 신호에 에코 소거를 적용하도록 구성된 에코 소거 모듈을 더 포함하며, 상기 에코 억제 모듈은 상기 수신된 오디오 신호의 처리에서 상기 에코 소거 모듈 후에 적용되도록 배열되는 것인 디바이스.
  18. 청구항 14에 있어서, 상기 디바이스는 사용자에 의해 사용가능한 사용자 디바이스이고, 상기 디바이스는 통신 이벤트에서 사용하기 위해 구성되며, 상기 사용자 디바이스는 상기 통신 이벤트에서 상기 사용자 디바이스로부터 수신된 오디오 신호를 전송하도록 구성된 전송 모듈을 더 포함하는 것인 디바이스.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 통신 이벤트는 VoIP(voice-over-internet-protocol) 호인 것인 디바이스.
  20. 수신된 오디오 신호에서의 에코를 억제하도록 구성된 디바이스에 있어서, 상기 에코는 출력된 오디오 신호로부터 생기는 것이며, 상기 디바이스는,
    상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 적응적 모델 추정치를 결정하기 위해, 상기 출력된 오디오 신호 및 상기 수신된 오디오 신호에 기초한 적응적 모델을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 경로를 모델링하도록 구성된 모델링 모듈;
    상기 적응적 모델 추정치를 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코의 에코 전력의 추정치를 결정하도록 구성된 전력 추정 모듈;
    상기 수신된 오디오 신호의 전력을 결정하도록 구성된 전력 결정 모듈; 및
    에코 억제 모듈을 포함하고,
    상기 에코 억제 모듈은,
    상기 수신된 오디오 신호의 주파수 범위 내의 각각의 주파수 부대역에 대하여 제1 기간에서 에코 억제를 적용하는데 사용되는 에코 억제 이득들의 제1 세트를 결정하고;
    뒤의 제2 기간에서, 상기 에코 전력의 추정치 및 상기 수신된 오디오 신호의 결정된 전력을 사용하여 상기 주파수 범위 내의 상기 각각의 주파수 부대역에 대하여 에코 억제 이득들의 제2 세트를 결정하고;
    상기 각각의 주파수 부대역에 대하여 상기 제1 기간에 사용된 에코 억제 이득들과 상기 뒤의 제2 기간에서 결정된 에코 억제 이득들을 비교하고;
    상기 뒤의 제2 기간에서, 상기 비교에 기초하여 상기 뒤의 제2 기간에서 결정되는 상기 에코 억제 이득들의 제2 세트 중 하나 이상의 에코 억제 이득에 시간적 평활화를 적용하고, 상기 하나 이상의 평활화된 에코 억제 이득을 사용하여 상기 수신된 오디오 신호에 에코 억제를 적용함으로써, 상기 수신된 오디오 신호에서의 에코를 억제하도록 구성되며,
    상기 하나 이상의 에코 억제 이득에 적용된 평활화 정도는, 상기 수신된 오디오 신호의 주파수 상기 각각의 주파수 부대역의 주파수의 함수 - 상기 함수는 상기 주파수 부대역의 주파수에 따라 감소하는 것이 아님 - 에 따라 달라지는 것인 에코 억제 방법.
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