SE520735C2

SE520735C2 - Full duplex voice recording and transmitting appts. esp. for telephone loudspeaker conference

Info

Publication number: SE520735C2
Application number: SE9501325A
Authority: SE
Inventors: Stig Stuns; John-Erik Eriksson
Original assignee: Konftel Technology Ab
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 2003-08-19
Also published as: SE9501325L; SE9501325D0

Abstract

The device can record voices using an all-directional recording microphone (28) positioned centrally w.r.t. two loudspeakers (16). The loudspeakers surround the microphone in its immediate vicinity, and together with the microphone form a voice recording and voice replaying sound unit, which is connected to an adaptive signal processor. The appts. records and transmits voices and replays them in full duplex. There is also a voice communicator together with an adaptive signal processor (DSP), with an interface (47) for the communicator. The interface cancels echoes and acoustic feedback

Description

25 30 520755 - Flytta inte omkring ljudenheten under samtal. 25 30 520755 - Do not move around the audio device during a call.

Anvisningama ovan belyser problemen förknippade med högkvalitativ kon- ferenstelefoni.The instructions above illustrate the problems associated with high-quality conference telephony.

Sammanfattning av uppﬁnningen Ett av syltena med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ljudenhet som inte belastas av ljudåterkoppling. Ännu ett syfte med uppﬁnningen är att åstadkomma adaptiv utsläckning av ekon.Summary of the Invention One of the jams of the present invention is to provide an audio unit that is not loaded with audio feedback. Another purpose of the invention is to achieve adaptive extinction of echoes.

Ytterligare ett syfte med uppﬁnningen är att åstadkomma ljudenheter som kan anslutas till varandra och placeras i samma rum, varvid en ljudenhet utgör centralenhet, utan att ljudåterkoppling alstras.Another object of the invention is to provide audio units which can be connected to each other and placed in the same room, whereby an audio unit constitutes a central unit, without sound feedback being generated.

Ett vidare syﬂe med uppﬁnningen är att åstadkomma ljudenheter som kan anordnas på i stort sett valfri plats i rum, exempelvis på en avställningsplats såsom ett konferensbord, en vägg, mot ett tak etc, vilket kan ske på samtliga nämnda platser i ett rum om ﬂera ljudenheter enligt uppﬁnningen ansluts till varandra där en ljudenhet utgör centralenhet. Ljudenheter kan även anordnas i skilda rum. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en reglerfunktion som styr adaptiv utsläckning av lj udåterkoppling och ekon i en anordning med minst en ljudenhet.A further aim of the invention is to provide sound units which can be arranged in virtually any place in rooms, for example in a parking space such as a conference table, a wall, against a ceiling, etc., which can take place in all the mentioned places in a room if your sound units according to the invention are connected to each other where a sound unit constitutes a central unit. Audio units can also be arranged in separate rooms. Yet another object of the invention is to provide a control function which controls adaptive quenching of sound feedback and echoes in a device with at least one sound unit.

Ovanstående medger konferensdeltagare, att röra sig fritt i rummet under pågående konferens och att tala riktad åt valfritt håll i förhållande till mikrofoners placering och med omedelbar talväxling mellan deltagare, under det att ovanstående syﬁen uppnås.The above allows conference participants to move freely in the room during the ongoing conference and to speak in any direction in relation to the placement of microphones and with immediate speech exchange between participants, while the above seam is achieved.

Uppﬁnningen utövas i en föredragen utföringsforrn med en röstkommunikations- anordning for upptagning och överföring av röster och återgivning av desamma i full duplex.The recording is practiced in a preferred embodiment with a voice communication device for recording and transmitting voices and reproducing them in full duplex.

Anordningen innefattar då organ för röstkommunikation och organ för adaptiv Signalbehandling med gränssnitt mot organet för röstkommunikation, för kancellering av eko och återkoppling.The device then comprises means for voice communication and means for adaptive signal processing with an interface with the means for voice communication, for canceling echo and feedback.

Upptagning av röster åstadkommes av minst en runtomupptagande centralt i förhållande till minst två högtalare anordnad mikrofon. De minst två högtalarna är anordnade så att de omger mikrofonen väsentligen i mikrofonens omedelbara närhet och utgör en ljudenhet tillsammans med mikrofonen för röstupptagning och röståtergivning som är ansluten till organet för adaptiv Signalbehandling.Recording of voices is achieved by at least one surround recording centrally in relation to at least two speakers arranged microphone. The at least two speakers are arranged so as to surround the microphone substantially in the immediate vicinity of the microphone and form a sound unit together with the microphone for voice recording and voice reproduction which is connected to the means for adaptive signal processing.

Organet för röstkommunikation innefattar utrustning för etablerande och upp- rätthållande av telefonsamtal, varvid anordningen är avsedd för överföring av telefonsamtal, med eller utan lur, via organet för röstkommunikation innefattande högtalande funktion för konferenssamtal, varvid nämnda gränssnitt är ett linjegränssnitt mot utrustningen för etablerande och upprätthållande av telefonsamtal. 10 15 20 25 30 520755 l en ytterligare utföringsform av uppﬁnningen är röstkommunikationsanordningen avsedd för röstupptagning, varvid organet för röstkommunikation innefattar Ijudupptagnings- utrustning för inspelning av upptagna röster, t ex vid upptagning av ljud under ﬁlminspelning, varvid nämnda gränssnitt är ett gränssnitt för anpassning mot ljudupptagningsutrustningen.The voice communication means comprises equipment for establishing and maintaining telephone calls, the device being intended for transmitting telephone calls, with or without a handset, via the voice communication means comprising a loudspeaker function for conference calls, said interface being a line interface to the equipment for establishing and maintaining telephone calls. of telephone calls. In a further embodiment of the recording, the voice communication device is intended for voice recording, the voice communication means comprising sound recording equipment for recording recorded voices, for example when recording sound during recording, wherein said interface is adapted to said interface. the sound recording equipment.

Flera enheter av ovan nämnda ljudenhet kan anslutas till varandra, varvid en av ljudenhetema innehåller organet för röstkommunikation och organet för adaptiv signalbe- handling, en s k central ljudenhet. Ljudenheter som är anslutna till varandra anordnas på lämplig plats i ett eller ﬂera rum företrädesvis på en avställningsplats, en vägg eller mot ett innertak på avstånd från varandra.Several units of the above-mentioned sound unit can be connected to each other, one of the sound units containing the means for voice communication and the means for adaptive signal processing, a so-called central sound unit. Audio units that are connected to each other are arranged in a suitable place in one or ﬂ your rooms, preferably in a storage place, a wall or against a ceiling at a distance from each other.

I en föredragen utföringsforrn omges varje mikrofon av tre högtalare, varvid högtalarna för varje enskild lj udenhet är symmetriskt anordnade runt mikrofonen för ljudenheten.In a preferred embodiment, each microphone is surrounded by three speakers, the speakers for each individual audio unit being symmetrically arranged around the microphone of the audio unit.

Organet för adaptiv Signalbehandling utgörs av organ för digital signalbehandling (DSP) och signalbehandlingen regleras. Signalbehandlingen utförs av en digital Signalbe- handlingsprocessor (DSP) innefattande tre huvudorgan benämnda rumsekokancellerare, linje- ekokancellerare och reglerfunktionsorgan för ekokancellering. Kancelleringsorganen utgörs av adaptiva transversalﬁlter med längder, i tid, som motsvarar den huvudsakliga efterklangen i vanlig kontorsmiljö eller ett konferensrum respektive det elektriska ekot på en analog tele- fonledning, varvid ﬁltren anpassar sig till uppkomna ekon via felsignaler enligt minsta kvadratrnetoden.The means for adaptive signal processing consists of means for digital signal processing (DSP) and the signal processing is regulated. The signal processing is performed by a digital signal processing processor (DSP) comprising three main means called room echo cancellers, line echo cancellers and control function means for echo cancellation. The cancellation means consist of adaptive transverse alterts with lengths, in time, which correspond to the main reverberation in a normal office environment or a conference room or the electrical echo on an analog telephone line, the alterms adapting to generated echoes via error signals according to the least squares method.

Rumsekokancelleraren och linjeekokancelleraren på ingångsidan är anslutna till utgående ledning resp ingående ledning, varvid kancellerama avger utsignaler på utgången, vilka utgångssignaler subtraheras från inkommande rumsljud resp inkommande linjeljud i subtraktionsanordningar. Inkommande rumsljud och inkommande linjeljud dämpas av spänningsstyrda förstärkare för att stabilisera inkommande ljud, vilket från fórstärkamas utgång avges till linjeekokancelleraren resp rumsekokancelleraren samt till gränssnittet resp högtalarenheten.The room co-canceler and the line co-canceller on the input side are connected to the output line and the input line, respectively, the chancers emitting output signals at the output, which output signals are subtracted from incoming room sound and incoming line sound in subtraction devices. Incoming room noise and incoming line noise are attenuated by voltage-controlled amplifiers to stabilize incoming sound, which from the output of the amplifiers is emitted to the line echo canceller or the room echo canceller and to the interface or speaker unit.

Reglerfunktionsorganet för ekokancellering utför stödreglering för de spänningsstyrda förstärkama i takt med resp talsignal samt stödreglering av rumsekokancelleraren och linjeekokancelleraren.The control function means for echo cancellation performs support control for the voltage-controlled amplifiers in step with the respective speech signal as well as support control of the room echo canceller and the line echo canceller.

Vidare så sänder röstkommunikatiosanordningen ut s k rosa brus vid samtalsuppkoppling.Furthermore, the voice communication device emits so-called pink noise during a call connection.

Vidare innefattar föreliggande uppﬁnning ett förfarande, enligt krav 19, för upptagning och överföring av röster och återgivning av desamma i full duplex. Förfarandet i sig innefattar organ för röstkommunikation och organ för adaptiv Signalbehandling (DSP), med gränssnitt mot lO 15 20 25 30 520755 4 organet för röstkommunikation, för kancellering av, eko och återkoppling. Upptagning av röster åstadkommes av minst en runtomupptagande centralt i förhållande till minst två högtalarenheter anordnad mikrofon. Minst två högtalarenheter är anordnade så att de omger mikrofonen väsentligen i mikrofonens omedelbara närhet och utgör en ljudenhet tillsammans med mikrofonen för röstupptagning och röståtergivning som är ansluten till organet för adaptiv Signalbehandling.Furthermore, the present invention comprises a method, according to claim 19, for recording and transmitting voices and reproducing them in full duplex. The method itself includes means for voice communication and means for adaptive signal processing (DSP), with interfaces to the means for voice communication, for canceling, echoing and feedback. Voice recording is achieved by at least one surround recording centrally in relation to at least two speaker units arranged microphone. At least two loudspeaker units are arranged so as to surround the microphone substantially in the immediate vicinity of the microphone and form a sound unit together with the microphone for voice recording and voice reproduction connected to the adaptive signal processing means.

Signalbehandlingen utförs av en digital signalbehandlingsprocessor (DSP) innefattande tre huvudorgan benämnda rumsekokancellerare, linjeekokancellerare och reglerﬁnilctionsorgan för ekokancellering. Kancelleringsorganen utgörs av adaptiva transversalﬁlter med längder, i tid, som motsvarar den huvudsakliga eﬁerklangen i vanlig kontorsmiljö eller ett konferensrum respektive det elektriska ekot på en analog telefonledning. Filtren anpassar sig till uppkomna ekon via felsignaler enligt minsta kvadratmetoden. Rumsekokancelleraren och linjeekokan- celleraren på ingångsidan är anslutna till utgående ledning resp ingående ledning.The signal processing is performed by a digital signal processing processor (DSP) comprising three main means called room echo canceller, line echo canceller and control il nilction means for echo cancellation. The cancellation means consist of adaptive transversal alts with lengths, in time, which correspond to the main echo sound in a normal office environment or a conference room or the electrical echo on an analog telephone line. The filters adapt to generated echoes via error signals according to the least squares method. The room co-canceller and the line co-canceller on the input side are connected to the outgoing line and the input line, respectively.

Kancellerarna avger utsignaler på utgången, vilka utgångssignaler subtraheras från inkommande rumsljud resp inkommande linjeljud i subtraktionsanordningar. Inkommande rumsljud och inkommande linjeljud dämpas av spänningsstyrda förstärkare för att stabilisera inkommande ljud, vilket från förstärkamas utgång avges till linjeekokancelleraren resp rumseko- kancelleraren samt till gränssnittet resp högtalarenheten. Reglerfunktionsorganet för ekokancellering utför stödreglering för de spänningsstyrda förstärkama i takt med resp talsignal samt stödreglering av rumsekokancelleraren och linjeekokancelleraren.The cancellers emit output signals at the output, which output signals are subtracted from incoming room sounds and incoming line sounds in subtraction devices. Incoming room sound and incoming line sound are attenuated by voltage-controlled amplifiers to stabilize incoming sound, which is output from the amplifier output to the line echo canceller or room echo canceller and to the interface or speaker unit. The control function means for echo cancellation performs support control for the voltage-controlled amplifiers in step with the respective speech signal as well as support control of the room echo canceller and the line echo canceller.

Kortfattad beskrivning av ritningsﬁgurer Nedan följer en utförligare beskrivning av föreliggande uppﬁnning med hänvisning till bifogade ﬁgurer, varvid: Fig. 1 schematiskt illustrerar en lj udenhet för en konferenstelefon enligt känd teknik; Fig. 2 schematiskt illustrerar en röstupptagningsenhet enligt uppfinningen i vy uppifrån; Fig. 3 visar en sprängskiss över en röstupptagningsenhet enligt uppfinningen; Fig. 4 visar ett blockschema över den adaptiva digitala behandlingen enligt uppﬁnningen; Fig. 5 visar anordnandet av tre högtalarenheter med dess ljudområde samt anordnandet av en runtomupptagande mikrofon i diagramforrn.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following is a more detailed description of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 schematically illustrates an audio unit for a conference telephone according to the prior art; Fig. 2 schematically illustrates a voice recording unit according to the invention in top view; Fig. 3 shows an exploded view of a voice recording unit according to the invention; Fig. 4 shows a block diagram of the adaptive digital processing according to the invention; Fig. 5 shows the arrangement of three speaker units with its sound area and the arrangement of an all-round recording microphone in the diagram form.

Detalierad beskrivning av unnﬁnningens föredragna utföringsfonner Föreliggande uppﬁnning och dess nedan beskrivna föredragna utföringsformer bygger lO 15 20 25 30 520735 på en ny och innovativ placering av högtalare och mikrofoner. Det har tidigare inte varit möjligt att placera en mikrofon centralt med ﬂera högtalarenheter anordnade runt mikrofonen i dess omedelbara närhet. Ett sådant anordnande leder till uppkomst av återkoppling via mikrofonen av högtalarljudet, s k rundgång. Föreliggande uppﬁnning löser detta problem med en adaptiv (automatisk) kontinuerlig reglering av uppkommen rundgång, linjeekon och förändringar i ett rums akustik via modem digital signalbehandlingsteknik s k "Digital Signal Processing" (DSP).Detailed Description of the Preferred Embodiments of the Invention The present invention and its preferred embodiments described below are based on a new and innovative placement of speakers and microphones. It has not previously been possible to place a microphone centrally with ﬂ your speaker units arranged around the microphone in its immediate vicinity. Such an arrangement leads to the emergence of feedback via the microphone of the loudspeaker sound, so-called circuit. The present invention solves this problem with an adaptive (automatic) continuous control of generated circuit, line echo and changes in a room's acoustics via modem digital signal processing technology so-called "Digital Signal Processing" (DSP).

Uppﬁnningen gör inte anspråk på för fackmarmen känd telekommunikationsteknik för telefoni per se, därför beskrivs inte sagda teknik i detalj. Uppfmningen gör däremot anspråk på röstupptagningsanordningar att hänföra till mikrofoners och högtalares anordnande för att uppnå bästa möjliga ljudupptagnigs- och återgivningskvalitet samt signalbehandlingen i samband med detsamma. Speciellt avser föreliggande uppﬁnning en röstupptagningsanordning med känd telefonteknik för högtalande telefoner med möjlighet till konferenssamtal. Men det är inte uteslutet, att röstupptagningsanordningen exempelvis kan användas för ljudinspelning, t ex vid inspelning av film, musik etc för att erhålla en jämn ljudkvalitet över en större yta.The invention does not claim telecommunication technology known to the skilled art for telephony per se, therefore said technology is not described in detail. The invention, on the other hand, claims voice recording devices to be attributed to the arrangement of microphones and speakers in order to achieve the best possible sound recording and reproduction quality as well as the signal processing in connection therewith. In particular, the present invention relates to a voice recording device with known telephone technology for loudspeaker telephones with the possibility of conference calls. But it is not excluded that the voice recording device can be used, for example, for sound recording, for example when recording film, music, etc. to obtain a uniform sound quality over a larger area.

I ﬁg. l illustreras mycket schematiskt en ljudenhet 10 med hölje 12 för upptagande av röster vid telefonkonferens med för oss veterligen allenarådande känd teknik ifråga om anordnandet av mikrofoner 14 och högtalarenhet 16. För att undvika ljudåterkoppling anordnas tre riktade mikrofoner 14 med en delning av 120° omkring en högtalarenhet 16 anordnad i centrum. En anledning till att mikrofonema bör vara riktade är att deras ljudupptagning inte skall överlappa varandra och alstra rundgång och oönskade ekon, exempelvis genom att ljudet studsar och når ﬂera mikrofoner med en märkbar tidsfördröjning.I ﬁ g. 1 is very schematically illustrated a sound unit 10 with housing 12 for recording voices at a conference call with technology known to us as is known only in the case of arranging microphones 14 and loudspeaker unit 16. To avoid sound feedback, three directional microphones 14 with a pitch of 120 ° are arranged around a speaker unit 16 arranged in the center. One reason why the microphones should be directed is that their sound recording should not overlap each other and generate roundabouts and unwanted echoes, for example by the sound bouncing and reaching your microphones with a noticeable time delay.

En anordning enligt ﬁg. 1 måste placeras på en avställningsplats t ex ett bord, varvid konferensdeltagare bör ta plats någorlunda jämt fördelat runt anordningen. Den kända anordningen är på grund av ovan nämnda problem oanvändbar om den hängs upp på en vägg eller mot ett tak.A device according to ﬁ g. 1 must be placed on a parking space, for example a table, whereby conference participants should take a seat fairly evenly distributed around the device. Due to the above-mentioned problems, the known device is unusable if it is hung on a wall or against a ceiling.

Fig. 2 illustrerar schematiskt i vy uppifrån en röstupptagningsanordning 20 enligt föreliggande uppﬁnning. Anordningen innefattar ett ytterhölje 22 med tre grupper rillor 24 för passage av ljud ﬁ"ån tre högtalarenheter 16, spår 26 för passage av ljud till en runtomupptagande mikrofon 28, se fig. 3, lampor i form av lysdioder 30 för indikering av påslagen anordning samt ett område 32 för en knappsats.Fig. 2 schematically illustrates in top view a voice recording device 20 according to the present invention. The device comprises an outer casing 22 with three groups of grooves 24 for the passage of sound from three loudspeaker units 16, grooves 26 for the passage of sound to an omnidirectional microphone 28, see Fig. 3, lamps in the form of LEDs 30 for indicating the device turned on and an area 32 for a keypad.

Med hänvisning till ﬁg. 3 illustreras en sprängskiss av en röstupptagningsanordning 20, varvid anordningens uppbyggnad visas mer i detalj. Förutom det som framgår av ﬂg. 2 visas den runtomupptagande mikrofonen 28, knappsatsen 34 med två funktionsknappar 36 - och + för reglering av ljudet från högtalarenhetema 16. Knappsatsen kan i en utföringsforrn även vara 10 15 20 25 30 520755 utrustad med mottagare för infraröd strålning. Den centrala röstupptagningsanordningen är då försedd med fjärrstyrd uppringning via en fjärrkontroll, ej visad. Vidare visas en på-/av-lmapp 38 och vad beträffar knappsatsen 34 slutligen sekretessknappen 40.With reference to ﬁ g. 3 is an exploded view of a voice recording device 20, showing the structure of the device in more detail. In addition to what appears from ﬂ g. 2 shows the omnidirectional microphone 28, the keypad 34 with two function keys 36 - and + for controlling the sound from the speaker units 16. In one embodiment the keypad can also be equipped with an infrared radiation receiver. The central voice recording device is then equipped with remote control dialing via a remote control, not shown. Furthermore, an on / off folder 38 is displayed and as far as the keypad 34 is concerned, finally the privacy button 40.

Schematiskt visas även kretskortsuppbyggnaden 42 innefattande organ med komponen- ter och känd teknik för upprättande och bibehållande av telefonsamtal med inbyggd högtalande funktion. Ytterligare innefattar kretskortsuppbyggnaden 42 organ med komponenter för den innovativa adaptiva reglerfunktionen för kancellering av ekon och ljudåterkoppling. Slutligen visas anordningens 20 bottendel 44, vilken ansluts till ytterhöljet 22.Also schematically shown is the circuit board structure 42 comprising means with components and known technology for establishing and maintaining telephone calls with a built-in loudspeaker function. In addition, the circuit board structure includes 42 means with components for the innovative adaptive control function for canceling echoes and sound feedback. Finally, the bottom part 44 of the device 20 is shown, which is connected to the outer casing 22.

I fig. 4 återges funktionsblock och signaldiagram för ekokancelleringsorgan. Organet för signalbehandlingen med ekokancellering utgörs här av en kraftfull digital signalprocessor (DSP), streckmarkerad i ﬁguren. DSP-enheten såsom den disponeras enligt föreliggande uppﬁnning består av tre huvudorgan markerade som block i ﬁguren, varvid blocket REK indikerar en rumsekokancellerare, blocket LEK indikerar en linjeekokancellerare och blocket RFOE indikerar ett reglerfunktionsorgan för ekokancellering. Signalutgången från REK-organet är ansluten till en subtraktionskrets 46. Likaledes är signalutgången från LEK-organet ansluten till en ytterligare subtraktionskrets 48.Fig. 4 shows function blocks and signal diagrams for echo cancellation means. The device for the signal processing with echo cancellation consists here of a powerful digital signal processor (DSP), dashed in the clock. The DSP unit as disposed of according to the present invention consists of three main means marked as blocks in the clock, the block REK indicating a room echo canceller, the block LEK indicating a line echo canceller and the block RFOE indicating a control function means for echo cancellation. The signal output from the REK means is connected to a subtraction circuit 46. Likewise, the signal output from the LEK means is connected to a further subtraction circuit 48.

För förståelse av signalﬂödet in och ut ur DSP-enheten deﬁnieras följande akustiska och elektriska signalbeteckningar, varvid Atal betecknar Aabonnentens tal eller akustiska signal (d v s den person som talar i det rum där röstupptagningsanordningen 20, i detta exempel konferenstelefonen med ev ytterligare anslutna ljudenheter finns), Btal betecknar på motsvarande sätt Babonnentens tal som kommer från annan telefon i andra änden av en samtalsuppkoppling, RAtal betecknar reﬂekterat Atal, RBtal betecknar motsvarande för Btal, rAtal betecknar en estimering av reﬂekterat Atal enligt en matematisk modell innefattad i REK- organet, rBtal betecknar på motsvarande sätt en estimering av reﬂekterat Btal innefattad i LEK- organet. Det är lämpligt att fortsättningsvis betrakta Atal och Btal som omväxlande akustiska resp digitala elektriska signaler eftersom uppﬁnningen beskriver omvandling av ljud till digitala signaler (med ev senare omvandling till analog elektrisk signal) resp vice versa.To understand the signal fate in and out of the DSP unit, the following acoustic and electrical signal designations are denoted, where Atal denotes the subscriber's speech or acoustic signal (ie the person speaking in the room where the voice recording device 20, in this example the conference telephone with any additional connected audio devices) , Btal denotes in a similar way Babonnenten's speech coming from another telephone at the other end of a call connection, RAtal denotes re-activated Atal, RBtal denotes the equivalent for Btal, rAtal denotes an estimation of re-activated Atal according to a mathematical model included in the REK body, rBtal denotes in a corresponding manner an estimation of re ﬂ rectified Btal included in the LEK body. It is appropriate to continue to consider Atal and Btal as alternating acoustic and digital electrical signals, respectively, since the invention describes the conversion of sound into digital signals (with possible later conversion to analog electrical signal) or vice versa.

I DSP-enheten ingår ytterligare två enheter betecknade som Gu resp Gi, vilka utgör talförstärkare/taldämpare. I utföringsformen enligt fig. 4, som är till för att exempliﬁera den adaptiva ekokancelleringen enligt uppﬁnningen visas för åskådlighetsskull endast en högtalaren- het 16. I ﬁguren visas även ett föremål 50, exempelvis en vägg, mot vilket ljud reﬂekteras. Från föremålet 50 utgår två pilar som indikerar reﬂekterat Btal.The DSP unit includes two additional units designated as Gu and Gi, respectively, which constitute speech amplifiers / speech attenuators. In the embodiment according to Fig. 4, which is intended to exemplify the adaptive echo cancellation according to the invention, only a loudspeaker unit 16 is shown for the sake of clarity. From object 50, two arrows are displayed that indicate re-selected Btal.

Kancelleringsorganen REK och LEK utgörs i DSP-enheten av adaptiva transversalﬁlter med längder (uttryckta i tid) som motsvarar den huvudsakliga efterklangen i vanlig kontorsmiljö 10 15 20 25 30 520735 eller ett konferensrum respektive det elektriska ekot på en analog telefonledning. Filtren uppdateras, d v s anpassar sig till uppkomna ekon via felsignalema e, resp s, enligt den klassiska, minsta kvadratmetoden, "Least Mean Square"-algorit1nen (LMS-algoritmen) där index r är en förkortning för rum och index l för linje, att hänföra till riktningen för signalemas fortplantning i DSP-enheten. För att LMS-algoritmen skall kunna arbeta optimalt, d v s följa förändringar i rumsakustiken så snabbt som möjligt, utan att störas av samtidigt A- och Btal, har LMS- algoritrnen utvecklats med stödreglering från RFOE-organet, styrsignalema till organen REK och LEK är markerade med streckade pilar i ﬁguren. Stödregleringen, som även reglerar Gu och Gi enheterna, vilkas reglersignaler är markerade med streckade pilar i ﬁguren, har en avgörande betydelse för upplevd talkvalitet och talstabilitet. Gu- och Gi-enhetema är spänningsstyrda förstärkare som dämpar ingående signaler med 6 dB, vilket inte är hörbart för det mänskliga örat och påverkar således ej märkbart utgående resp inkommande Atal- resp Btalsignaler. Dämp- ningar som är hörbara för örat ligger approximativt inom området 12- 20 dB.The cancellation means REK and LEK in the DSP unit consist of adaptive transversal alters with lengths (expressed in time) which correspond to the main reverberation in a normal office environment 10 15 20 25 30 520735 or a conference room or the electrical echo on an analog telephone line. The filters are updated, ie adapt to the echoes generated via the error signals e, respectively s, according to the classic, least squares method, the "Least Mean Square" algorithm (LMS algorithm) where index r is an abbreviation for room and index l for line, that relate to the direction of propagation of the signals in the DSP unit. In order for the LMS algorithm to work optimally, ie follow changes in room acoustics as quickly as possible, without being disturbed by simultaneous A and B numbers, the LMS algorithms have been developed with support control from the RFOE body, the control signals to the bodies REK and LEK are marked with dashed arrows in ﬁ guren. The support regulation, which also regulates the Gu and Gi units, whose control signals are marked with dashed arrows in the clock, is of crucial importance for perceived speech quality and speech stability. The Gu and Gi units are voltage-controlled amplifiers that attenuate input signals by 6 dB, which is not audible to the human ear and thus does not appreciably affect output and incoming Atal and B number signals, respectively. Attenuations that are audible to the ear are approximately in the range of 12-20 dB.

Stödregleringen tillgår enl följande kriterier: - Uppdatering av felsignaler i REK-organet för ljud från rummet endast när Btal eller kraftigt Btal + svagt Atal, d v s detektera Atal resp Btal. Motsvaran- de gäller för felsignalema i LEK-organet.The support regulation is available according to the following criteria: - Update of error signals in the REK device for sound from the room only when Btal or strong Btal + weak Atal, ie detect Atal resp Btal. The same applies to the error signals in the LEK body.

- Sök optimal konvergensfaktor som funktion av e, resp s, för att erhålla snabb adaption till förändringar. Konvergensfaktom anger hur stor del av s, resp s, som används för uppdatering av REK resp LEK. Faktom är en känd sådan för LMS-algoritmer med vilken felsignaler multipliceras och avgör hur snabbt anpassning till nämnda modell i DSP-enheten sker.- Search for optimal convergence factor as a function of e, resp s, to obtain rapid adaptation to changes. The convergence factor indicates how much of s, resp s, is used to update REK resp LEK. The factor is a known one for LMS algorithms with which error signals are multiplied and determines how fast adaptation to said model in the DSP unit takes place.

- Undvik att adaptera på s, eller 81, vilka innehåller rena toner (d v s utan över toner) då detta kan leda till divergens.- Avoid adapting to s, or 81, which contain pure tones (ie without over tones) as this may lead to divergence.

- Förhindra överstyming av högtalarenheter, vilket annars skulle leda till olinjära och okancellerbara ekon (RBtal, RAtal).Prevent overdrive of speaker units, which would otherwise lead to non-linear and non-cancellable echoes (RBs, RAs).

- Sänk konvergensfaktom vid höga inivåer med risk för måttlig distorsion.- Lower the convergence factor at high levels with the risk of moderate distortion.

Den runtomupptagande mikrofonen 28 upptar Atal + RBtal och omvandlar dessa akustiska signaler till elektriska sådana och matar ut dem på ledningen 52, varefter de adderade signalerna subtraheras i subtraktionskretsen 46 med rBtal, vilket estimerats i REK-organet enl ovan. Den subtraherade signalen som nu består av Atal +e, dämpas eller förstärks i Gu-enheten i takt med Atal för att ytterligare öka signalens stabilitet. Från Gu-enheten matas Atal +s, till lO 15 20 25 30 520735 LEK-organet, som estimerar rAtal enligt ovan. Signalen matas även till ett linjegränssnitt 47 för anpassning till telefoniutrustningen enligt känd teknik, vilket i sin tur matar ut Atal på en två- trådslinje 56 mot telefoniutrustningen.The omnidirectional microphone 28 picks up Atal + RBtal and converts these acoustic signals into electrical ones and outputs them on line 52, after which the added signals are subtracted in the subtraction circuit 46 by rBtal, as estimated in the REK means as above. The subtracted signal, which now consists of Atal + e, is attenuated or amplified in the Gu unit in step with Atal to further increase the stability of the signal. From the Gu unit, Atal + s is fed to the LEK body, which estimates rAtal as above. The signal is also fed to a line interface 47 for adaptation to the prior art telephony equipment, which in turn outputs Atal on a two-wire line 56 to the telephony equipment.

På liknande vis mottar linjegränssnittet Btal som blandas med avgivet Atal. Signalen som påförs ledningen 54 matas in i DSP-enheten från linjegränssnittet 47, vareﬁer signalen subtraheras i subtraktionskretsen 48 med rAtal, vilket estimerats i REK-organet enl ovan. Den subtraherade signalen som nu består av Atal +21 dämpas i Gi-enheten i takt med Btal för att ytterligare öka signalens stabilitet. Från Gi-enheten matas Btal +af till REK-organet, som estimerar rBta1 enligt ovan. Signalen avges därefter som hörbart Btal via högtalarenheten 16, varefter proceduren upprepas cykliskt under pågående samtal med adaptiv ekokancellering.Similarly, the line interface receives Btal which is mixed with the output Atal. The signal applied to line 54 is input to the DSP unit from the line interface 47, where the signal is subtracted in the subtraction circuit 48 by rAtal, which is estimated in the REK means according to the above. The subtracted signal which now consists of Atal +21 is attenuated in the Gi unit in step with Btal to further increase the stability of the signal. From the Gi unit, Btal + af is fed to the REK member, which estimates rBta1 as above. The signal is then emitted as audible Btal via the speaker unit 16, after which the procedure is repeated cyclically during ongoing calls with adaptive echo cancellation.

Organet för adaptiv Signalbehandling utgörs, som nämnts ovan, av en kraﬁfull DSP, som i sitt minne kan bygga upp modeller för både akustiska ekon i rummet (REK) samt elektriska ekon på linjen (LEK). Med dessa ekon separeras Atal och Btal från varandra i DSP- organet så att rundgång förhindras vid nonnala talnivåer (ca 70-75 dB). En stabil funktion och optimal inställning av kancellerama REK och LEK är en absolut förutsättning för god duplex-talkvalitet i konferenstelefonen. Detta accentueras av att den akustiska kopplingen enligt geometrin i ñg. 4 är stark, d v s risken for s k rundgång är stor.The body for adaptive signal processing consists, as mentioned above, of a powerful DSP, which in its memory can build up models for both acoustic echoes in the room (REK) and electrical echoes on the line (LEK). With these echoes, Atal and Btal are separated from each other in the DSP body so that rotation is prevented at normal number levels (approx. 70-75 dB). A stable function and optimal setting of the cancels REK and LEK is an absolute prerequisite for good duplex speech quality in the conference telephone. This is accentuated by the acoustic coupling according to the geometry of the ñg. 4 is strong, ie the risk of so-called roundabout is great.

Kancelleringen eller utsläckningen består i att: - Det från mikrofonen inkommande ljudet = Atal + RBtal subtraheras med rBtal = RBtal + 5,.The cancellation or quenching consists of: - The sound coming from the microphone = Atal + RBtal is subtracted with rBtal = RBtal + 5 ,.

Resultatet blir sålunda Atal + ef, d v s rent Atal bortsett från en rumsresidual = e,.The result is thus Atal + ef, i.e. pure Atal apart from a room residual = e ,.

Motsvarande kancellering görs på linjesidan, vilket även minskar risken för ljudåterkoppling samt hindrar, att en del av Atal reﬂekteras tillbaka till rummet via högtalarenheter 16.Corresponding cancellations are made on the line side, which also reduces the risk of sound feedback and prevents a part of Atal from being reflected back to the room via loudspeaker units 16.

Dessutom sänder anordningen enligt uppfinningen ut s k rosa brus "pink noice" på linjen under samtalsuppkoppling för att släcka ut brus och snabbt stabilisera samtalskvalitet innan den adaptiva regleringen enligt uppfinningen tar vid.In addition, the device according to the invention emits so-called pink noise "pink noice" on the line during call connection in order to extinguish noise and quickly stabilize call quality before the adaptive control according to the invention takes over.

I ﬁg. 5 illustreras det innovativa arrangemanget enligt uppfinningen, varvid tre högtalarenheter 16 omger en 360° runtomupptagande mikrofon 28, varvid var och en av högtalarenhetema 16 har ett ljudupptagningsområde på l20°.I ﬁ g. 5 illustrates the innovative arrangement according to the invention, in which three loudspeaker units 16 surround a 360 ° all-round recording microphone 28, each of the loudspeaker units 16 having a sound recording area of 120 °.

Föreliggande uppﬁnning har ovan beskrivits i form av föredragna utföringsformer och exempliﬁeringar, inte avsedda att begränsa uppfinningen till dessa, utan mer för att åskådliggöra uppfinningen som sådan för en fackman. Således är uppfinningen endast begränsad med avseende på bifogade patentkravs avfattning.The present invention has been described above in the form of preferred embodiments and examples, not intended to limit the invention thereto, but more to illustrate the invention as such to one skilled in the art. Thus, the invention is limited only with respect to the wording of the appended claims.

Claims

10 15 20 25 30 520755 Patent claim

Voice communication device (20) for recording and transmitting voices and reproducing them in full duplex, characterized in that the device (20) comprises means for voice communication and means for adaptive signal processing (DSP), with interface (47) to the means for voice communication, for echo cancellation and feedback, whereby recording of voices is effected by at least one surround recording centrally in relation to at least two loudspeaker units (16) arranged microphone (28), the at least two loudspeaker units (16) being arranged so as to surround the microphone (28) substantially in the immediate vicinity of the microphone and constitutes a sound unit together with the microphone for voice recording and voice reproduction which is connected to the means for adaptive signal processing.

Device according to claim 1, characterized in that the voice communication means comprises equipment for establishing and maintaining telephone calls.

Device according to claim 2, characterized in that the interface (47) is a line interface to the equipment for establishing and maintaining telephone calls.

4. Device according to claim 3, characterized in that it is intended for the transmission of telephone calls, with or without a handset, via the voice communication means comprising a loudspeaker function.

Device according to claim 4, characterized in that it is intended for conference calls.

6. Device according to claim 1, characterized in that it is intended for voice recording, wherein the means for voice communication comprises sound recording equipment for recording recorded voices.

Device according to claim 6, characterized in that the interface is an interface for adaptation to the sound recording equipment.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that enheter your units of said sound unit can be connected to each other, wherein one of the sound units contains the means for voice communication and the means for adaptive signal processing.

Device according to claim 8, characterized in that sound units which are connected to each other are arranged in a suitable place in one or ﬂ your rooms, preferably on a parking space, a wall or on a ceiling at a distance from each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that each microphone is surrounded by three speakers. of that

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the speakers for each individual sound unit are symmetrically arranged around the microphone of the sound unit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for adaptive signal processing consists of means for digital signal processing (DSP).

Device according to claim 12, characterized in that the signal processing is performed by a digital signal processing processor (DSP) comprising three main means called room echo canceller (REK), line echo canceller (LEK) and control means (RFOE) for echo cancellation.

Device according to claim 13, characterized in that the cancellation means (REK, LEK) consist of adaptive transverse alterts with lengths, in time, which correspond to the main echo sounding in a normal office environment or a conference room or the electrical echo on an analog telephone line, wherein the adapts to raised echoes via error signals (one et) according to the least squares method.

Device according to claim 14, characterized in that the room kitchen chancellor (REK) and the line kitchen chancellor (LEK) on the input side are connected to output line (52) and input line (54), respectively, the chancers emitting output signals (rBtal, rAtal) on the output, which output signals are subtracted from incoming room sounds (Atal + RBtal) and incoming line sounds (Btal + Rtal) in subtraction devices (46, 48).

Device according to claim 15, characterized in that incoming room noise and incoming line noise are attenuated by voltage-controlled amplifiers (Gu, Gi) to stabilize incoming sound, which is output from the output of the amplifiers to the line co-chancellor (LEK) and the room co-chancellor (REK) and to the interface (47) or the speaker unit (16).

Device according to claim 13, characterized in that control ﬁ injection means (RFOE) for echo cancellation perform support control for the voltage controlled amplifiers (Gu, Gi) in step with the respective speech signal (Atal, Btal) and support control of the room echo canceller (REK) and the line echo canceller (LEK). ), whereby the support regulation is achieved as follows: updating error signals in the REK device for sound from the room only when Btal or strong Btal + weak Atal occurs, ie detecting Atal or Btal, whereby the corresponding is achieved for the error signals in the LEK device; search for the optimal convergence factor as a function of the error signals (e ,, el) to obtain rapid adaptation to number changes, the convergence factor indicating how much of the error signals (ef, el) are used for updating REK resp LEK; avoid adapting to error signals (ef, not) that contain pure tones; prevent overdrive of speaker units; and lower the convergence factor at high noise levels with the risk of moderate distortion. 10 15 20 25 30 520735 11

Device according to one of Claims 1 to 5, 8 to 17, characterized in that the device emits so-called pink noise during a call connection.

A method for recording and transmitting voices and reproducing them in full duplex, and means for adaptive signal processing (DSP), with an interface (47) to the means for characterized in that the method comprises means for voice communication, for canceling echo and feedback, the recording of voices being effected by at least one microphone (28) arranged centrally in relation to at least two loudspeaker units (16), the at least two loudspeaker units (16) being arranged so as to surround the microphone (28) substantially in the microphone. immediate proximity and constitutes an audio unit together with the microphone for voice recording and voice reproduction connected to the adaptive signal processing means, the signal processing being performed by a digital signal processing processor (DSP) comprising three main means called space co-chancellor (REK), line co-chancellor (LEK) RF OE) for eco-cancellation, whereby cancellationso The rgan (REK, LEK) consists of adaptive transversal alts with lengths, in time, which correspond to the main echo sound in a normal office environment or a conference room or the electrical echo on an analog telephone line, the filters adapt to arising echoes via error signals (an electricity) according to the least squares method, wherein the room echo canceller (REK) and the line echo canceller (LEK) on the input side are connected to output line (52) and input line (54), respectively, the chancers emitting output signals (rBtal, rAtal) on the output, which output signals are subtracted from incoming room sound (Atal + RBtal) and incoming line sounds (Btal + Rtal) in subtraction devices (46, 48), whereby incoming room sounds and incoming line sounds are attenuated by voltage-controlled amplifiers (Gu, Gi) to stabilize incoming sounds, which are output from the amplifiers' output to the line echo canceller (LEK) or the room echo canceller (REK) and to the interface (47) or the speaker unit (16), whereby the control function The echo canceller (RFOE) performs support control for the voltage-controlled amplifiers (Gu, Gi) in step with the respective speech signal (Atal, Btal) and support control of the room echo canceller (REK) and line echo canceller (LEK), the support control includes the following procedure steps: updating procedure signals The REK means for sound from the room only when Btal or strong Btal + weak Atal occurs, ie detects Atal or Btal, whereby the corresponding is achieved for the error signals in the LEK means; search for the optimal convergence factor as a function of the error signals (en 61) to obtain rapid adaptation to speech changes, the convergence factor indicating how large a part of the error signals (an el) is used for updating REK or LEK; 10 l5 20 25 30 Arszovzs 12 avoid adapting to error signals (ef, el) containing pure tones; prevent overdrive of speaker units; and lower the convergence factor at high noise levels with the risk of moderate distortion.