CN109040501A - 一种改善voip通话质量的回声消除方法 - Google Patents

一种改善voip通话质量的回声消除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，包括获取基础时延值Δt0；自语音通话开始时起根据基础时延值Δt0快速消除通话回声；通话过程中动态采集实时时延值Δtn，并动态消除通话回声的步骤。在通话未开始前，回声消除处理器输出辅助采样音频信号f0，得到设备所处的硬件环境和外部环境下的基础时延值Δt0，回声消除处理器记录基础时延值Δt0并根据基础时延值Δt0快速消除通话回声；在通话过程中，在下一个采样时刻tn+1到达之前，回声消除处理器调用缓存区中存储的对方传输来的音频信号fn及麦克风接收到的音频信号fn’，根据当前的实时时延值Δtn快速从音频信号fn’中消除音频信号fn，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号，实现动态消除回声。

Description

一种改善VOIP通话质量的回声消除方法
技术领域
本发明涉及回声消除技术领域，特别是涉及一种改善VOIP通话质量的回声消除方法。
背景技术
VoIP的基本原理是通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按 TCP/IP 标准进行打包，经过 IP 网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后恢复成原来的语音信号，从而达到由互联网传送语音的目的。
在双向对讲时，往往会出现听到的声音中夹杂着自我声音的现象，现有技术中，存在回声消除技术来解决该问题，但是在正式通话的前一小段时间内，仍然会出现该问题，导致通话质量不佳。
现有的回声消除方式是在语音开始后的一小段时间内寻找需消除的音频段再进行消除，但该段时间内仍然存在回声，且由于设备会随人移至不同的外部环境，当外部环境变化时，实时时延值会相应发生变化，不能动态及时消除回声，使得用户得不到较好的通话体验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改善VOIP通话质量的回声消除方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，包括以下步骤：
S1：获取基础时延值Δt0：在启动语音通话之前，获取由硬件时延和基础环境时延构成的基础时延值Δt0，具体包括以下步骤：
S101：回声消除处理器输出辅助采样音频信号f0至音频接收模块，记录输出所述辅助采样音频信号f0的时刻，记为t1；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号f0’，并同步发送至缓存区中进行存储；
S102：所述音频接收模块接收所述辅助采样音频信号f0后发送至扬声器，并同时发送该辅助采样音频信号f0至缓存区进行存储；
S103：扬声器收到所述的辅助采样音频信号f0后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
S104：回声消除处理器调用缓存区中存储的辅助采样音频信号f0及音频信号f0’并进行比对，找到音频信号f0’中出现与辅助采样音频信号f0相同的音频段的起始时刻，记为t2，则基础时延值Δt0= t2-t1；
S2：无延迟快速回声消除，自语音通话开始时起根据基础时延值Δt0快速消除通话回声，具体包括以下步骤：
S201：音频接收模块收到通话对方传输来的音频信号f1；
S202：音频接收模块接收所述音频信号f1后发送至扬声器，并同时发送该音频信号f1至缓存区进行存储；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号f1’，并同步发送至缓存区中进行存储；
S203：扬声器收到所述的音频信号f1后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
S204：回声消除处理器调用缓存区中存储的音频信号f1及音频信号f1’，根据基础时延值Δt0快速从音频信号f1’中消除音频信号f1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号。
所述的一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，还包括通话过程中动态采集实时时延值Δtn，并动态消除通话回声的步骤，具体包括以下步骤：
SS1：获取实时时延值Δtn：在通话过程中，实时获取由硬件时延和实时环境时延构成的实时时延值Δtn，具体包括以下步骤：
SS101：音频接收模块收到对方传输来的音频信号fn，记录其接收到该音频信号fn的时刻tn；
SS102：音频接收模块接收所述音频信号fn后发送至扬声器，并同时发送该音频信号fn及时间数据tn至缓存区进行存储；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号fn’，并同步发送至缓存区中进行存储；
SS103：扬声器收到所述的音频信号fn后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
SS104：回声消除处理器调用缓存区中存储的所述音频信号fn’及对方传输来的音频信号fn并进行比对，找到音频信号fn’中出现与所述音频信号fn相同的音频段的起始时刻，记为tn’，则实时时延值Δtn=tn’-tn；
SS2：无延迟快速回声消除，通话过程中根据实时时延值Δtn快速消除通话回声：在下一个采样时刻tn+1到达之前，回声消除处理器调用缓存区中存储的对方传输来的音频信号fn及麦克风接收到的音频信号fn’，根据当前的实时时延值Δtn快速从音频信号fn’中消除音频信号fn，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；
下一采样时刻tn+1到达时，循环步骤SS101~SS104，获得采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1，在下下一个采样时刻tn+2到达之前，根据采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1快速从音频信号fn+1’中消除音频信号fn+1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；
以此类推，完成通话过程中动态采集实时时延值，并动态消除通话回声。
所述的辅助采样音频信号f0为单轨音频。
本发明的有益效果是：
1）在通话未开始前，无通话双方的语音信号，通过回声消除处理器输出辅助采样音频信号f0作为基准干扰信号，得到设备所能提供的硬件环境以及设备所处的外部环境下的基础时延值Δt0，回声消除处理器记录该基础时延值Δt0，即可在开始通话时，相应剪除对应于基础时延值Δt0的与音频信号f1相同的音频段（干扰信号），使得在刚开始通话时就能够消除对方发出的第一句语音的回声，将无杂音的己方声音通过音频输出模块传输至对方接收设备中。
2）在通话过程中，在下一个采样时刻tn+1到达之前，回声消除处理器调用缓存区中存储的对方传输来的音频信号fn及麦克风接收到的音频信号fn’，根据当前的实时时延值Δtn快速从音频信号fn’中消除音频信号fn，下一采样时刻tn+1到达时，获得采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1，在下下一个采样时刻tn+2到达之前，根据采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1快速从音频信号fn+1’中消除音频信号fn+1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；以此类推，完成通话过程中动态采集实时时延值，并根据该实时时延值来回消除双方在VOIP通话过程中的回声信号，得到清晰无干扰的对方声信号，当设备移至不同的外部环境中，再次寻找当下外部环境中的实时时延值，循环往复，动态消除通话回声，改善用户通话体验。
附图说明
图1为获得基础时延值Δt0的工作原理框图；
图2为根据基础时延值Δt0快速消除通话回声的工作原理框图；
图3为动态采集实时时延值Δtn的工作原理框图；
图4为动态消除通话回声的工作原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：如图1所示，一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，包括以下步骤：
S1：获取基础时延值Δt0：在启动语音通话之前，获取由硬件时延和基础环境时延构成的基础时延值Δt0，具体包括以下步骤：
S101：回声消除处理器输出辅助采样音频信号f0至音频接收模块，优选的，所述的辅助采样音频信号f0为单轨音频，便于处理辅助采样音频信号f0的波形，在极短的正式通话前的时间段内，能够快速剪切处理辅助采样音频信号f0，使得在正式通话时就已达到较好的通话质量；回声消除处理器记录输出所述辅助采样音频信号f0的时刻，记为t1；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号f0’，并同步发送至缓存区中进行存储；
S102：所述音频接收模块接收所述辅助采样音频信号f0后发送至扬声器，并同时发送该辅助采样音频信号f0至缓存区进行存储，将该辅助采样音频信号f0作为基准干扰信号，便于后期快速寻找到时延值；
S103：扬声器收到所述的辅助采样音频信号f0后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
S104：回声消除处理器调用缓存区中存储的辅助采样音频信号f0及音频信号f0’并进行比对，找到音频信号f0’中出现与辅助采样音频信号f0相同的音频段的起始时刻，记为t2，则基础时延值Δt0= t2-t1。
S2：如图2所示，无延迟快速回声消除，自语音通话开始时起根据基础时延值Δt0快速消除通话回声，具体包括以下步骤：
S201：音频接收模块收到通话对方传输来的音频信号f1；
S202：音频接收模块接收所述音频信号f1后发送至扬声器，并同时发送该音频信号f1至缓存区进行存储；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号f1’，并同步发送至缓存区中进行存储；
S203：扬声器收到所述的音频信号f1后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
S204：回声消除处理器调用缓存区中存储的音频信号f1及音频信号f1’，根据基础时延值Δt0快速从音频信号f1’中消除音频信号f1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号。
在通话未开始前，无通话双方的语音信号，通过回声消除处理器输出辅助采样音频信号f0作为基准干扰信号，得到设备所能提供的硬件环境以及设备所处的外部环境下的基础时延值Δt0，回声消除处理器记录该基础时延值Δt0，即可在开始通话时，相应剪除对应于基础时延值Δt0的与音频信号f1相同的音频段（干扰信号），使得在刚开始通话时就能够消除对方发出的第一句语音的回声，将无杂音的己方声音通过音频输出模块传输至对方接收设备中。
如图3所示，所述的一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，包括通话过程中动态采集实时时延值Δtn，并动态消除通话回声的步骤，具体包括以下步骤：
SS1：获取实时时延值Δtn：在通话过程中，实时获取由硬件时延和实时环境时延构成的实时时延值Δtn，具体包括以下步骤：
SS101：音频接收模块收到对方传输来的音频信号fn，记录其接收到该音频信号fn的时刻tn；
SS102：音频接收模块接收所述音频信号fn后发送至扬声器，并同时发送该音频信号fn及时间数据tn至缓存区进行存储，该音频信号fn作为正式通话后的基准干扰信号，该时间数据tn为接收到对方传输来的音频信号fn的时刻；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号fn’，并同步发送至缓存区中进行存储；
SS103：扬声器收到所述的音频信号fn后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
SS104：回声消除处理器调用缓存区中存储的所述音频信号fn’及对方传输来的音频信号fn并进行比对，找到音频信号fn’中出现与所述音频信号fn相同的音频段的起始时刻，记为tn’，则实时时延值Δtn=tn’-tn；
SS2：如图4所示，无延迟快速回声消除，通话过程中根据实时时延值Δtn快速消除通话回声：在下一个采样时刻tn+1到达之前，回声消除处理器调用缓存区中存储的对方传输来的音频信号fn及麦克风接收到的音频信号fn’，根据当前的实时时延值Δtn快速从音频信号fn’中消除音频信号fn，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；
下一采样时刻tn+1到达时，循环步骤SS101~SS104，获得采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1，在下下一个采样时刻tn+2到达之前，根据采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1快速从音频信号fn+1’中消除音频信号fn+1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；
以此类推，完成通话过程中动态采集实时时延值，并根据该实时时延值来回消除双方在VOIP通话过程中的回声信号，得到清晰无干扰的对方声信号，当设备移至不同的外部环境中，再次寻找当下外部环境中的实时时延值，循环往复，动态消除通话回声，改善用户通话体验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获取基础时延值Δt0：在启动语音通话之前，获取由硬件时延和基础环境时延构成的基础时延值Δt0，具体包括以下步骤：
S101：回声消除处理器输出辅助采样音频信号f0至音频接收模块，记录输出所述辅助采样音频信号f0的时刻，记为t1；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号f0’，并同步发送至缓存区中进行存储；
S102：所述音频接收模块接收所述辅助采样音频信号f0后发送至扬声器，并同时发送该辅助采样音频信号f0至缓存区进行存储；
S103：扬声器收到所述的辅助采样音频信号f0后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
S104：回声消除处理器调用缓存区中存储的辅助采样音频信号f0及音频信号f0’并进行比对，找到音频信号f0’中出现与辅助采样音频信号f0相同的音频段的起始时刻，记为t2，则基础时延值Δt0= t2-t1；
S2：无延迟快速回声消除，自语音通话开始时起根据基础时延值Δt0快速消除通话回声，具体包括以下步骤：
S201：音频接收模块收到通话对方传输来的音频信号f1；
S202：音频接收模块接收所述音频信号f1后发送至扬声器，并同时发送该音频信号f1至缓存区进行存储；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号f1’，并同步发送至缓存区中进行存储；
S203：扬声器收到所述的音频信号f1后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
S204：回声消除处理器调用缓存区中存储的音频信号f1及音频信号f1’，根据基础时延值Δt0快速从音频信号f1’中消除音频信号f1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号。
2.根据权利要求1所述的一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，其特征在于：还包括通话过程中动态采集实时时延值Δtn，并动态消除通话回声的步骤，具体包括以下步骤：
SS1：获取实时时延值Δtn：在通话过程中，实时获取由硬件时延和实时环境时延构成的实时时延值Δtn，具体包括以下步骤：
SS101：音频接收模块收到对方传输来的音频信号fn，记录其接收到该音频信号fn的时刻tn；
SS102：音频接收模块接收所述音频信号fn后发送至扬声器，并同时发送该音频信号fn及时间数据tn至缓存区进行存储；
此过程中，麦克风始终接收外界声波，转换为音频信号fn’，并同步发送至缓存区中进行存储；
SS103：扬声器收到所述的音频信号fn后进行播放，声波传播至麦克风，麦克风接收到该声波；
SS104：回声消除处理器调用缓存区中存储的所述音频信号fn’及对方传输来的音频信号fn并进行比对，找到音频信号fn’中出现与所述音频信号fn相同的音频段的起始时刻，记为tn’，则实时时延值Δtn=tn’-tn；
SS2：无延迟快速回声消除，通话过程中根据实时时延值Δtn快速消除通话回声：在下一个采样时刻tn+1到达之前，回声消除处理器调用缓存区中存储的对方传输来的音频信号fn及麦克风接收到的音频信号fn’，根据当前的实时时延值Δtn快速从音频信号fn’中消除音频信号fn，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；
下一采样时刻tn+1到达时，循环步骤SS101~SS104，获得采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1，在下下一个采样时刻tn+2到达之前，根据采样时刻tn+1的实时时延值Δtn+1快速从音频信号fn+1’中消除音频信号fn+1，并控制音频输出模块输出消除回声后的音频信号；
以此类推，完成通话过程中动态采集实时时延值，并动态消除通话回声。
3.根据权利要求1所述的一种改善VOIP通话质量的回声消除方法，其特征在于：所述的辅助采样音频信号f0为单轨音频。
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