TW201507489A - 利用陣列麥克風消除迴聲的方法 - Google Patents
利用陣列麥克風消除迴聲的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201507489A TW201507489A TW102128619A TW102128619A TW201507489A TW 201507489 A TW201507489 A TW 201507489A TW 102128619 A TW102128619 A TW 102128619A TW 102128619 A TW102128619 A TW 102128619A TW 201507489 A TW201507489 A TW 201507489A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- frequency band
- audio
- digital
- signal
- echo
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 208000032369 Primary transmission Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法，應用於一聲音接收系統，該方法首先利用一陣列式麥克風接收一音源以形成複數個類比音訊；再以一類比數位轉換器將該類比音訊轉換成複數個數位音訊；接著利用一數位訊號處理器透過一陣列波束成形程序以及一屏蔽矩陣濾波程序將該數位音訊分別形成一主音訊以及至少一雜音訊；最後再藉由該數位訊號處理器以一多輸入源適應濾波程序將該主音訊與該雜音訊相減，得到一已抑制一迴聲的聲音訊號。據此，本發明使得該聲音接收系統於收音上，能夠消除該陣列式麥克風的系統誤差，令所得到該聲音訊號具有較佳的穩健性。
Description
本發明為有關一種迴聲的消除方法，尤指一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法。
在消費性電子通訊產品上，聲學迴聲(Acoustic echo)一直是令人困擾的問題。例如在揚聲器與麥克風同時並存的環境中，麥克風會收到揚聲器放出並經由空間響應傳遞後的聲學迴聲、近端發話者的語音以及環境的背景噪音，這些訊號經由衛星傳輸傳回給遠端通話者，造成遠端通話者會聽到自己先前發出的聲音，令人非常困擾而具有語音辨識率差的問題。
一般解決此問題是使用聲學迴聲消除系統(Acoustic echo cancellation，AEC)，例如於「C. Breining, P. Dreiscitel, E. Hansler, A. Mader, B. Nitsch, H. Puder, T. Schertler, G. Schmidt, and J. Tilp, “Acoustic echo control. An application of very-high-order adaptive filters,” IEEE Signal Processing Magazine, Vol.16, pp. 42-69 (1999)」所揭示，其為利用適應性訊號處理的方式來消除聲學迴聲，藉此以增強語音品質。
不過，上述所使用的聲學迴聲消除系統，其不僅使用複雜的適應性演算法之外，一般只使用單一麥克風擷取訊號，而使得消除迴聲的效果有限。
為了更進一步增加語音通訊的品質，有相關人士提出結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統(Array echo jammer with acoustic echo canceller，AEJ with AEC)，例如於「Kazunori Kobayashi and Yoichi Haneda, “A Hands-Free Unit with noise Reduction by Using Adaptive Beamformer” (2008)」所揭示，其將聲音訊號先由陣列處理之後再利用聲學迴聲系統處理，以達到空間上濾波的效果，抑制或是衰減掉從迴音路徑傳遞過來的迴音。
然而，麥克風陣列技術的穩健性，主要有以下三個系統誤差因素會影響其處理表現，(i)麥克風單體之間的頻率響應不一致(Magnitude and Phase response error)、(ii)麥克風其真實的聲學中心與預計擺放位置的誤差(Position error)以及(iii)訊號傳遞過來不在設計的陣列主軸內的誤差(Pointing error)，而且當麥克風尺寸縮小時，這些影響會更劇烈，因此，在利用麥克風陣列於迴聲消除的技術上，仍然有改善的空間存在。
一般解決此問題是使用聲學迴聲消除系統(Acoustic echo cancellation，AEC)，例如於「C. Breining, P. Dreiscitel, E. Hansler, A. Mader, B. Nitsch, H. Puder, T. Schertler, G. Schmidt, and J. Tilp, “Acoustic echo control. An application of very-high-order adaptive filters,” IEEE Signal Processing Magazine, Vol.16, pp. 42-69 (1999)」所揭示，其為利用適應性訊號處理的方式來消除聲學迴聲，藉此以增強語音品質。
不過，上述所使用的聲學迴聲消除系統，其不僅使用複雜的適應性演算法之外，一般只使用單一麥克風擷取訊號，而使得消除迴聲的效果有限。
為了更進一步增加語音通訊的品質，有相關人士提出結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統(Array echo jammer with acoustic echo canceller，AEJ with AEC)，例如於「Kazunori Kobayashi and Yoichi Haneda, “A Hands-Free Unit with noise Reduction by Using Adaptive Beamformer” (2008)」所揭示，其將聲音訊號先由陣列處理之後再利用聲學迴聲系統處理，以達到空間上濾波的效果，抑制或是衰減掉從迴音路徑傳遞過來的迴音。
然而，麥克風陣列技術的穩健性，主要有以下三個系統誤差因素會影響其處理表現，(i)麥克風單體之間的頻率響應不一致(Magnitude and Phase response error)、(ii)麥克風其真實的聲學中心與預計擺放位置的誤差(Position error)以及(iii)訊號傳遞過來不在設計的陣列主軸內的誤差(Pointing error)，而且當麥克風尺寸縮小時，這些影響會更劇烈，因此，在利用麥克風陣列於迴聲消除的技術上，仍然有改善的空間存在。
本發明的主要目的，在於解決習知使用麥克風陣列技術於聲學迴聲系統，具有穩健性不佳的問題。
為達上述目的，本發明提供 一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法，應用於一接收一包含一迴聲的音源的聲音接收系統，該聲音接收系統包含有一陣列式麥克風、一與該陣列式麥克風電性連接的類比數位轉換器以及一與該類比數位轉換器電性連接的數位訊號處理器，該方法包含有以下步驟：
該陣列式麥克風接收該音源，形成複數個類比音訊輸出；
該類比數位轉換器將該類比音訊轉換成複數個數位音訊輸出；
該數位訊號處理器以一陣列波束成形程序將該數位音訊形成一具有一指向收音範圍的主音訊；
該數位訊號處理器以一屏蔽矩陣濾波程序將該數位音訊過濾而成為收音範圍與該指向收音範圍互補的至少一雜音訊；以及
該數位訊號處理器以一多輸入源適應濾波程序將該主音訊與該雜音訊相減，得到一已抑制該迴聲的聲音訊號。
如此一來，本發明藉由該陣列波束成形程序擷取該數位音訊於該指向收音範圍內的訊號成分，該屏蔽矩陣濾波程序擷取該數位音訊於該指向收音範圍外的雜訊成分，該多輸入源適應濾波程序則進一步消除該訊號成分中的雜訊成分以得到該聲音訊號，如此，進而消除該陣列式麥克風的系統誤差，增加其穩健性。
為達上述目的，本發明提供 一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法，應用於一接收一包含一迴聲的音源的聲音接收系統，該聲音接收系統包含有一陣列式麥克風、一與該陣列式麥克風電性連接的類比數位轉換器以及一與該類比數位轉換器電性連接的數位訊號處理器，該方法包含有以下步驟：
該陣列式麥克風接收該音源，形成複數個類比音訊輸出；
該類比數位轉換器將該類比音訊轉換成複數個數位音訊輸出；
該數位訊號處理器以一陣列波束成形程序將該數位音訊形成一具有一指向收音範圍的主音訊；
該數位訊號處理器以一屏蔽矩陣濾波程序將該數位音訊過濾而成為收音範圍與該指向收音範圍互補的至少一雜音訊；以及
該數位訊號處理器以一多輸入源適應濾波程序將該主音訊與該雜音訊相減，得到一已抑制該迴聲的聲音訊號。
如此一來，本發明藉由該陣列波束成形程序擷取該數位音訊於該指向收音範圍內的訊號成分，該屏蔽矩陣濾波程序擷取該數位音訊於該指向收音範圍外的雜訊成分，該多輸入源適應濾波程序則進一步消除該訊號成分中的雜訊成分以得到該聲音訊號，如此，進而消除該陣列式麥克風的系統誤差，增加其穩健性。
10‧‧‧陣列式麥克風
11‧‧‧收音單元
20‧‧‧類比數位轉換器
30‧‧‧數位訊號處理器
40‧‧‧濾波器
S1‧‧‧步驟1
S2‧‧‧步驟2
S3‧‧‧步驟3
S4‧‧‧步驟4
S5‧‧‧步驟5
11‧‧‧收音單元
20‧‧‧類比數位轉換器
30‧‧‧數位訊號處理器
40‧‧‧濾波器
S1‧‧‧步驟1
S2‧‧‧步驟2
S3‧‧‧步驟3
S4‧‧‧步驟4
S5‧‧‧步驟5
圖1，為本發明第一實施例的系統組成示意圖。
圖2，為本發明第一實施例的步驟流程圖。
圖3，為本發明第二實施例的系統組成示意圖。
圖4，為本發明相較習知迴聲消除系統的迴音衰減效能評估指標差異示意圖。
圖2，為本發明第一實施例的步驟流程圖。
圖3，為本發明第二實施例的系統組成示意圖。
圖4，為本發明相較習知迴聲消除系統的迴音衰減效能評估指標差異示意圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
請搭配參閱『圖1』及『圖2』所示，『圖1』為本發明第一實施例的系統組成示意圖，『圖2』為本發明第一實施例的步驟流程圖，如圖所示：本發明為一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法，應用於一聲音接收系統，該聲音接收系統接收一音源，該音源可由一揚聲器放出，經由空間響應而包含一迴聲，該聲音接收系統包含有一陣列式麥克風10、一類比數位轉換器20以及一數位訊號處理器30，該陣列式麥克風10包含複數個收音單元11，該收音單元11排列於不同的位置，其可為微機電麥克風，使得彼此之間可相隔一較小間距而形成一陣列排列，得以應用於手持裝置上，該類比數位轉換器20與該陣列式麥克風10電性連接，該數位訊號處理器30則與該類比數位轉換器20電性連接。
本發明包含有以下步驟：
步驟1(S1)：首先，利用該陣列式麥克風10的該收音單元11接收該音源，由於該收音單元11各位於不同的位置，該陣列式麥克風10將該音源轉換而形成複數個彼此不同的類比音訊，輸出該類比音訊至該類比數位轉換器20。
步驟2(S2)：該類比數位轉換器20接收該類比音訊，並將該類比音訊轉換成複數個數位音訊，輸出該數位音訊至該數位訊號處理器30。
步驟3(S3)：該數位訊號處理器30以一陣列波束成形程序(Adaptive beamforming process)，將該數位音訊形成一具有一指向收音範圍的主音訊，在此實施例中，該陣列波束成形程序為使用一線性約束最小方差法(Linear constraint minimum variance，LCMV)進行，關於該線性約束最小方差法之使用，可參考「L. Griffiths and C. Jim, “An alternative approach to linearly constrained adaptive beamforming”, IEEE Transaction Antennas and propagation, Vol. 30(1), pp. 27-34 (1982)」之說明，在此將上述文獻記載之方法併入本文，並應視為本申請案之一部分，而在使用該線性約束最小方差法的同時，於其中需考慮白訊號增益(White noise gain，WNG)與指向性(Directivity index，DI)對該主音訊的影響，例如當白訊號增益越大時，於該指向收音範圍內的該主音訊相對於該指向收音範圍外的一雜訊之間的不一致性越不敏感，使得指向性變差，因此必須兩者同時兼顧，另外，尚需說明的是，該指向收音範圍主要為針對該音源的主要傳遞路徑進行設定，減少非主要傳遞路徑上的雜音，以達到空間上的濾波效果。
步驟4(S4)：該數位訊號處理器30以一屏蔽矩陣濾波程序(Blocking matrix filtering process)將該數位音訊過濾，而成為收音範圍與該指向收音範圍互補的至少一雜音訊，在此實施例中，該屏蔽矩陣濾波程序為使用一奇異值分解法(Singular value decomposition，SVD)進行，關於該奇異值分解法之使用，可參考「M. R. Bai, J. G. Ih, and J. Benesty, “Acoustic Array Systems: Thoery, Implementation, and Application,” John-Wiley IEEE (2013)」之說明，在此將上述文獻記載之方法併入本文，並應視為本申請案之一部分，該屏蔽矩陣濾波程序將該音源的主要傳遞路徑方向形成一零增益點，屏蔽該音源於該指向收音範圍內的接收，而過濾得到該音源位於該指向收音範圍外的該雜訊，而形成該雜音訊，在此實施例中，該雜音訊的個數及對應於所輸入的該數位音訊的個數，但不以此為限制。
步驟5(S5)：該數位訊號處理器30以一多輸入源適應濾波程序(Multiple-input canceling process)將該主音訊與該雜音訊相減，進一步濾除該主音訊中的雜訊，得到一已抑制該迴聲的聲音訊號，並且，由於在該屏蔽矩陣濾波程序之中，該零增益點的方向可自動依該音源的位置而改變，使得該聲音訊號可具有較佳的品質。
請參閱『圖3』所示，『圖3』為本發明第二實施例的系統組成示意圖，為了有效減少上述各程序的運算量，在第二實施例中，與第一實施例相較之下，該聲音接收系統更包含一濾波器40，該濾波器40為電性連接於該類比數位轉換器20與該數位訊號處理器30之間。
第二實施例相較第一實施例的特徵在於步驟2(S2)之中，該類比數位轉換器20將該類比音訊轉換成該數位音訊輸出後，該濾波器40先對該數位音訊進行一分頻取樣程序，令該數位音訊包含一第一頻段數位音訊以及一頻段異於該第一頻段數位音訊的第二頻段數位音訊，使該數位音訊於分頻後具有一較低的取樣率(sampling rate)，再進行後續的該陣列波束成形程序、該屏蔽矩陣濾波程序以及該多輸入源適應濾波程序。
如此，於步驟3(S3)時，該陣列波束成形程序使得該主音訊包含一與該第一頻段數位音訊具有相同頻段的第一頻段主音訊以及一與該第二頻段數位音訊具有相同頻段的第二頻段主音訊；於步驟4(S4)時，該屏蔽矩陣濾波程序使得該雜音訊包含一與該第一頻段數位音訊具有相同頻段的第一頻段雜音訊以及一與該第二頻段數位音訊具有相同頻段的第二頻段雜音訊；而於步驟5(S5)時，再於該多輸入源適應濾波程序，將該第一頻段主音訊與該第一頻段雜音訊相減得到一第一頻段聲音訊號，該第二頻段主音訊與該第二頻段雜音訊相減得到一第二頻段聲音訊號，最後，再將該第一頻段聲音訊號與該第二頻段聲音訊號於回復原來的該取樣率後進行合成，而得到該聲音訊號。
請參閱『圖4』所示，為本發明相較習知迴聲消除系統的迴音衰減效能評估指標差異示意圖，再進一步說明，『圖4』為在一無響室中以一手持裝置的模型，以本發明第一實施例(GSC)、第二實施例(Sub-band GSC)、習知聲學迴聲消除系統(AEC)以及習知結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統(AEJ with AEC)之技術，分別收錄一長度為10 秒的音訊所算出迴音衰減效能(Echo Return Loss Enhancement，ERLE)評估指標差異的結果，從『圖4』中可以得知，習知聲學迴聲消除系統的ERLE最大為10db，習知結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統的ERLE最大可達到為22dB，本發明第一實施例的ERLE最大為24dB，而本發明第二實施例的ERLE最大為27dB，相較之下，本發明第一實施例比習知聲學迴聲消除系統以及習知結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統消除迴聲的效果分別提升了14dB與2dB，而第二實施例與上述兩習知技術相較更是各別提升了17dB與5dB，顯示本發明可以增加系統誤差的容忍度，增加陣列訊號處理的穩健性以及消除迴聲與噪音能力，而且隨著噪音源的位置，自動地將陣列的零增益點移動到噪音源傳遞過來的角度並抑制噪音源的大小。
綜上所述，由於本發明藉由該陣列波束成形程序、該屏蔽矩陣濾波程序以及該多輸入源適應濾波程序，使得該聲音接收系統對該音源於收音上，能夠消除該陣列式麥克風的系統誤差，令所得到該聲音訊號具有較佳的穩健性，再者，本發明還可在較低的取樣率下進行上述的音訊處理程序，而可以有效的減少運算量，且進一步的，更具有依不同頻段優化該音訊的相關參數，以提升各處理程序的處理效果的優點，因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。
請搭配參閱『圖1』及『圖2』所示，『圖1』為本發明第一實施例的系統組成示意圖，『圖2』為本發明第一實施例的步驟流程圖，如圖所示：本發明為一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法，應用於一聲音接收系統，該聲音接收系統接收一音源，該音源可由一揚聲器放出，經由空間響應而包含一迴聲，該聲音接收系統包含有一陣列式麥克風10、一類比數位轉換器20以及一數位訊號處理器30，該陣列式麥克風10包含複數個收音單元11，該收音單元11排列於不同的位置，其可為微機電麥克風，使得彼此之間可相隔一較小間距而形成一陣列排列，得以應用於手持裝置上，該類比數位轉換器20與該陣列式麥克風10電性連接，該數位訊號處理器30則與該類比數位轉換器20電性連接。
本發明包含有以下步驟：
步驟1(S1)：首先，利用該陣列式麥克風10的該收音單元11接收該音源，由於該收音單元11各位於不同的位置，該陣列式麥克風10將該音源轉換而形成複數個彼此不同的類比音訊，輸出該類比音訊至該類比數位轉換器20。
步驟2(S2)：該類比數位轉換器20接收該類比音訊，並將該類比音訊轉換成複數個數位音訊，輸出該數位音訊至該數位訊號處理器30。
步驟3(S3)：該數位訊號處理器30以一陣列波束成形程序(Adaptive beamforming process)，將該數位音訊形成一具有一指向收音範圍的主音訊，在此實施例中，該陣列波束成形程序為使用一線性約束最小方差法(Linear constraint minimum variance，LCMV)進行，關於該線性約束最小方差法之使用，可參考「L. Griffiths and C. Jim, “An alternative approach to linearly constrained adaptive beamforming”, IEEE Transaction Antennas and propagation, Vol. 30(1), pp. 27-34 (1982)」之說明，在此將上述文獻記載之方法併入本文，並應視為本申請案之一部分，而在使用該線性約束最小方差法的同時，於其中需考慮白訊號增益(White noise gain，WNG)與指向性(Directivity index，DI)對該主音訊的影響，例如當白訊號增益越大時，於該指向收音範圍內的該主音訊相對於該指向收音範圍外的一雜訊之間的不一致性越不敏感，使得指向性變差，因此必須兩者同時兼顧，另外，尚需說明的是，該指向收音範圍主要為針對該音源的主要傳遞路徑進行設定，減少非主要傳遞路徑上的雜音，以達到空間上的濾波效果。
步驟4(S4)：該數位訊號處理器30以一屏蔽矩陣濾波程序(Blocking matrix filtering process)將該數位音訊過濾，而成為收音範圍與該指向收音範圍互補的至少一雜音訊，在此實施例中，該屏蔽矩陣濾波程序為使用一奇異值分解法(Singular value decomposition，SVD)進行，關於該奇異值分解法之使用，可參考「M. R. Bai, J. G. Ih, and J. Benesty, “Acoustic Array Systems: Thoery, Implementation, and Application,” John-Wiley IEEE (2013)」之說明，在此將上述文獻記載之方法併入本文，並應視為本申請案之一部分，該屏蔽矩陣濾波程序將該音源的主要傳遞路徑方向形成一零增益點，屏蔽該音源於該指向收音範圍內的接收，而過濾得到該音源位於該指向收音範圍外的該雜訊，而形成該雜音訊，在此實施例中，該雜音訊的個數及對應於所輸入的該數位音訊的個數，但不以此為限制。
步驟5(S5)：該數位訊號處理器30以一多輸入源適應濾波程序(Multiple-input canceling process)將該主音訊與該雜音訊相減，進一步濾除該主音訊中的雜訊，得到一已抑制該迴聲的聲音訊號，並且，由於在該屏蔽矩陣濾波程序之中，該零增益點的方向可自動依該音源的位置而改變，使得該聲音訊號可具有較佳的品質。
請參閱『圖3』所示，『圖3』為本發明第二實施例的系統組成示意圖，為了有效減少上述各程序的運算量，在第二實施例中，與第一實施例相較之下，該聲音接收系統更包含一濾波器40，該濾波器40為電性連接於該類比數位轉換器20與該數位訊號處理器30之間。
第二實施例相較第一實施例的特徵在於步驟2(S2)之中，該類比數位轉換器20將該類比音訊轉換成該數位音訊輸出後，該濾波器40先對該數位音訊進行一分頻取樣程序，令該數位音訊包含一第一頻段數位音訊以及一頻段異於該第一頻段數位音訊的第二頻段數位音訊，使該數位音訊於分頻後具有一較低的取樣率(sampling rate)，再進行後續的該陣列波束成形程序、該屏蔽矩陣濾波程序以及該多輸入源適應濾波程序。
如此，於步驟3(S3)時，該陣列波束成形程序使得該主音訊包含一與該第一頻段數位音訊具有相同頻段的第一頻段主音訊以及一與該第二頻段數位音訊具有相同頻段的第二頻段主音訊；於步驟4(S4)時，該屏蔽矩陣濾波程序使得該雜音訊包含一與該第一頻段數位音訊具有相同頻段的第一頻段雜音訊以及一與該第二頻段數位音訊具有相同頻段的第二頻段雜音訊；而於步驟5(S5)時，再於該多輸入源適應濾波程序，將該第一頻段主音訊與該第一頻段雜音訊相減得到一第一頻段聲音訊號，該第二頻段主音訊與該第二頻段雜音訊相減得到一第二頻段聲音訊號，最後，再將該第一頻段聲音訊號與該第二頻段聲音訊號於回復原來的該取樣率後進行合成，而得到該聲音訊號。
請參閱『圖4』所示，為本發明相較習知迴聲消除系統的迴音衰減效能評估指標差異示意圖，再進一步說明，『圖4』為在一無響室中以一手持裝置的模型，以本發明第一實施例(GSC)、第二實施例(Sub-band GSC)、習知聲學迴聲消除系統(AEC)以及習知結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統(AEJ with AEC)之技術，分別收錄一長度為10 秒的音訊所算出迴音衰減效能(Echo Return Loss Enhancement，ERLE)評估指標差異的結果，從『圖4』中可以得知，習知聲學迴聲消除系統的ERLE最大為10db，習知結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統的ERLE最大可達到為22dB，本發明第一實施例的ERLE最大為24dB，而本發明第二實施例的ERLE最大為27dB，相較之下，本發明第一實施例比習知聲學迴聲消除系統以及習知結合麥克風陣列技術於聲學迴聲系統消除迴聲的效果分別提升了14dB與2dB，而第二實施例與上述兩習知技術相較更是各別提升了17dB與5dB，顯示本發明可以增加系統誤差的容忍度，增加陣列訊號處理的穩健性以及消除迴聲與噪音能力，而且隨著噪音源的位置，自動地將陣列的零增益點移動到噪音源傳遞過來的角度並抑制噪音源的大小。
綜上所述，由於本發明藉由該陣列波束成形程序、該屏蔽矩陣濾波程序以及該多輸入源適應濾波程序，使得該聲音接收系統對該音源於收音上，能夠消除該陣列式麥克風的系統誤差，令所得到該聲音訊號具有較佳的穩健性，再者，本發明還可在較低的取樣率下進行上述的音訊處理程序，而可以有效的減少運算量，且進一步的，更具有依不同頻段優化該音訊的相關參數，以提升各處理程序的處理效果的優點，因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。
S1‧‧‧步驟1
S2‧‧‧步驟2
S3‧‧‧步驟3
S4‧‧‧步驟4
S5‧‧‧步驟5
Claims (7)
- 一種利用陣列麥克風消除迴聲的方法，應用於一接收一包含一迴聲的音源的聲音接收系統，該聲音接收系統包含有一陣列式麥克風、一與該陣列式麥克風電性連接的類比數位轉換器以及一與該類比數位轉換器電性連接的數位訊號處理器，該方法包含有以下步驟：
該陣列式麥克風接收該音源，形成複數個類比音訊輸出；
該類比數位轉換器將該類比音訊轉換成複數個數位音訊輸出；
該數位訊號處理器以一陣列波束成形程序將該數位音訊形成一具有一指向收音範圍的主音訊；
該數位訊號處理器以一屏蔽矩陣濾波程序將該數位音訊過濾而成為收音範圍與該指向收音範圍互補的至少一雜音訊；以及
該數位訊號處理器以一多輸入源適應濾波程序將該主音訊與該雜音訊相減，得到一已抑制該迴聲的聲音訊號。 - 如申請專利範圍第1項所述的利用陣列麥克風消除迴聲的方法，其中該聲音接收系統還包含有一電性連接於該類比數位轉換器與該數位訊號處理器之間的濾波器，而於該類比數位轉換器將該類比音訊轉換成該數位音訊輸出後，該濾波器先對該數位音訊進行一分頻取樣程序，令該數位音訊包含一第一頻段數位音訊以及一頻段異於該第一頻段數位音訊的第二頻段數位音訊，再將該數位音訊輸出。
- 如申請專利範圍第2項所述的利用陣列麥克風消除迴聲的方法，其中於該陣列波束成形程序中，該主音訊包含一與該第一頻段數位音訊具有相同頻段的第一頻段主音訊以及一與該第二頻段數位音訊具有相同頻段的第二頻段主音訊。
- 如申請專利範圍第3項所述的利用陣列麥克風消除迴聲的方法，其中於該屏蔽矩陣濾波程序中，該雜音訊包含一與該第一頻段數位音訊具有相同頻段的第一頻段雜音訊以及一與該第二頻段數位音訊具有相同頻段的第二頻段雜音訊。
- 如申請專利範圍第4項所述的利用陣列麥克風消除迴聲的方法，其中於該多輸入源適應濾波程序中，該數位訊號處理器將該第一頻段主音訊與該第一頻段雜音訊相減得到一第一頻段聲音訊號，該第二頻段主音訊與該第二頻段雜音訊相減得到一第二頻段聲音訊號，再將該第一頻段聲音訊號與該第二頻段聲音訊號合成而得到該聲音訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用陣列麥克風消除迴聲的方法，其中該陣列波束成形程序為使用一線性約束最小方差法進行。
- 如申請專利範圍第1項所述的利用陣列麥克風消除迴聲的方法，其中該屏蔽矩陣濾波程序為使用一奇異值分解法進行。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102128619A TW201507489A (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 利用陣列麥克風消除迴聲的方法 |
| US14/061,282 US9420115B2 (en) | 2013-08-09 | 2013-10-23 | Method using array microphone to cancel echo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102128619A TW201507489A (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 利用陣列麥克風消除迴聲的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201507489A true TW201507489A (zh) | 2015-02-16 |
Family
ID=52448692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102128619A TW201507489A (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 利用陣列麥克風消除迴聲的方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9420115B2 (zh) |
| TW (1) | TW201507489A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI579833B (zh) * | 2016-06-22 | 2017-04-21 | 瑞昱半導體股份有限公司 | 信號處理裝置與信號處理方法 |
| TWI722150B (zh) * | 2016-07-20 | 2021-03-21 | 日商星電股份有限公司 | 緊急通報系統用免持通話裝置 |
| TWI780726B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-10-11 | 香港商睿克科技有限公司 | 具自適應近距收音的微機電麥克風系統及其運作方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106646343A (zh) * | 2015-11-02 | 2017-05-10 | 中国船舶工业***工程研究院 | 一种基于子阵划分的波束形成后干扰阻塞方法 |
| CN109874084A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-11 | 北京安声浩朗科技有限公司 | 声音成分提取方法及*** |
| CN114940355B (zh) * | 2022-03-24 | 2023-03-31 | 中国矿业大学 | 具有收声阵列的带式输送机声信号巡检***及收声模块 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2414150A (en) * | 2004-05-14 | 2005-11-16 | Mitel Networks Corp | Generalised side lobe cancellor (gsc) structure in which the adaptive process is performed via a plurality of beamformers in parallel |
| DE602007003220D1 (de) * | 2007-08-13 | 2009-12-24 | Harman Becker Automotive Sys | Rauschverringerung mittels Kombination aus Strahlformung und Nachfilterung |
| US20110058676A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | Qualcomm Incorporated | Systems, methods, apparatus, and computer-readable media for dereverberation of multichannel signal |
| EP2701145B1 (en) * | 2012-08-24 | 2016-10-12 | Retune DSP ApS | Noise estimation for use with noise reduction and echo cancellation in personal communication |
-
2013
- 2013-08-09 TW TW102128619A patent/TW201507489A/zh unknown
- 2013-10-23 US US14/061,282 patent/US9420115B2/en active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI579833B (zh) * | 2016-06-22 | 2017-04-21 | 瑞昱半導體股份有限公司 | 信號處理裝置與信號處理方法 |
| TWI722150B (zh) * | 2016-07-20 | 2021-03-21 | 日商星電股份有限公司 | 緊急通報系統用免持通話裝置 |
| TWI780726B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-10-11 | 香港商睿克科技有限公司 | 具自適應近距收音的微機電麥克風系統及其運作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9420115B2 (en) | 2016-08-16 |
| US20150043740A1 (en) | 2015-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9520139B2 (en) | Post tone suppression for speech enhancement | |
| US20150371657A1 (en) | Energy Adjustment of Acoustic Echo Replica Signal for Speech Enhancement | |
| CN104158990B (zh) | 用于处理音频信号的方法和音频接收电路 | |
| CN105144674B (zh) | 多通道回声消除与噪声抑制 | |
| US8175871B2 (en) | Apparatus and method of noise and echo reduction in multiple microphone audio systems | |
| TW201507489A (zh) | 利用陣列麥克風消除迴聲的方法 | |
| US9280965B2 (en) | Method for determining a noise reference signal for noise compensation and/or noise reduction | |
| CN107483761B (zh) | 一种回波抑制方法及装置 | |
| US9508359B2 (en) | Acoustic echo preprocessing for speech enhancement | |
| US20080112568A1 (en) | Echo Canceller and Communication Audio Processing Apparatus | |
| US9699554B1 (en) | Adaptive signal equalization | |
| US10490208B2 (en) | Flexible voice capture front-end for headsets | |
| US20220301577A1 (en) | Echo cancellation method and apparatus | |
| KR20040030817A (ko) | 통신 시스템, 에코 제거 수단 및 에코 제거 방법 | |
| Kellermann | Acoustic echo cancellation for beamforming microphone arrays | |
| US8964967B2 (en) | Subband domain echo masking for improved duplexity of spectral domain echo suppressors | |
| Herbordt et al. | GSAEC—Acoustic echo cancellation embedded into the generalized sidelobe canceller | |
| JP4581114B2 (ja) | 適応型ビーム形成器 | |
| US8369511B2 (en) | Robust method of echo suppressor | |
| US9530428B2 (en) | Echo cancellation device | |
| US20100074452A1 (en) | Acoustic echo control | |
| Sugiyama et al. | A noise robust hearable device with an adaptive noise canceller and its DSP implementation | |
| Djendi et al. | A new adaptive solution based on joint acoustic noise and echo cancellation for hands-free systems | |
| US10999444B2 (en) | Acoustic echo cancellation device, acoustic echo cancellation method and non-transitory computer readable recording medium recording acoustic echo cancellation program | |
| JP2007336132A (ja) | エコー抑圧装置 |