專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多路聲音輸出和輸入系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的具有多路聲音輸出和輸入系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。
例如電話機(jī)具有所謂回聲消除電路的消除回聲信號(hào)的裝置，也稱(chēng)為回聲消除器(AEC)，所述電路從電話機(jī)的聽(tīng)筒通過(guò)空間耦連到話筒口承。在免提打電話，也就是不把聲音傳送裝置放在耳和嘴部時(shí)，回聲消除器尤其重要。
回聲消除器的一個(gè)重要組成部分是自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波器的任務(wù)在于，模仿空間的傳輸功能?；芈曄饕环矫婧休?shù)綋P(yáng)聲器的輸出信號(hào)作為參照信號(hào)，另一方面含有從麥克風(fēng)輸入系統(tǒng)的輸入信號(hào)。從而輸出信號(hào)遵循兩條分開(kāi)的路徑。其一是直接連接的，其一是通過(guò)揚(yáng)聲器經(jīng)空間和麥克風(fēng)進(jìn)行的。如果濾波器良好地自適應(yīng)，那么這兩條路徑是等效的。這兩條路徑等效是因?yàn)樵谧赃m應(yīng)濾波器良好地適應(yīng)時(shí)，精確地模擬了經(jīng)揚(yáng)聲器、空間和麥克風(fēng)的輸出信號(hào)路徑。從而兩個(gè)信號(hào)的差值至少近于零。以此方式達(dá)到抑制回聲。
只有在抵達(dá)揚(yáng)聲器的信號(hào)和麥克風(fēng)拾取的信號(hào)在時(shí)間上相關(guān)才有可能抑制回聲。時(shí)間上相關(guān)指的是在所述兩個(gè)信號(hào)之間只存在恒定的延時(shí)的相互關(guān)系。
除了普遍公知的電話機(jī)之外，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)在電話化。其中往往還打免提電話。如上所述，在打免提電話時(shí)，自適應(yīng)濾波器有良好自適應(yīng)是重要的，因?yàn)檫h(yuǎn)處發(fā)話人的信號(hào)可以無(wú)障礙地對(duì)麥克風(fēng)起作用。不同于電話機(jī)，計(jì)算機(jī)的缺點(diǎn)是整理輸出聲音信號(hào)的裝置與處理接收到的聲音信號(hào)的裝置在時(shí)間進(jìn)程上沒(méi)有恒定的延遲。出于由計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的不同原因，經(jīng)揚(yáng)聲器、空間和麥克風(fēng)的路徑上的延遲不恒定。抵達(dá)回聲消除器的信號(hào)，也就是經(jīng)揚(yáng)聲器輸出的信號(hào)和從麥克風(fēng)拾取的信號(hào)在時(shí)間上不相關(guān)。因此一次調(diào)整的自適應(yīng)回聲消除器的自適應(yīng)不足以始終地抑制回聲。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，從本文開(kāi)頭所述的技術(shù)的計(jì)算機(jī)出發(fā)提出技術(shù)方案，通過(guò)該技術(shù)方案得到回聲消除器的濾波器的始終準(zhǔn)確的自適應(yīng)，而不受計(jì)算機(jī)部件對(duì)聲音信號(hào)的變化的時(shí)延的制約。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分的特征完成。
由于所述特征，回聲消除器的自適應(yīng)濾波器上出現(xiàn)的聲音信號(hào)，即對(duì)計(jì)算機(jī)的聽(tīng)筒及揚(yáng)聲器確定的聲音信號(hào)和由麥克風(fēng)拾取的聲音信號(hào)，始終在時(shí)間上彼此相關(guān)，不受因聲音信號(hào)部件時(shí)延出現(xiàn)起伏的制約。
本發(fā)明的有利擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的主題。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。其中

圖1現(xiàn)有技術(shù)電話裝置回聲消除器的濾波器的原理電路圖，圖2現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算機(jī)中聲音信號(hào)輸出和輸入的原理功能電路圖。
圖3根據(jù)圖3的功能電路圖在原理上補(bǔ)充了的延遲部分，圖4是根據(jù)圖4的功能電路圖，具有詳細(xì)示出的根據(jù)圖1的回聲消除器，而圖5是根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)中聲音信號(hào)輸出和輸入信號(hào)的原理功能電路圖。
在附圖中同樣的部分用同樣的標(biāo)號(hào)標(biāo)出。
圖1示意地示出回聲消除器，其核心是自適應(yīng)濾波器F。在所述情況下輸出的聲音信號(hào)作為模擬的電信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線a送到濾波器F的輸入，并且送到揚(yáng)聲器L。由揚(yáng)聲器L把模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲音信號(hào)并且輻射到空間R中。該聲音信號(hào)由麥克風(fēng)M接收，并且轉(zhuǎn)換成電模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線b送到求和電路S的正端輸入。濾波器F的輸出信號(hào)送到求和電路S的負(fù)端輸入。求和電路S的結(jié)果信號(hào)送到濾波器F的反饋輸入以進(jìn)行再調(diào)整。
濾波器F的以補(bǔ)償從導(dǎo)線a經(jīng)揚(yáng)聲器L、空間R、麥克風(fēng)M和導(dǎo)線b返回的信號(hào)延遲的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得在濾波器F輸入上的信號(hào)與經(jīng)所述路徑送達(dá)的信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)在求和電路S上。以這樣的方式可以抑制回聲。
圖1中表示的系統(tǒng)只有恒定的延遲，從而在導(dǎo)線a和b上的信號(hào)在時(shí)間上相關(guān)。
在復(fù)雜的系統(tǒng)中，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)中，音頻信號(hào)的輸出和輸入遵循另一種路徑。圖2示出個(gè)人計(jì)算機(jī)的對(duì)音頻信號(hào)的輸出和輸入起決定作用的部分。所述部分包含第一裝置M1，所述第一裝置M1用于數(shù)字處理要輸出的聲音數(shù)據(jù)和接收到達(dá)的聲音數(shù)據(jù)。這部分還有第二裝置M2，所述第二裝置M2整理第一裝置M1要輸出的聲音數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸，以及整理接收到的聲音數(shù)據(jù)準(zhǔn)備向第一裝置M1傳輸。最后，這部分還有第三裝置M3，所述第三裝置M3用于把第二裝置M2為傳輸整理的聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬的聲音信號(hào)，并且經(jīng)這種情況下用的導(dǎo)線a和揚(yáng)聲器L把轉(zhuǎn)換到的模擬聲音信號(hào)輸出成聲音。第三裝置M3還起為第二裝置M2把由麥克風(fēng)M在所述情況下經(jīng)導(dǎo)線b拾取的模擬聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的作用。
實(shí)際上第一裝置M1至少部分地由作為圖2基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)的程序控制元件構(gòu)成。另外，第二裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)的特定機(jī)件所必須的所謂驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。最后，第二裝置M3模擬所謂的聲卡。聲卡在一個(gè)方向上把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，在另一個(gè)方向上把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
揚(yáng)聲器L和麥克風(fēng)各自是聲音換能器(Akustikwandler)。這種意義上例如，揚(yáng)聲器L代表第一聲音換能器，而麥克風(fēng)M代表第二聲音換能器。
按照?qǐng)D2的安排有多條向揚(yáng)聲器的路徑和多條向麥克風(fēng)的路徑的情況表明音頻信號(hào)和聲音信號(hào)的輸出及輸入可以彼此分開(kāi)地在多個(gè)通道上進(jìn)行，就像諸如立體聲傳輸?shù)那闆r那樣。在后種情況下，至少設(shè)有另一個(gè)揚(yáng)聲器L及至少另一個(gè)麥克風(fēng)M。
在本發(fā)明的情況下卻不是實(shí)現(xiàn)立體聲傳輸及接收。這里不論對(duì)聲音信號(hào)的輸出還是對(duì)聲音信號(hào)的輸入在原則上導(dǎo)線a及b都設(shè)有冗余。
從第一裝置M1向第二裝置M2及從第二裝置M2向第三裝置M3及從第三裝置M3向第二裝置M2和從第二裝置M2向第一裝置M1的信號(hào)傳輸都是關(guān)鍵的。這種傳輸不可能沒(méi)有延遲。此外延遲的量由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)所處的條件決定。
因此，圖3中把根據(jù)圖2的系統(tǒng)用延遲元件D1和D2加以表示。如上所述，通過(guò)延遲元件D1、D2表達(dá)的延遲是不恒定的。從而在揚(yáng)聲器L上的信號(hào)和在麥克風(fēng)M上的信號(hào)在時(shí)間上不相關(guān)。如圖4所示，用第一裝置的部分M1構(gòu)成的回聲消除器因此至少不能滿意地起作用。
這個(gè)問(wèn)題通過(guò)按照?qǐng)D5改接現(xiàn)有部分電路解決。據(jù)此至少輸出多路之一與至少輸入多路之一連接。在這種情況下它們甚至是短路的。此外，第一裝置M1的模擬回聲消除器的裝置的連接方式是，它在輸入方連接與輸出多路有引出連接的輸入多路。還有，該裝置的連接方式是，它在輸出方連接與麥克風(fēng)M有連接的輸入多路。
回聲消除器以這種方式“讀取”聲卡的通道這里使得至少一個(gè)麥克風(fēng)的信號(hào)在至少通道之一中，參照信號(hào)在通道之一中。因此，這種信號(hào)是也到達(dá)揚(yáng)聲器的信號(hào)。它與麥克風(fēng)的信號(hào)在時(shí)間上相關(guān)，因?yàn)橐呀?jīng)使得通過(guò)空間的回聲(在麥克風(fēng)上的信號(hào))和用于濾波器的參照信號(hào)經(jīng)過(guò)聲卡的同樣的路徑。
即使延遲電路D1、D2所像征的延遲變化了，回聲信號(hào)和濾波器的參照信號(hào)以這種方式保持始終在時(shí)間上相關(guān)。由此可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)回聲消除器。
如果以這樣的方式構(gòu)成聲卡使聲卡除了用于輸出及輸入音頻的一或多個(gè)音頻輸出及音頻輸入之外，至少具有另一個(gè)不用于輸出及輸入音頻的音頻輸出和輸入，那么盡管在個(gè)人計(jì)算機(jī)中使用多個(gè)音頻輸出及輸入的通道情況下，也能在個(gè)人計(jì)算機(jī)中成功地裝入回聲消除器。
權(quán)利要求
1.有多路聲音輸出和輸入系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，具有第一裝置，所述第一裝置用于數(shù)字處理要輸出的聲音數(shù)據(jù)和所接收的聲音數(shù)據(jù)；第二裝置，所述第二裝置整理第一裝置要輸出的聲音數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸，以及整理接收到的聲音數(shù)據(jù)準(zhǔn)備向第一裝置傳輸；和第三裝置，所述第三裝置一方面用于把第二裝置為傳輸整理的聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬的聲音信號(hào)以及用于聲音輸出已轉(zhuǎn)換的經(jīng)過(guò)輸出多路中的至少一個(gè)和通過(guò)第一聲音換能器中的至少一個(gè)的模擬聲音信號(hào)，并且一方面為第二裝置把經(jīng)過(guò)輸入多路的至少一個(gè)和經(jīng)過(guò)第二聲音換能器的至少一個(gè)拾取的模擬聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲音信號(hào)，其特征在于，輸出多路至少之一與輸入多路至少之一連接，并且所述第一裝置(M1)含有模擬回聲消除電路(F)的裝置，所述回聲消除電路在輸入方連接與輸出多路連接的輸入多路，在輸出方連接與第二聲音換能器(例如麥克風(fēng))連接的輸入多路。
2.權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，輸出多路與輸入多路之間的連接至少之一被實(shí)施為短路。
3.權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述第一裝置(M1)含有程序控制元件，所述第二裝置(M2)含有驅(qū)動(dòng)器功能而所述第三裝置(M3)含有聲卡功能。
4.權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)要求所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述第一聲音換能器通過(guò)揚(yáng)聲器(L)構(gòu)成，而第二聲音換能器通過(guò)麥克風(fēng)(M)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提出，至少一個(gè)聲音輸出與具有多路聲音輸出和輸入系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的至少一個(gè)聲音輸入互相連接并且把經(jīng)這種連接引導(dǎo)的聲音信號(hào)送到回聲消除器(F)作為參照信號(hào)，用于補(bǔ)償由至少另外一個(gè)由麥克風(fēng)(M)連接的多路聲音輸入送到回聲消除器的聲音信號(hào)。由此可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)中裝設(shè)回聲濾波器，因?yàn)樗偷降男盘?hào)與由于驅(qū)動(dòng)造成的信號(hào)處理中的延遲無(wú)關(guān)而始終相互相關(guān)?；芈暈V波又使得在語(yǔ)音輸入時(shí)能夠免提使用。
文檔編號(hào)G10L21/0208GK1418340SQ01806624
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者S·A·克林克, K·－H·普夫勞姆 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司