專利名稱：帶有多媒體訓練信號的回聲抵消器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及回聲抵消器，更特別地，涉及用于會議或電話回聲抵消器的背景訓練方法。
背景技術(shù)：
回聲是由于從講話者發(fā)出的聲音反饋回話筒而造成的不想要的情形。為了減小或消除這樣的回聲，要使用回聲抵消器。然而，為了回聲抵消器能有效地工作，必須對它進行訓練。
不幸地，回聲抵消器的關(guān)鍵問題在于，在訓練期間存在回聲。為了使得這種回聲最小化，可以使用訓練信號，但這使得用戶聽到煩人的聲音(例如，高能量，全帶寬)。替換地，可以從來自回聲抵消器的上一次的操作系數(shù)組開始，但如果聲學環(huán)境有改變，則所存儲的形式將是無效的或可能比從零系數(shù)點開始更壞。這些系數(shù)與包括在回聲抵消器中的自適應(yīng)濾波器相對應(yīng)。自適應(yīng)濾波器使得回聲抵消器適配于采用回聲抵消器的環(huán)境。
使得回聲周期最小化的更復雜的方法牽涉到當在遠端站的遠端用戶講話時暫時使返回信道靜音，以及允許回聲抵消器在這個期間進行訓練。然而，不利的是這個方法在訓練期間把系統(tǒng)降低為半雙工通信。另一種方法牽涉到當本地講話者向話筒講話時減小本地講話者的音量，以便減小自適應(yīng)濾波器的抵消要求。
因此，希望的和高度有利的是具有一種克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題的、用于回聲抵消器的背景訓練方法。
發(fā)明概要上述問題以及現(xiàn)有技術(shù)的其它相關(guān)問題是通過本發(fā)明的用于會議或電話回聲抵消器的背景訓練方法解決的。本發(fā)明規(guī)定了一種設(shè)備，它能夠?qū)嵤h(包括視頻會議和電話會議)和/或電話(包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)電話)應(yīng)用以及音頻應(yīng)用，使得該音頻應(yīng)用被用來訓練在背景中的回聲抵消器。而且，包括對訓練回聲抵消器所必須所有的頻率的一種預先規(guī)定的音頻序列可被用作為“進入的呼叫”通知、作為提示所安排的會議就要進行的提醒器等等。
按照本發(fā)明的一個方面，在具有回聲抵消器和能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用和實施會議應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的電子設(shè)備中，提供了用于回聲抵消器的背景訓練方法。該方法包括利用相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音來訓練回聲抵消器的步驟。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了在能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用和實施會議應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的電子設(shè)備中使用的回聲抵消器?；芈暤窒靼ㄗ赃m應(yīng)濾波器，它被適配于使用相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音進行訓練。
按照本發(fā)明的再一個方面，提供了用于一個被包括在外圍設(shè)備中的回聲抵消器的背景訓練方法。該外圍設(shè)備能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用，以及還包括通用串行總線(USB)接口和IEEE 1394接口中的至少一個接口，以便連接到能夠?qū)嵤h應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的計算機。本方法包括經(jīng)由(USB)接口和IEEE 1394接口中的至少一個接口接收來自計算機的聲音的步驟。該聲音相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用。該方法還包括下列步驟利用相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音來訓練在外圍設(shè)備中的回聲抵消器，以及在由計算機實施的會議應(yīng)用中與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用期間使用在外圍設(shè)備中的回聲抵消器來執(zhí)行回聲抵消。
通過結(jié)合附圖閱讀以下的優(yōu)選實施例的詳細說明，將明白本發(fā)明的這些和其它方面，特性和優(yōu)點。
附圖簡述

圖1是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備100的框圖；圖2是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器系統(tǒng)200的框圖；圖3A，3B和3C是分別顯示在個人計算機399、移動計算機398(例如膝上型電腦)、和個人數(shù)字助理(PDA)397中，與從揚聲器輸出端到話筒輸入端的反饋有關(guān)的回聲路徑320的圖；圖4是顯示按照本發(fā)明的另一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器400的框圖；圖5是顯示按照本發(fā)明的再一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明回聲抵消器500的框圖；圖6是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的用于電話會議或電話回聲抵消器的背景訓練方法的流程圖；圖7是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的立體聲回聲抵消器700的框圖；圖8是顯示按照本發(fā)明的又一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器800的框圖；以及圖9是顯示按照本發(fā)明的再一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器900的框圖。
發(fā)明詳細說明本發(fā)明針對的是會議(包括視頻會議和電話會議)或電話(包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)電話)回聲抵消器的背景訓練方法。本發(fā)明規(guī)定了一種設(shè)備，它能夠?qū)嵤h或電話應(yīng)用以及還能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用。應(yīng)當理解，在其上實施本發(fā)明的設(shè)備只需要能夠進行會議或電話中的一項，但也可以二者都能進行。然而，還應(yīng)當看到，正如這里使用的，詞組“視頻會議”是指包括視頻和音頻的會議應(yīng)用。有利地，本發(fā)明能夠通過讓要被使用的音頻應(yīng)用去訓練回聲抵消器而對回聲抵消器提供連續(xù)訓練。也就是，通過使用音頻應(yīng)用的音頻輸出而在音頻應(yīng)用使用期間訓練回聲抵消器。另外，包括對于訓練回聲抵消器所必須的所有的頻率的或某些其它聲音的、預先規(guī)定的音頻序列可被用作為進入的呼叫或電子郵件通知、作為提示所安排的會議呼叫或會議就要進行的提醒器、作為錯誤或報警指示器、作為由操作系統(tǒng)或應(yīng)用作出的對于輸入的請求的指示等等。應(yīng)當看到，預先規(guī)定的音頻序列可以只包括上述的必須的頻率，或除了必須的頻率以外還可包括其它頻率，以便掩蔽音頻訓練的訓練特性。
本發(fā)明可以但不限于在個人計算機(PC)、便攜式計算設(shè)備(例如，膝上型電腦、個人數(shù)字助理(PDA)等)、先進的多用途電話等等上實施。音頻應(yīng)用包括但不限于流動的音頻、活動圖像專家組第3層音頻(MP3)、光盤(CD)重放、數(shù)字通用盤(DVD)重放、無線中、具有與其關(guān)聯(lián)的音頻的視頻游戲等等。
應(yīng)當看到，詞組“音頻應(yīng)用”和“非訓練音頻應(yīng)用”在這里可以互換地用來指至少包括不是僅僅被設(shè)計用于訓練回聲抵消器而是被設(shè)計用于娛樂(例如，音樂、多媒體等等)或其它用途的音頻(即，具有音頻輸出)的任何應(yīng)用。這些類型的音頻應(yīng)用，雖然不僅是設(shè)計用于訓練回聲抵消器的，但按照本發(fā)明要用來在背景中訓練回聲抵消器，以使得盡量減小或完全消除用于回聲抵消器的現(xiàn)有技術(shù)訓練方法的上述和其它識別問題。因此，包括音頻和視頻的應(yīng)用(例如，DVD的重放)可用來訓練按照本發(fā)明的回聲抵消器。而且，當這樣的專門設(shè)計的音頻聲音或序列被利用于某些其它非訓練用途時，諸如向用戶提供某些事件(例如，進入的呼叫、電子郵件、即將來臨的電話會議或視頻會議、報警、錯誤等等)的指示時，甚至專門設(shè)計的音頻聲音或包括用于訓練聲頻抵消器所需的所有頻率的序列也可以按照本發(fā)明被使用。
用于訓練回聲抵消器的音頻應(yīng)用的使用保持了在實現(xiàn)回聲抵消器的環(huán)境中對回聲抵消器進行訓練，使回聲抵消器保持在總是準備好用于諸如會議和電話的雙向通信應(yīng)用。因此，本發(fā)明通過利用例如在也包括回聲抵消器的平臺/電子設(shè)備上重放的多媒體而有利地掩蔽回聲抵消器的訓練。
應(yīng)當看到，本發(fā)明可以以硬件、軟件、專用處理器或它們的組合的各種不同的形式來實施。優(yōu)選地，本發(fā)明可用硬件和軟件的組合來實施。而且，軟件可作為應(yīng)用程序或在程序存儲設(shè)備上明確地體現(xiàn)的設(shè)備驅(qū)動器而實現(xiàn)。應(yīng)用程序或設(shè)備驅(qū)動器可上載到由包括任何適當結(jié)構(gòu)的機器和由該機器來執(zhí)行。優(yōu)選地，該機器可以在計算機平臺上實現(xiàn)，它具有諸如一個或多個中央處理單元(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、和輸入/輸出(IO)接口那樣的硬件。計算機平臺還包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。這里描述的各種處理和功能可以是經(jīng)由操作系統(tǒng)執(zhí)行的微指令代碼的一部分、應(yīng)用于程序的一部分、或設(shè)備驅(qū)動器的一部分(或它們的組合)。另外，各種不同的其它外圍設(shè)備(諸如附加數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和打印設(shè)備)可被連接到計算機平臺。應(yīng)當看到，設(shè)備驅(qū)動器可應(yīng)用于音頻卡，而設(shè)備驅(qū)動器是存儲在作為音頻卡的一部分的存儲器裝置中的。在這種情形下，回聲抵消器利用音頻卡作輸入和輸出之用，如下面參照圖1顯示和描述的。另外，回聲抵消器可以用硬件例如在個人計算機上實施，諸如下面參照圖1顯示和描述的，或在經(jīng)由通用串行總線(USB)被耦合到個人計算機的外圍設(shè)備上實施，諸如下面參照圖9顯示和描述的。
還應(yīng)當看到，因為在附圖上顯示的某些組成系統(tǒng)部件和方法步驟優(yōu)選地是以軟件實施的，在系統(tǒng)部件(或處理步驟)之間的實際連接可以是不同的，這取決于本發(fā)明被編程的方式。在這里給出教導后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)想本發(fā)明的這些和類似的實施方案或配置。
圖1是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備100的框圖。電子設(shè)備100能夠?qū)嵤╇娫捄蜁h應(yīng)用以及還能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用。實施本發(fā)明的電子設(shè)備100可以是，但不限于，個人計算機(PC)、便攜式計算設(shè)備(例如，膝上型電腦、個人數(shù)字助理(PDA)等)、先進的多用途電話等等。
電子設(shè)備100包括至少一個處理器(CPU)102，它在工作時經(jīng)由系統(tǒng)總線104耦合到其它部件。只讀存儲器(ROM)106、隨機存取存儲器(RAM)108、顯示器適配器110、I/O適配器112、用戶接口適配器114、聲音適配器(這里也稱為“聲卡”)199、和網(wǎng)絡(luò)適配器198，它們在工作時都耦合到系統(tǒng)總線104。
顯示裝置116工作時通過顯示器適配器110被耦合到系統(tǒng)總線104。盤存儲裝置(例如，磁盤或光盤存儲裝置)118工作時通過I/O適配器112耦合到系統(tǒng)總線104。
用戶接口120工作時通過用戶接口適配器114耦合到系統(tǒng)總線104。用戶接口120用來輸入和輸出信息到/和來自電子設(shè)備100。用戶接口120例如可以是鼠標、鍵盤、觸摸板等等。
至少一個揚聲器(此后稱“揚聲器”)150和至少一個話筒(此后稱“話筒”)151工作時被耦合到回聲抵消器152。揚聲器150、話筒151、和回聲抵消器152工作時通過聲音適配器199耦合到系統(tǒng)總線104。雖然在圖1上被顯示為不同的和分開的單元，但應(yīng)當看到，回聲抵消器152可以以硬件、軟件或它們的任何組合來實施，正如以上對于本發(fā)明指出的。因此，在本發(fā)明的其它實施例中，回聲抵消器可以整個地或部分地駐留在系統(tǒng)存儲器裝置，諸如盤存儲裝置118、RAM 108等等。
(數(shù)字和/或模擬)調(diào)制解調(diào)器196工作時通過網(wǎng)絡(luò)適配器198被耦合到系統(tǒng)總線104。通過網(wǎng)絡(luò)適配器198被耦合到系統(tǒng)總線104的調(diào)制解調(diào)器196的前述的安排指向一個外部調(diào)制解調(diào)器。在內(nèi)部調(diào)制解調(diào)器的情形下，調(diào)制解調(diào)器被直接耦合到系統(tǒng)總線104而不需要網(wǎng)絡(luò)適配器198。
電子設(shè)備100還包含被包括在RAM 108中的緩存器171，和被包括在聲音適配器199中的緩存器172。
可以應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器是插入在要以“全雙工揚聲器電話”工作模式使用的設(shè)備的音頻輸入路徑中的。圖2是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器系統(tǒng)200的框圖。
回聲抵消器系統(tǒng)200包括本地站210和通過網(wǎng)絡(luò)299被連接的遠端站250。在位于本地站210和遠端站250的雙方之間可以進行會議和/或電話本地站210包括話筒212、揚聲器214、自適應(yīng)濾波器216、加法器218和乘法器220。遠端站250包括話筒252、揚聲器254、自適應(yīng)濾波器256、加法器258和乘法器260。
圖3A，3B和3C是分別顯示在個人計算機399、移動計算機398(例如膝上型電腦)、和個人數(shù)字助理(PDA)397中與從揚聲器輸出端到話筒輸入端的反饋有關(guān)的回聲路徑320的圖。AEP 320可以影響任何數(shù)目的設(shè)備，其中包括但不限于如圖3A、3B和3C所示的個人計算機399、移動計算機398、和PDA 397。
圖4是顯示按照本發(fā)明的另一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器400的框圖。回聲抵消器400被插入在一個具有音頻輸入端498和音頻輸出端497的個人計算機499的揚聲器414與話筒412之間。回聲抵消器400包括自適應(yīng)濾波器416、加法器418和乘法器420。
個人計算機499的音頻輸出被輸入到揚聲器414和自適應(yīng)濾波器416。話筒412的輸出和自適應(yīng)濾波器416的輸出被輸入到加法器418。加法器418的輸出被輸入到乘法器420和個人計算機499的音頻輸入端。適配速率控制μ也被輸入到乘法器420。乘法器420的輸出(即誤差信號)被輸入到自適應(yīng)濾波器416，用于盡量減小或消除回聲。
適配速率控制μ名義上是一個小的數(shù)值，典型地小于濾波信號的幅度的1/100。減小μ將增加自適應(yīng)濾波器進行適配所花費的時間，但好處是可更精確地抵消回聲。然而，回聲條件常常是隨時而變的，因此必須相當快速地抵消時變的回聲。μ的最大值可以通過使用已知的技術(shù)被估計。
圖5是顯示按照本發(fā)明的再一個說明性實施例的、可應(yīng)用本發(fā)明到的回聲抵消器500的框圖?；芈暤窒?00被插入在具有音頻輸入端598和音頻輸出端597的個人計算機599的揚聲器514與話筒512之間?；芈暤窒?00能夠以不同的音頻采樣速率工作?；芈暤窒?00包括自適應(yīng)濾波器516、加法器518、乘法器520、第一延時匹配緩存器532、第一低通濾波器(LPF)534、第一采樣速率變換器536、第二延時匹配緩存器542、第二低通濾波器(LPF)544、和第二采樣速率變換器546。
第一LPF 534和第二LPF 544被使用于抗混淆。
第一采樣速率變換器536和第二采樣速率變換器546用來執(zhí)行采樣速率變換，以使得娛樂采樣速率(典型地44.1或48Ksps)與通信采樣速率(典型地8Ksps)相匹配。第一LPF 534和第二LPF 544用來只保持音頻通信帶寬。音頻通信帶寬相應(yīng)于音頻會議和電話，以及可以是但不限于300Hz到3.3KHz。按照本發(fā)明在這個帶寬上抵消回聲將節(jié)省處理功率。例如，在以較低的采樣速率處理時，每個樣本覆蓋更多的時間，在自適應(yīng)濾波器中需要較少的抽頭來覆蓋想要的時間跨度，從而可以得到更多的時間用來計算自適應(yīng)濾波器的結(jié)果。在一個要應(yīng)用圖5所示的回聲抵消器500的系統(tǒng)中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)和數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換(DAC)由采樣速率變換器536和546以高采樣速率執(zhí)行對于娛樂活動質(zhì)量音頻的采樣，但對于通信應(yīng)用(會議和電話)，可以利用標準8ksps音頻采樣。
第一延時匹配緩存器532和第二延時匹配緩存器542用于在不同的采樣速率下使緩存器延時匹配。要被第一延時匹配緩存器532和第二延時匹配緩存器542匹配的緩存器例如可以是軟件緩存器(例如，緩存器171)和/或硬件緩存器(例如，172)，正如這里描述的。
由于可應(yīng)用本發(fā)明的計算機或其它電子設(shè)備不一定總被使用于視頻或會議，其它應(yīng)用也許不需要回聲抵消器。如果在產(chǎn)生音頻輸出的應(yīng)用的工作期間回聲抵消器是工作的，則回聲抵消器被保持在訓練的狀態(tài)，以準備好用于下一個雙向音頻通信應(yīng)用。
由于基于簡單的LMS(最小均方)自適應(yīng)濾波器的回聲抵消器使用中等量的處理能力，背景訓練不需要連續(xù)工作，偶爾被啟動來保持最近的自適應(yīng)濾波器系數(shù)(回聲分布(profile))，但不是連續(xù)地工作從而成為系統(tǒng)處理器的負擔。例如，無論何時使用計算機的揚聲器，不論是在視頻游戲、播放MP3、CD、或者其它音頻文件、播放視頻文件、或即使在PC提醒用戶有電子郵件和其它警告的典型的鈴聲或者哨聲期間，處理器的空閑時間都可用來訓練回聲抵消器。
由于在微軟視窗和其它非實時操作系統(tǒng)中音頻是通過把來自話筒數(shù)據(jù)進行緩存和送到揚聲器而實施的，系統(tǒng)在操作系統(tǒng)指令下以突發(fā)方式工作，對充滿數(shù)據(jù)的緩存器進行處理。濾波器系數(shù)適配將如圖6所示地進行。
圖8是顯示按照本發(fā)明的又一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器800的框圖?；芈暤窒?00被插入在具有多個音頻源898的個人計算機的揚聲器814與話筒812之間。數(shù)據(jù)流顯示于圖8。
重放音量控制用戶接口820能夠控制多個音頻源898的重放音量。應(yīng)當看到，在多個音頻源898被輸入到重放音量控制用戶接口820之前引起的任何數(shù)據(jù)流緩存延時并不適用于回聲抵消問題。重放音量控制用戶接口820耦合到硬件輸出緩存器822和視窗流緩存器824。硬件輸出緩存器822也耦合到揚聲器814。視窗流緩存器824耦合到輸出延時匹配緩存器826，它又耦合到低通濾波器(LPF)828。LPF 828耦合到采樣速率變換裝置830，它又被耦合到自適應(yīng)濾波器832。自適應(yīng)濾波器832耦合到乘法器836和加法器836。乘法器834也直接耦合到加法器836。
話筒812耦合到硬件輸入緩存器840，后者又耦合到記錄控制用戶接口844。記錄控制用戶接口844耦合到視窗流緩存器846，后者又耦合到輸入延時匹配緩存器848。輸入延時匹配緩存器848耦合到低通濾波器(LPF)850，后者又耦合到采樣率變換裝置852。采樣率變換裝置852又耦合到加法器826。
自適應(yīng)計數(shù)器854是可由可應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)的處理器(未示出)進行訪問的。自適應(yīng)計數(shù)器854可以是，但不限于，寄存器或存儲器單元。自適應(yīng)計數(shù)器854用來當訓練回聲抵消器時限制背景處理。
也就是，自適應(yīng)計數(shù)器854提供減小自適應(yīng)濾波器的適配速率的方法。如果處理器具有高的處理器負荷，則通過只在每隔一次呼叫時或按由自適應(yīng)計數(shù)器854所設(shè)定的任何比值才執(zhí)行回聲抵消適配任務(wù)，回聲抵消適配任務(wù)就可以減輕處理器負荷。下面參照圖6的方法進一步描述自適應(yīng)計數(shù)器854。
假設(shè)(但不是必須的)一個要對其應(yīng)用回聲抵消器800的系統(tǒng)包括聲卡。在本發(fā)明用于具有聲卡的系統(tǒng)的情形下，緩存器(例如，視窗(WINDOWS)流緩存器824和846)可用來把樣本流耦合到聲卡。在這種情形下，緩存器是軟件結(jié)構(gòu)(例如，像圖1所示的緩存器171)，它存儲足夠的樣本，以使得視窗應(yīng)用可以填充/騰空緩存器，而在OS任務(wù)切換之間不發(fā)生緩存器取空或過填充。另外，在聲卡上有硬件緩存器(例如，諸如圖1所示的緩存器172)，以用于音頻重放或獲取(從話筒)。緩存器延時在視窗環(huán)境下可以是很大的。因此，自適應(yīng)濾波器832的延時需要調(diào)節(jié)以覆蓋回聲延時范圍，而不需要把緩存器延時包含在自適應(yīng)濾波器832的延時范圍的。為了處理高達100ms的回聲，在8Ksps下需要的絕對最小值是800個抽頭?？赡芤峁└嗟某轭^(例如，1024個抽頭)以使得每個回聲可以是一個用來匹配每個回聲路徑的相位、幅度和總的頻率響應(yīng)的濾波器。
在一個其中視窗緩存器(例如，諸如圖1所示的緩存器171)和硬件輸入緩存器與硬件輸出緩存器(例如，諸如圖1所示的緩存器172)是相同的系統(tǒng)中，延時匹配緩存器(例如，緩存器826和846)可以是不存在的。然而，延時匹配緩存器826和846被包括在圖8中，以使得從揚聲器814返回到自適應(yīng)濾波器832的路徑是與從話筒812返回到自適應(yīng)濾波器832的路徑相同的。
圖6是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的用于電話會議或電話回聲抵消器的背景訓練方法的流程圖。
自適應(yīng)計數(shù)器的數(shù)值被初始化/復位到零(步驟601)。
適配和濾波僅僅在音頻是從系統(tǒng)發(fā)出時才是實際的?；蛘弑仨氝\行一個音頻應(yīng)用，或者操作系統(tǒng)(OS)必須生成聲音。因此，要確定OS是否當前正在執(zhí)行音頻應(yīng)用，或OS是否正在發(fā)起播放聲音(步驟605)。如果是的話，則方法進到步驟610。否則，返回到操作系統(tǒng)。應(yīng)當看到，聲音可以是(但不限于)關(guān)于電子郵件到達的聲音、某些事件的指示聲音(例如進入的呼叫的通知、會議呼叫提醒器、報警等等)、和甚至還有除了單單為了訓練回聲抵消器以外用途的預先規(guī)定的聲音序列。
取決于判決處理器負荷，可以采取不同的方法來適配回聲抵消器。因此，在步驟610，確定平均處理器負荷是低的還是高的。如果平均處理器負荷是低的，則回聲抵消器可以連續(xù)地工作，使用所有的音頻樣本(步驟650)，然后返回到操作系統(tǒng)。否則，如果平均處理器負荷是高的，則濾波器進行間歇地適配。為了間歇地適配濾波器，使用計數(shù)器(此后稱“自適應(yīng)計數(shù)器”)，以及自適應(yīng)計數(shù)器的數(shù)值被增量(步驟615)。應(yīng)當看到，本發(fā)明不限于使用計數(shù)器來間歇地適配自適應(yīng)濾波器，因此，也可以采用其它的方法而同時保持本發(fā)明的精神。
適配和濾波僅僅在每次對于圖6的方法/程序進行適配呼叫期間才完成。否則，數(shù)據(jù)只被存儲在濾波器輸入緩存器中(但不執(zhí)行適配)，使得計算負荷從每個樣本2n次運算減小到每個樣本一次運算，其中n在假定為全頻帶LMS回聲抵消器下是濾波器中的抽頭數(shù)目。
因此，確定自適應(yīng)計數(shù)器的數(shù)值是否大于或等于預先規(guī)定的自適應(yīng)計數(shù)器比較值(步驟620)。如果是的話，則自適應(yīng)計數(shù)器的數(shù)值被復位(到零)(步驟625)，以及該方法進到步驟630。否則，輸入緩存器和自適應(yīng)濾波器緩存器被更新，但自適應(yīng)濾波器不工作(步驟655)，以及返回到操作系統(tǒng)。
應(yīng)當指出，自適應(yīng)計數(shù)器比較值可以按需要而改變，因此不需要是永久性設(shè)置值。如果自適應(yīng)計數(shù)器比較值被設(shè)置為0，則自適應(yīng)濾波器在所有的時間都進行適配。如果自適應(yīng)計數(shù)器比較值被設(shè)置為1，則到回聲抵消器程序的每隔一個呼叫對自適應(yīng)濾波器進行適配。如果自適應(yīng)計數(shù)器比較值被設(shè)置為2，則3個呼叫中的1個對自適應(yīng)濾波器進行適配，等等。
在步驟630，自適應(yīng)濾波器利用一個樣本運行，誤差被設(shè)置為0。剩余的樣本然后隨著自適應(yīng)濾波器的操作而運行，任選地在訓練期間執(zhí)行操作，使得處理器要求最小化(步驟635)，以及返回到操作系統(tǒng)。
現(xiàn)在給出使得用于背景訓練的處理器要求最小化的方法的簡要的說明。使得用于背景訓練的處理器要求最小化的一個方法是基于這樣的事實對于這樣的訓練的唯一必須的操作是保持自適應(yīng)濾波器用進到揚聲器的數(shù)據(jù)來填充。由于濾波器典型地是作為環(huán)形緩存器來處理的，全部所需的是把每個新的樣本寫入濾波器緩存器中。話筒工作保持為激活的，以及話筒樣本被饋送到緩存器。當CPU是可用的時，計算濾波器輸出的突發(fā)，以使得能夠進行適配。把自適應(yīng)濾波器輸出從話筒信號中減去，并且計算誤差，以便適配濾波器。要禁止對第一濾波器輸出的適配，因為在處理器忙時濾波器是不工作的，所以該前一個誤差與濾波器狀態(tài)無關(guān)。間歇的運行是許可的，因為濾波器工作僅僅是調(diào)整系數(shù)。當運行娛樂應(yīng)用時，話筒所聽見的內(nèi)容在通信中是不被使用的。
本發(fā)明可以在其它的回聲抵消器結(jié)構(gòu)中實施，諸如，例如對于回聲抵消的子頻帶和變換方法，其中基于子頻帶和變換的回聲抵銷器將取代上述的全頻帶回聲抵消器。也可以使用替換的自適應(yīng)濾波器算法，諸如，歸一化最小均方(LMS)、仿射投影LMS、和遞歸最小平方(RLS)算法。最后，在立體聲應(yīng)用中，算法可被施加到右面和左面揚聲器，甚至多個話筒(見圖7)。如圖5所示，可以添加上延時、濾波器和采樣速率變換器。
圖7是顯示按照本發(fā)明的說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的立體聲回聲抵消器700的框圖。立體聲回聲抵消器700被插入在個人計算機799的揚聲器(左揚聲器792和右揚聲器794)與話筒(第一話筒796和第二話筒798)之間。個人計算機799包括左音頻源輸出端798、右音頻源輸出端797、第一音頻輸入端796、和第二音頻輸入端795。
立體聲回聲抵消器700包括第一自適應(yīng)濾波器712、第二自適應(yīng)濾波器714、第一加法器716、和第一乘法器718。立體聲回聲抵消器700還包括第三自適應(yīng)濾波器722、第四自適應(yīng)濾波器724、第二加法器716、和第二乘法器718。
圖9是顯示按照本發(fā)明的再一個說明性實施例的可應(yīng)用本發(fā)明的回聲抵消器900的框圖。立體聲回聲抵消器700被插入在外圍設(shè)備的揚聲器999與話筒998之間，它具有通用串行總線(USB)接口和緩存器(此后一起被稱為“USB接口”)920以用于連接到個人計算機(PC)等等。
來自PC的音頻從USB接口910被輸出，并被輸入到數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)920和自適應(yīng)濾波器925。模擬音頻然后從揚聲器999被輸出。
音頻被輸入到話筒998，它把聲音能量變換成模擬電信號，該模擬電信號又被模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)940轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
從ADC 940輸出的數(shù)字信號和來自自適應(yīng)濾波器925的輸出被輸入到加法器942。加法器942的輸出(即，來自話筒998的回聲已抵消的音頻)被輸入到USB接口910和乘法器944。乘法器944也接收適配速率控制μ作為輸入。乘法器944的輸出被輸入到自適應(yīng)濾波器925。
應(yīng)當看到，圖9的實施例允許具有被包括在其中的回聲抵消器的外圍設(shè)備執(zhí)行回聲抵消功能，以便釋放經(jīng)由USB接口外圍設(shè)備所連接的計算機上的處理器。
還應(yīng)當看到，雖然圖9的說明性實施例是相對于USB接口顯示和描述的，但也可以利用按照本發(fā)明的其它的類型的接口，包括但不限于，IEEE 1394FIREWIRE接口。
雖然本發(fā)明在這里是參照附圖描述的，但應(yīng)當看到，本發(fā)明不限于這些精確的實施例，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出各種其它改變和修改，而不背離本發(fā)明的范圍或精神。所有的這樣的改變和修改打算被包括在如由所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)裝置。
19.權(quán)利要求18的回聲抵消器，其中電子設(shè)備包括至少一個話筒和至少一個揚聲器，回聲抵消器還包括用于收集(655)來自該至少一個話筒和該至少一個揚聲器的至少之一的音頻數(shù)據(jù)樣本的裝置；以及用于直到該至少一個處理器的當前的負荷低于給定的處理器負荷閾值之前限制自適應(yīng)濾波器的使用的裝置。
20.權(quán)利要求19的回聲抵消器，其中所述用于限制的裝置包括計數(shù)器(854)，用于計數(shù)對回聲抵消器的訓練呼叫的次數(shù)；比較器(620)，用于對訓練呼叫的次數(shù)與一個預先規(guī)定的自適應(yīng)濾波器比較閾值進行比較，以及其中自適應(yīng)濾波器僅僅在該訓練呼叫的次數(shù)大于該預先規(guī)定的自適應(yīng)濾波器比較閾值時才進行訓練。
21.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音是一個與回聲抵消器的訓練無關(guān)的對預先規(guī)定的事件的通知。
22.權(quán)利要求21的回聲抵消器，其中預先規(guī)定的事件是進入的呼叫、進入的電子郵件消息、即將來臨的電話會議、即將來臨的會議、錯誤、報警、對于輸入的請求之一。
23.一種用于被包括在外圍設(shè)備中的回聲抵消器的背景訓練方法，外圍設(shè)備能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用以及還包括通用串行總線(USB)接口和IEEE 1394接口中的至少一個接口，以用于連接到能夠?qū)嵤h應(yīng)用與電話應(yīng)用的至少一項應(yīng)用的計算機，該方法包括以下步驟經(jīng)由USB接口和IEEE 1394接口中的至少一個接口接收來自計算機的聲音，該聲音相應(yīng)于一個非訓練的音頻應(yīng)用；利用相應(yīng)于該非訓練音頻應(yīng)用的聲音來訓練在外圍設(shè)備中的回聲抵消器；以及在由計算機實施的會議應(yīng)用與電話應(yīng)用的至少一項應(yīng)用期間使用在外圍設(shè)備中的回聲抵消器來執(zhí)行回聲抵消。
24.權(quán)利要求23的方法，其中該非訓練的音頻應(yīng)用是至少包括音頻的并且不是單單為了訓練回聲抵消器而設(shè)計的應(yīng)用。
25.權(quán)利要求23的方法，其中相應(yīng)于該非訓練的音頻應(yīng)用的聲音是一個與回聲抵消器的訓練無關(guān)的對預先規(guī)定的事件的通知。
26.權(quán)利要求25的方法，其中預先規(guī)定的事件是進入的呼叫、進入的電子郵件消息、即將來臨的電話會議、即將來臨的會議、錯誤、報警、對輸入的請求之一。
權(quán)利要求
1.在具有回聲抵消器和能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用和實施會議應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的電子設(shè)備中，一種用于回聲抵消器的背景訓練方法，該方法包括以下步驟利用(650)相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音來訓練回聲抵消器。
2.權(quán)利要求1的方法，其中非訓練音頻應(yīng)用是至少包括音頻并且不是單單為了訓練回聲抵消器而設(shè)計的應(yīng)用。
3.權(quán)利要求1的方法，其中非訓練音頻應(yīng)用相應(yīng)于流動的音頻、活動圖像專家組第3層音頻(MP3)播放、光盤(CD)重放、數(shù)字通用盤(DVD)重放、無線電節(jié)目、和具有與其相關(guān)聯(lián)的音頻的視頻游戲之一。
4.權(quán)利要求1的方法，其中電子設(shè)備是個人計算機、便攜式計算設(shè)備、和先進的多用途電話中的一種。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述利用步驟包括執(zhí)行(536)采樣速率變換以使得非訓練音頻應(yīng)用的采樣速率與會議應(yīng)用和電話應(yīng)用中之一的采樣速率相匹配的步驟。
6.權(quán)利要求1的方法，其中電子設(shè)備包括至少一個話筒和至少一個揚聲器，該回聲抵消器包括一個自適應(yīng)濾波器，從至少一個揚聲器到自適應(yīng)濾波器形成一個第一路徑和從至少一個話筒到自適應(yīng)濾波器形成一個第二路徑，以及所述利用步驟包括使得第一路徑的延時與第二路徑的延時相匹配(532)的步驟。
7.權(quán)利要求1的方法，其中電子設(shè)備包括至少一個處理器，以及所述利用步驟包括當該至少一個處理器的當前負荷超過給定的處理器負荷閾值時使該至少一個處理器的使用最小化(610)的步驟。
8.權(quán)利要求7的方法，其中電子設(shè)備包括至少一個話筒和至少一個揚聲器，所述回聲抵消器包括一個自適應(yīng)濾波器，以及所述最小化步驟包括以下步驟收集(655)來自該至少一個話筒和該至少一個揚聲器的至少之一的音頻數(shù)據(jù)樣本，以及直至該至少一個處理器的當前的負荷低于給定的處理器負荷閾值之前限制自適應(yīng)濾波器的使用。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述限制步驟包括以下步驟利用(615)一個計數(shù)器來計數(shù)對回聲抵消器的訓練呼叫的次數(shù)；以及僅僅在訓練呼叫的次數(shù)大于預先規(guī)定的自適應(yīng)濾波器比較閾值時才訓練(630)自適應(yīng)濾波器。
10.權(quán)利要求1的方法，其中相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音是一個與回聲抵消器的訓練無關(guān)的對預先規(guī)定的事件的通知。
11.權(quán)利要求10的方法，其中預先規(guī)定的事件是進入的呼叫、進入的電子郵件消息、即將來臨的電話會議、即將來臨的會議、錯誤、報警、對于輸入的請求之一。
12.在能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用以及實施會議應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的電子設(shè)備中使用的一種回聲抵消器，回聲抵消器包括自適應(yīng)濾波器(516)，它適配于使用相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音來進行訓練。
13.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中該非訓練音頻應(yīng)用是至少包括音頻的并且不是單單為了訓練回聲抵消器而設(shè)計的應(yīng)用。
14.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中非訓練音頻應(yīng)用相應(yīng)于流動的音頻、活動圖像專家組第3層音頻(MP3)重放、光盤(CD)重放、數(shù)字通用盤(DVD)重放、無線電節(jié)目、和具有與其相關(guān)聯(lián)的音頻的視頻游戲之一。
15.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中電子設(shè)備是個人計算機、便攜式計算設(shè)備、和先進的多用途電話中之一。
16.權(quán)利要求12的回聲抵消器，還包括至少一個采樣速率變換裝置(536)，用于執(zhí)行采樣速率變換以使得非訓練音頻應(yīng)用的采樣速率與會議應(yīng)用和電話應(yīng)用之一的采樣速率相匹配。
17.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中電子設(shè)備包括至少一個話筒和至少一個揚聲器，回聲抵消器包括一個自適應(yīng)濾波器，從至少一個揚聲器到自適應(yīng)濾波器形成第一路徑和從至少一個話筒到自適應(yīng)濾波器形成第二路徑，以及回聲抵消器還包括至少一個延時匹配緩存器(532)，用于使得第一路徑的延時與第二路徑的延時相匹配。
18.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中所述電子設(shè)備包括至少一個處理器，以及回聲抵消器還包括用于當該至少一個處理器的當前負荷超過給定的處理器負荷閾值時使該至少一個處理器的使用最小化的裝置。
19.權(quán)利要求18的回聲抵消器，其中電子設(shè)備包括至少一個話筒和至少一個揚聲器，回聲抵消器還包括用于收集(655)來自該至少一個話筒和該至少一個揚聲器的至少之一的音頻數(shù)據(jù)樣本的裝置；以及用于直到該至少一個處理器的當前的負荷低于給定的處理器負荷閾值之前限制自適應(yīng)濾波器的使用的裝置。
20.權(quán)利要求19的回聲抵消器，其中所述用于限制的裝置包括計數(shù)器(854)，用于計數(shù)對回聲抵消器的訓練呼叫的次數(shù)；比較器(620)，用于對訓練呼叫的次數(shù)與一個預先規(guī)定的自適應(yīng)濾波器比較閾值進行比較，以及其中自適應(yīng)濾波器僅僅在該訓練呼叫的次數(shù)大于該預先規(guī)定的自適應(yīng)濾波器比較閾值時才進行訓練。
21.權(quán)利要求12的回聲抵消器，其中相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音是一個與回聲抵消器的訓練無關(guān)的對預先規(guī)定的事件的通知。
22.權(quán)利要求21的回聲抵消器，其中預先規(guī)定的事件是進入的呼叫、進入的電子郵件消息、即將來臨的電話會議、即將來臨的會議、錯誤、報警、對于輸入的請求之一。
23.一種用于被包括在外圍設(shè)備中的回聲抵消器的背景訓練方法，外圍設(shè)備能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用以及還包括通用串行總線(USB)接口和IEEE 1394接口中的至少一個接口，以用于連接到能夠?qū)嵤h應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的計算機，該方法包括以下步驟經(jīng)由USB接口和IEEE 1394接口中的至少一個接口接收來自計算機的聲音，該聲音相應(yīng)于一個非訓練的音頻應(yīng)用；利用相應(yīng)于該非訓練音頻應(yīng)用的聲音來訓練在外圍設(shè)備中的回聲抵消器；以及在由計算機實施的會議應(yīng)用與電話應(yīng)用的至少一項應(yīng)用期間使用在外圍設(shè)備中的回聲抵消器來執(zhí)行回聲抵消。
24.權(quán)利要求23的方法，其中該非訓練的音頻應(yīng)用是至少包括音頻的并且不是單單為了訓練回聲抵消器而設(shè)計的應(yīng)用。
26.權(quán)利要求23的方法，其中相應(yīng)于該非訓練的音頻應(yīng)用的聲音是一個與回聲抵消器的訓練無關(guān)的對預先規(guī)定的事件的通知。
27.權(quán)利要求26的方法，其中預先規(guī)定的事件是進入的呼叫、進入的電子郵件消息、即將來臨的電話會議、即將來臨的會議、錯誤、報警、對輸入的請求之一。
全文摘要
在具有回聲抵消器和能夠?qū)嵤┮纛l應(yīng)用實施和會議應(yīng)用與電話應(yīng)用中的至少一項應(yīng)用的電子設(shè)備中，提供了用于回聲抵消器的背景訓練方法。該方法包括利用(650)相應(yīng)于非訓練音頻應(yīng)用的聲音來訓練回聲抵消器的步驟。
文檔編號H04M9/00GK1926841SQ200480042310
公開日2007年3月7日 申請日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者P·G·克努特森, A·M·奧斯特, S·費爾馬 申請人:湯姆森許可公司