波消除器105基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)在麥克風(fēng)信號(hào)z(n)上執(zhí)行回波消除， 并且因而力圖對(duì)揚(yáng)聲器101、從揚(yáng)聲器101到麥克風(fēng)103的聲學(xué)路徑、W及麥克風(fēng)103的組 合效果進(jìn)行估計(jì)或建模。
[0078] 預(yù)處理器109被布置成針對(duì)輸入信號(hào)X(n)執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)，使得揚(yáng)聲器IOU具 體地包括功率放大器和音頻換能器）展現(xiàn)出更為線性的特性，并且在許多實(shí)施例中展現(xiàn)出 基本上線性的特性。
[0079] 預(yù)處理器109使用允許它自動(dòng)地朝向最優(yōu)操作點(diǎn)適配動(dòng)態(tài)范圍處理的具體結(jié)構(gòu) 和方案。此外，適配不要求關(guān)于從驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)到麥克風(fēng)信號(hào)z(n)的傳遞函數(shù)的具體特 性的任何知識(shí)或假設(shè)。而是，預(yù)處理器109可W自動(dòng)地將動(dòng)態(tài)范圍處理適配于揚(yáng)聲器101 (包括相關(guān)聯(lián)的功率放大器等）的具體特性。
[0080] 圖2更詳細(xì)地圖示了預(yù)處理器109。如所圖示的，預(yù)處理器109包括S個(gè)并 行分支或路徑。在一個(gè)路徑（圖2的最上方路徑）中，動(dòng)態(tài)范圍處理器201將標(biāo)注為 n'方卽);'貿(mào)如)}的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)應(yīng)用到輸入信號(hào)x(n)W生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)。該信號(hào)然后由 揚(yáng)聲器101再現(xiàn)。揚(yáng)聲器101W可W由函數(shù)F{Xf(n)}表示的特性再現(xiàn)聲音，該函數(shù)典型地 可W為非線性函數(shù)，至少對(duì)于一些信號(hào)水平而言。因而，函數(shù)F{Xf(n)}表示音頻換能器、功 率放大器等的組合效果，并且可W具體地反映例如功率放大器的剪裁行為和音頻換能器的 非線性。
[0081] 動(dòng)態(tài)范圍處理器201將動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理應(yīng)用到輸入信號(hào)，從而生成然后由揚(yáng)聲 器101再現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)(預(yù)處理器109輸出信號(hào)）。動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理是取決于一組 動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理。
[0082] 動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理可W具體地應(yīng)用使當(dāng)前輸入信號(hào)值與輸出信號(hào)值相關(guān)的函數(shù)。 例如，對(duì)于輸入信號(hào)x(n)的每一個(gè)值，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理可W設(shè)定如由可適配函數(shù)所確定 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)的值。因而，可適配函數(shù)針對(duì)動(dòng)態(tài)范圍處理器201定義輸入信號(hào)值與輸 出信號(hào)值之間的關(guān)系?？蛇m配函數(shù)由稱作動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)的一組參數(shù)定義。運(yùn)些參數(shù)因 而可W確定當(dāng)前應(yīng)用的具體動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理。
[0083] 因而，動(dòng)態(tài)范圍處理器201可W應(yīng)用W下操作：
其中動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)斯定義信號(hào)值與輸出值之間的關(guān)系。
[0084] 圖3至6圖示了可W應(yīng)用的函數(shù)的具體示例。
[00財(cái)在圖3的示例中，應(yīng)用存在輸入信號(hào)值x(n)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)值Xf(n)之間的線性關(guān)系 的線性動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理。在該示例中，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)可W存在于例如單個(gè)標(biāo)量值中， 其定義函數(shù)的梯度。因而對(duì)于一W下的任何值，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理將減小動(dòng)態(tài)范圍，并且對(duì) 于值一，原始信號(hào)將不改變地通過(guò)。
[008引在圖4的示例中，應(yīng)用針對(duì)輸入信號(hào)值x(n) (W及因此驅(qū)動(dòng)信號(hào)值Xf(n))的有限 范圍存在輸入信號(hào)值x(n)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)值Xf(n)之間的線性關(guān)系的線性動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理。 然而，如果輸入信號(hào)值X(n)(的絕對(duì)值）超出給定闊值，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)值Xf(n)(的絕對(duì)值）保 持恒定。因而，在該示例中，動(dòng)態(tài)范圍處理器201執(zhí)行硬剪裁。在示例中，只要信號(hào)水平足 夠低，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理就是線性的。因而只要信號(hào)水平足夠低，動(dòng)態(tài)范圍處理器201就不 引入任何失真。然而對(duì)于較高的值，可W引入剪裁W約束動(dòng)態(tài)范圍。
[0087]在示例中，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)可W包括定義當(dāng)前剪裁水平(其可W是對(duì)稱或非對(duì) 稱的）W及可能地針對(duì)線性區(qū)的梯度的一組值。
[008引在一些實(shí)施例中，剪裁可W是軟剪裁，例如如圖5中所圖示的，其中函數(shù)由具有不 同梯度的=個(gè)線性區(qū)段定義。在運(yùn)樣的示例中，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)可W定義針對(duì)=個(gè)線性 區(qū)段的梯度W及運(yùn)些之間的過(guò)渡點(diǎn)。
[0089] 將領(lǐng)會(huì)到，可W使用任何適合的函數(shù)，并且動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)可W定義任何適合 的函數(shù)，諸如例如如圖6中所圖示的函數(shù)。還將領(lǐng)會(huì)到，可W使用由一組參數(shù)表示函數(shù)的任 何適當(dāng)方式，包括例如經(jīng)采樣的表示。例如，對(duì)于輸入信號(hào)X(n)的每一個(gè)可能的樣本值，該 組動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)中的參數(shù)可W定義驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)的信號(hào)值。作為另一示例，函數(shù)可 W被給定為動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)定義每一個(gè)系數(shù)的值的多項(xiàng)式函數(shù)。
[0090] 此外，預(yù)處理器109包括第二路徑（圖2的中間路徑)，其包括禪合到預(yù)處理器109 的輸入并且接收輸入信號(hào)x(n)的線性回波消除濾波器203。線性回波消除濾波器203對(duì) 輸入信號(hào)進(jìn)行濾波并且生成第一經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)。該信號(hào)禪合到第一適配器，其在圖2中被 示出為第一差異單元205,其在具體示例中是減法器。第一差異單元205還接收麥克風(fēng)信 號(hào)Z(n)，并且其繼而生成指示第一經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)與麥克風(fēng)信號(hào)之間的差異的第一差異信號(hào) r(n)。在具體示例中，簡(jiǎn)單地從麥克風(fēng)信號(hào)Z(n)減去第一經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)。
[0091]結(jié)果得到的第一差異信號(hào)Hn)因而指示在已經(jīng)去除從輸入信號(hào)x(n)到麥克風(fēng)信 號(hào)Z(n)的所估計(jì)的線性回波之后所捕獲的音頻。第一差異信號(hào)r(n)用于適配線性回波消 除濾波器203。具體地，線性回波消除濾波器203可W被適配成最小化第一差異信號(hào)r(n) 的信號(hào)能量。
[0092] 因而，第二路徑操作輸入信號(hào)x(n)與麥克風(fēng)信號(hào)z(n)之間的線性回波消除。路 徑可W使用常規(guī)線性回波消除技術(shù)，并且線性回波消除濾波器203可W依照任何適當(dāng)?shù)幕?波消除算法進(jìn)行適配，包括例如LMS適配算法。
[0093]另外，預(yù)處理器109包括第S路徑（圖2的下部路徑)，其通過(guò)將動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)處理 和第二回波消除濾波器應(yīng)用到輸入信號(hào)而生成第二經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)。
[0094] 在圖2的示例中，第二路徑包括補(bǔ)充動(dòng)態(tài)范圍處理器207,其執(zhí)行與動(dòng)態(tài)范圍處理 器201相同的操作。補(bǔ)充動(dòng)態(tài)范圍處理器207禪合到輸入并接收輸入信號(hào)x(n)并且生成 驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)的副本。驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)的副本被饋送給第二回波消除濾波器209,其對(duì)應(yīng) 于線性回波消除濾波器203并且生成第二經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)。因而，第二經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)對(duì)應(yīng)于由于 將線性回波消除濾波器203的回波消除應(yīng)用到驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)而不是輸入信號(hào)x(n)巧曰對(duì) 于第二路徑那樣）而得到的信號(hào)。
[0095]結(jié)果得到的第二經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)被饋送給W第二差異單元211的形式的第二適配器， 其在具體示例中為減法器。第二差異單元211還接收麥克風(fēng)信號(hào)Z(n)，并且其繼而生成指 示第二經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)與麥克風(fēng)信號(hào)之間的差異的第二差異信號(hào)(n)。在具體示例中，簡(jiǎn)單地 從麥克風(fēng)信號(hào)Z(n)減去第二經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)。
[0096] 第二差異信號(hào)rf(n)用于適配補(bǔ)充動(dòng)態(tài)范圍處理器207和動(dòng)態(tài)范圍處理器201。具 體地，補(bǔ)充動(dòng)態(tài)范圍處理器207和動(dòng)態(tài)范圍處理器201可W被適配成最小化第二差異信號(hào) (n)的信號(hào)能量。
[0097] 因而，第二路徑使用針對(duì)第二路徑所確定的回波消除濾波器（即由于驅(qū)動(dòng)信號(hào) Xf(n)與麥克風(fēng)信號(hào)Z(n)之間的線性回波消除所導(dǎo)致的回波消除濾波器）來(lái)操作驅(qū)動(dòng)信號(hào) Xf(n)與麥克風(fēng)信號(hào)z(n)之間的線性回波消除。然而，結(jié)果得到的殘余信號(hào)不用于更新回 波消除濾波器，而是用于適配補(bǔ)充動(dòng)態(tài)范圍處理器207和動(dòng)態(tài)范圍處理器201的動(dòng)態(tài)范圍 調(diào)節(jié)參數(shù)。
[0098] 因而具體地，第二差異信號(hào)rf(n)用于修改動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)使得實(shí)現(xiàn)減小的第 二差異信號(hào)(n)。
[0099] 要指出的是，用于補(bǔ)充動(dòng)態(tài)范圍處理器207和動(dòng)態(tài)范圍處理器201的動(dòng)態(tài)范圍調(diào) 節(jié)參數(shù)彼此對(duì)應(yīng)，并且實(shí)際上在許多實(shí)施例中可W僅使用單個(gè)動(dòng)態(tài)范圍處理器。例如，第二 回波消除濾波器209可W直接從動(dòng)態(tài)范圍處理器201接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)，并且同樣地適配 可W直接是動(dòng)態(tài)范圍處理器201的。
[0100] 將領(lǐng)會(huì)的是，可W使用任何適當(dāng)?shù)倪m配算法W用于基于第二差異信號(hào)rf(n)來(lái)適 配動(dòng)態(tài)范圍調(diào)節(jié)參數(shù)。例如，如將在下文更詳細(xì)地描述的，可W應(yīng)用LMS算法。
[0101] 在圖2的示例中，線性回波消除濾波器203和第二回波消除濾波器209通過(guò)由針 對(duì)線性回波消除濾波器203所確定的濾波器參數(shù)定義第二回波消除濾波器209而對(duì)應(yīng)于每 一個(gè)，即定義第二回波消除濾波器209的該組濾波器參數(shù)通過(guò)適配/回波消除而被選擇為 確定用于線性回波消除濾波器203的一組濾波器參數(shù)。然而，在任何給定時(shí)刻，線性回波消 除濾波器203和第二回波消除濾波器209不需要相同。具體地，可W存在濾波器和用于兩 個(gè)濾波器的濾波器參數(shù)之間的相對(duì)時(shí)間偏移。例如在圖2中，通過(guò)定義函數(shù)I游的濾波器 參數(shù)來(lái)給出線性回波消除濾波器203,而同時(shí)通過(guò)定義函數(shù)黨《敘凈敎的濾波器參數(shù)來(lái)給出第 二回波消除濾波器209,即用于第二回波消除濾波器209的濾波器參數(shù)包括針對(duì)樣本n所確 定的更新值。
[0102] 預(yù)處理器109的結(jié)構(gòu)和方案提供特別高效的操作，其可W造成圖1的系統(tǒng)的改進(jìn) 的操作。具體地，其可W允許系統(tǒng)在聲音再現(xiàn)更為線性的操作點(diǎn)處進(jìn)行操作，并且具體地可 W減小功率放大器或音頻換能器操作在非線性區(qū)域中的風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)可W大幅改進(jìn)回波消除器 105的線性回波消除。
[0103] 此外，預(yù)處理器109的不同路徑的具體布置和相互作用導(dǎo)致其中兩個(gè)適配相互作 用而同時(shí)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。具體地，適配和路徑的操作的組合提供一種系統(tǒng)，其將不僅在動(dòng) 態(tài)范圍過(guò)大的情況下減小動(dòng)態(tài)范圍，而且還將在動(dòng)態(tài)范圍過(guò)低的情況下增加它。具體地，當(dāng) 驅(qū)動(dòng)信號(hào)Xf(n)的振幅減小時(shí)，再現(xiàn)的線性將不會(huì)減小，而是典型地將增大，即動(dòng)態(tài)范圍越 低，再現(xiàn)典型地將越為線性。因此，力圖減小再現(xiàn)的非線性的常規(guī)方案將往往簡(jiǎn)單地朝向零 減小信號(hào)水平。然而，運(yùn)當(dāng)然是不合期望的，因?yàn)槠鋵?dǎo)致沒(méi)有聲音被再現(xiàn)。相比而言，在 圖I的系統(tǒng)中，當(dāng)音頻的再現(xiàn)為線性時(shí)，預(yù)處理器109將替代性地力圖增加殘余信號(hào)，即其 將力圖增加非線性。因而，預(yù)處理器109將在音頻再現(xiàn)為線性時(shí)