用于多通道干扰消除的装置和方法制造方法及图纸

一种用于在包括两个或多个接收音频通道的接收音频信号中进行多通道干扰消除以获得包括两个或多个修改音频通道的修改音频信号的装置。该装置包括第一滤波器单元(112)，其被配置为根据参考信号来生成第一干扰信号的第一估计。此外，该装置包括第一干扰消除器(114)，其被配置为根据第一干扰信号的第一估计从两个或多个接收音频通道中的第一接收音频通道来生成两个或多个修改音频通道中的第一修改音频通道。此外，该装置包括第二滤波器单元(122)，其被配置为根据第一干扰信号的第一估计来生成第二干扰信号的第二估计。此外，该装置包括第二干扰消除器(124)，其被配置为根据第二干扰信号的第二估计从两个或多个接收音频通道中的第二接收音频通道来生成两个或多个修改音频通道中的第二修改音频通道。

Device and method for multichannel interference cancellation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多通道干扰消除的装置和方法
本专利技术涉及音频信号处理，特别地，涉及用于降低多通道干扰消除的复杂度和用于低复杂度多通道干扰消除的装置和方法。
技术介绍
现代免提通信设备采用多个麦克风信号，用于例如语音增强、房间几何结构推断或自动语音识别。这些设备包括语音激活助手、智能家居设备和智能扬声器以及智能电话、平板电脑或个人计算机。许多智能设备(例如，声控助手、智能电话、平板电脑或个人计算机)配备有扬声器。考虑到这样的设备(例如，还集成了至少一个扬声器的设备)，将声学干扰消除器应用于每个麦克风的输出，以减少电声耦合。声学回波消除(AEC)(参见例如[1])是减少免提通信布置中的扬声器和麦克风之间的电声耦合的最广泛使用的技术。给定这样的布置，除了期望的近端语音外，麦克风还获取声学回波和背景噪声。AEC使用自适应滤波技术(例如，参见[2])来估计扬声器和麦克风之间的声脉冲响应(AIR)。随后，通过使用估计的AIR对可用扬声器信号进行滤波来计算声学回波估计。最后，从麦克风信号中减去估计的声学回波，从而消除了声学回波。在声学回波消除(AEC)的特定情况下，电声耦合是由扬声器重现的远端扬声器信号引起的。然而，在上述免提通信设备中，这也可能是由设备自身的反馈、音乐或语音助手引起的。用于减少扬声器和麦克风之间的电声耦合的最直接的方案是在每个麦克风的输出端放置声学干扰消除器(例如，参见[3])。相对传递函数建模频域AIR之间的关系，通常表示为声学传递函数(ATF)。RTF(RTF指相对传递函数)通常在多麦克风语音增强的背景下使用(参见例如[5]、[8]、[12])。考虑到更多相关应用，在[13]、[14]中采用了残余回波相对传递函数的估计，以估计初级通道的残余回波(例如，在消除之后剩余的声学回波分量)的功率谱密度。为了增强估计过程，使用了第二麦克风信号。在[13]、[14]中提出的方法估计了消除之后的初级信号和次级麦克风信号之间的关系，从而提供了在估计初级AIR和次级AIR中的误差之间的关系。最后，残余回波相对传递函数用于计算初级残余声学回波的功率谱密度。考虑到麦克风阵列处理的特定应用，已经提出了旨在降低整个语音增强算法的复杂度的多种方法，例如与AEC相结合的空间滤波。例如，首先在[3]、[15]中研究了使用放置在空间滤波器的输出端的单个AEC。在[8]、[16]、[18]中已经提出了旨在整合回波消除和麦克风阵列处理的一些备选方法。由于多麦克风声学干扰消除器的复杂度与麦克风的数量成比例，因此对于许多现代设备，这种复杂度的增加是不可达到的。因此，如果提供用于多通道干扰消除的低复杂度的概念，将会得到高度评价。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于多通道干扰消除的低复杂度概念。本专利技术的目的通过根据权利要求1的装置、根据权利要求14的方法和根据权利要求15的计算机程序来实现。根据一个实施例，提供了一种用于在包括两个或多个接收音频通道的接收音频信号中进行多通道干扰消除以获得包括两个或多个修改音频通道的修改音频信号的装置。该装置包括第一滤波器单元，该第一滤波器单元被配置为根据参考信号来生成第一干扰信号的第一估计。此外，该装置包括第一干扰消除器，该第一干扰消除器被配置为根据第一干扰信号的第一估计从两个或多个接收音频通道中的第一接收音频通道来生成两个或多个修改音频通道中的第一修改音频通道。此外，该装置包括第二滤波器单元，该第二滤波器单元被配置为根据第一干扰信号的第一估计来生成第二干扰信号的第二估计。此外，该装置包括第二干扰消除器，该第二干扰消除器被配置为根据第二干扰信号的第二估计从两个或多个接收音频通道的第二接收音频通道来生成两个或多个修改音频通道的第二修改音频通道。实施例提供了用于使用相对传递函数的多通道干扰消除的概念，例如装置和方法。例如对于AEC，根据实施例的概念使用初级声学回波信号的估计来计算剩余的或次级声学回波信号的估计。为了这样做，识别初级声学脉冲响应(AIR)(例如，扬声器和初级麦克风之间的AIR)与次级AIR(例如，扬声器和次级麦克风之间的AIR)之间的关系。随后，通过对具有估计的AIR之间的关系的初级声学回波信号进行滤波，来计算次级声学回波信号。最后，对每个麦克风信号应用消除。如果麦克风间的距离小，则可以使用相对短的滤波器对这些关系进行建模。因此，可以降低计算复杂度。此外，根据实施例，提供了一种用于在包括两个或多个接收音频通道的接收音频信号中进行多通道干扰消除以获得包括两个或多个修改音频通道的修改音频信号的方法。所述方法包括：-根据参考信号产生第一干扰信号的第一估计。-根据第一干扰信号的第一估计从两个或多个接收音频通道中的第一接收音频通道产生两个或多个修改音频通道中的第一修改音频通道。-根据第一干扰信号的第一估计产生第二干扰信号的第二估计。以及-根据第二干扰信号的第二估计从两个或多个接收音频通道中的第二接收音频通道产生两个或多个修改音频通道的第二修改音频通道。此外，提供了计算机程序，该计算机程序被配置为当在计算机或信号处理器上被执行时实现上述方法。附图说明在下文中，将参考附图更详细地描述本专利技术的实施例，在附图中：图1a示出了根据实施例的用于多通道干扰消除的装置，图1b示出了根据另一实施例的用于多通道干扰消除的装置，图1c示出了根据另一实施例的用于多通道干扰消除的装置，图2示出了多麦克风AEC，图3示出了根据实施例的多麦克风AEC，图4示出了STFT域中的多麦克风AEC，图5示出了根据实施例的在STFT域中的多麦克风AEC，图6描绘了与具有截短AIR的模拟相对应的结果，图7描述了在具有T60＝0.15s和L＝256抽头的AETF和基于RETF的AEC之间的比较，以及图8示出了在具有T60＝0.35s和L＝1024抽头的AETF与基于RETF的AEC之间的比较。具体实施方式图1a示出了根据实施例的用于多通道干扰消除的装置。该装置包括第一滤波器单元112，该第一滤波器单元112被配置为根据参考信号x(t)来生成第一干扰信号的第一估计此外，该装置包括第一干扰消除器114，该第一干扰消除器114被配置为根据第一干扰信号的第一估计从两个或多个接收音频通道中的第一接收音频通道y1(t)来生成两个或多个修改音频通道中的第一修改音频通道e1(t)。此外，该装置包括第二滤波器单元122，该第二滤波器单元122被配置为根据第一干扰信号的第一估计来生成第二干扰信号的第二估计此外，该装置包括第二干扰消除器124，该第二干扰消除器124被配置为根据第二干扰信号的第二估计从两个或多个接收音频通道中的第二接收音频通道y2(t)来生成两个或多个修改音频通道中的第二修改音频通道e2(t)。实施例基于以下发现：可以将第一干扰信号的第一估计用于生成第二干扰信号的第二估计。与通过使用参考信号而不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在包括两个或多个接收音频通道的接收音频信号中进行多通道干扰消除以获得包括两个或多个修改音频通道的修改音频信号的装置，其中，所述装置包括：/n第一滤波器单元(112；312；512)，被配置为根据参考信号来生成第一干扰信号的第一估计，/n第一干扰消除器(114；314；514)，被配置为根据所述第一干扰信号的第一估计从所述两个或多个接收音频通道中的第一接收音频通道生成所述两个或多个修改音频通道中的第一修改音频通道，/n第二滤波器单元(122；322；522)，被配置为根据所述第一干扰信号的第一估计生成第二干扰信号的第二估计，以及/n第二干扰消除器(124；324；524)，被配置为根据所述第二干扰信号的第二估计从所述两个或多个接收音频通道中的第二接收音频通道生成所述两个或多个修改音频通道中的第二修改音频通道。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170420 EP 17167304.9;20171013 EP 17196416.61.一种用于在包括两个或多个接收音频通道的接收音频信号中进行多通道干扰消除以获得包括两个或多个修改音频通道的修改音频信号的装置，其中，所述装置包括：
第一滤波器单元(112；312；512)，被配置为根据参考信号来生成第一干扰信号的第一估计，
第一干扰消除器(114；314；514)，被配置为根据所述第一干扰信号的第一估计从所述两个或多个接收音频通道中的第一接收音频通道生成所述两个或多个修改音频通道中的第一修改音频通道，
第二滤波器单元(122；322；522)，被配置为根据所述第一干扰信号的第一估计生成第二干扰信号的第二估计，以及
第二干扰消除器(124；324；524)，被配置为根据所述第二干扰信号的第二估计从所述两个或多个接收音频通道中的第二接收音频通道生成所述两个或多个修改音频通道中的第二修改音频通道。


2.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述第一干扰信号的第一估计是第一声学回波信号的第一估计，
其中，所述第二干扰信号的第二估计是第二声学回波信号的第二估计，
其中，所述第一干扰消除器(114；314；514)被配置为对所述第一接收音频通道进行声学回波消除，以获得所述第一修改音频通道，并且
其中，第二干扰消除器(124；324；524)被配置为对所述第二接收音频通道进行声学回波消除，以获得所述第二修改音频通道。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述两个或多个接收音频通道和所述两个或多个修改音频通道是变换域的通道，并且其中，所述参考信号以及所述第一干扰信号和所述第二干扰信号是所述变换域的信号。


4.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，所述两个或多个接收音频通道和所述两个或多个修改音频通道是短时傅立叶变换域的通道，并且其中，所述参考信号以及所述第一干扰信号和所述第二干扰信号是短时傅立叶变换域的信号。


5.根据前述权利要求中的一项所述的装置，
其中，所述第二滤波器单元(122；322；522)被配置为根据所述第一干扰信号的第一估计并且根据所述第二接收音频通道来确定滤波器配置，以及
其中，所述第二滤波器单元(122；322；522)被配置为根据所述第一干扰信号的第一估计并且根据所述滤波器配置来确定所述第二干扰信号的第二估计。


6.根据权利要求5所述的装置，
其中，所述第二滤波器单元(122；322；522)被配置为通过最小化成本函数或通过最小化误差标准来确定所述滤波器配置。


7.根据权利要求5或6所述的装置，
其中，所述第二滤波器单元(122；322；522)被配置为根据以下等式来确定所述滤波器配置



其中，ψ1(l,k)是的协方差矩阵，
其中，ψ1n(l,k)是和Yn(l,k)之间的互相关向量，
其中，指示所述第一干扰信号的第一估计，
其中，Yn(l,k)指示所述第二接收音频通道，
其中，l表示时间索引，并且其中k指示频率索引。


8.根据权利要求1至4中的一项所述的装置，
其中，所述第二滤波器单元(122；322；522)被配置为：根据在时间上早于第二时间索引的第一时间索引的滤波器配置、根据所述第一时间索引的所述第一干扰信号的第一估计、以及根据所述第一时间索引的所述第二修改音频通道的样本来确定所述第二时间索引的滤波器配置。


9.根据权利要求8所述的装置，
其中，所述第二滤波器单元(122；322；522)被配置为根据以下等...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里亚·路易斯瓦雷罗，伊曼纽尔·哈比兹，保罗·安尼巴莱，安东尼·罗巴德，莫里兹·维尔德，马塞尔·鲁哈德，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE