[发明专利]一种改善非线性回声抑制的方法及计算机设备

说明书

本发明提供一种改善非线性回声抑制的方法，获取经延时校准后的远端信号和近端信号，并傅立叶变换到频域；计算远端信号、近端信号的相关性和近端信号、误差信号的相关性，分别和对应的阈值相比较，从而确定远端信号的状态值和近端信号的状态值；将远端信号经过线性滤波器生成估计的线性回声，将估计的线性回声的频谱能量值与估计的远端噪声相比，得到估计的线性回声的信噪比，将信噪比与阈值相比较，得到信噪比的状态值；根据远端信号的状态值、近端信号的状态值以及信噪比的状态值获取对应的过载值；通过过载值计算得到抑制因子；之后采用抑制因子对近端信号的回声进行抑制；本发明还提供一种计算机设备，能够改善由过载值过高导致的语音不平稳现象。

技术领域

本发明涉及一种改善非线性回声抑制的方法及计算机设备。

背景技术

现有的技术缺点是通话过程中，双讲效果差；双讲、甚至单讲状态，一方的语音会被抑制。双讲检测不准确以及过载值的影响是其中的两个原因。算法中的双讲检测是基于信号间的相关性，但是通话过程中的单讲、双讲状态往往很难通过信号的相关性进行区分，甚至部分在没有回声的场景下，信号间的相关性也会产生波动，此时虽然提高非线性抑制因子的过载值幅值，可以控制非线性回声抑制的激进程度，减小回声泄漏的风险，但是过载值越高，算法对信号间相关性的波动越敏感，导致语音变得不稳定，语音被抑制。

《用于实现声学回声消除的非线性后期处理》公开(公告)号：CN103718538A，披露了一种可实现声学回声消除的音频信号非线性后期处理方法和系统。该系统包括一个非线性处理器(NLP)(104)，用于接收下述信号，并将至少两个信号作为输入：即将发出的远端信号和多个捕获端信号；NLP(104)首先针对每个频带，计算接收到的信号之间的一个或多个相干性测量，并基于一个或多个相干性测量，得出每个频带相应的抑制因子，其仅仅是针对于有回声和无回声两种状态进行的处理，。

如图1所示，现有的Webrtc回声消除算法包含了延时校准101、线性滤波102、双讲检测103、非线性抑制104四个部分；如图2所示，现有的线性滤波算法是远端信号201经过线性滤波器202得到估计回声信号203，将近端信号204减去估计回声信号得到误差信号205，误差信号即消除完回声的近端信号，接着误差信号传递到非线性抑制模块抑制非线性回声，同时误差信号作为反馈信号，对线性滤波器进行更新。。

线性滤波作用是消除线性回声，从远端信号x(k)经过线性滤波器得到线性回声的估计x`(k)，接着将近端信号d(k)减去估计的回声后得到误差信号e(k)，误差信号就是消完线性回声的近端信号。

其中非线性抑制部分作用是抑制非线性回声：回声路径、麦克风频响等产生的非线性回声。非线性抑制算法公式如下：

其中，是时域信号的频域表示，是当前计算得到的时域信号的频域表示，k是频域频点索引值，α_k为非线性抑制因子，0≤α_k≤1。

非线性因子的计算依赖于信号间的相关性：近端、远端信号的相关性，近端、误差信号的相关性。其中前者可以表征近端信号有无包含回声，后者可以表征近端信号有无包含有用信号(即近端语音)。

对于非线性抑制因子，使用过载值进行适当过载，以达到在某些场景中能够尽可能消除回声。其表达式可以是下列形式：

其中θ_k为过载值，α′_k指的是经过过载值作用后的非线性抑制因子，过载的作用是在原来非线性抑制因子的基础上，进一步减小非线性因子的值，从而增强非线性抑制强度。

该公式是过载值作用于非线性因子的一个实施例，计算结果为最终的非线性因子(0～1)，该因子的大小表征信号中含有回声的大小，因子越大，回声越小，将频域的信号乘以该因子可以抑制信号中包含的回声信号。