[发明专利]声反馈校正

说明书

本发明涉及用于校正声反馈的自适应滤波器装置。对于电视会议设施中的回声消除，它具有特殊效用。

声反馈导致问题的一般场合包括扩音装置，其中输入到麦克风的话音在从邻近的扬声器输出之前被放大。由于如果在扬声器与麦克风之间存在声径能形成闭环，来自扬声器的信号便有可能反馈到麦克风中而再一次被放大并从扬声器中输出。如果麦克风放置得太靠近扬声器或者扬声器的输出太响，则环绕闭环的增益能超过一，此时扬声器将产生与声反馈关联的吼鸣声。

声反馈能出现问题的另一场合包括两个地点之间的双向链路。在这一情况中，在各地点上设置扬声器与麦克风的组合。这时出现的问题是在一个地点上从扬声器到麦克风的反馈将导致在另一地点上向麦克风说话的人听到其话音的回声。对于电视会议设施这一问题特别尖锐，其中为了与伴随话音信号的图象信号的压缩中所占用的时间配合而延迟话音信号而导致了回声到达的长的延迟。因为这一延迟是可观地长于一个音节的长度的，即使相对安静的回声也会使向麦克风说话困难。用来降低声反馈的一种技术是在扬声器的输入与麦克风输出之间连接一个滤波器。将该滤波器配置成模型化扬声器与麦克风之间的声径，借此提供类似于在麦克风上从扬声器接收的信号。一旦提供了该信号，便能将其从麦克风输出信号中减去以提供没有反馈分量的经过校正的麦克风输出信号。

与电视会议设施关联的另一问题在于各地点上扬声器与麦克风之间的声径是不同的。例如，本发明人已揭示出果出席电视会议的人向后仰靠在其坐椅上，这能在扬声器与麦克风之间的声径的性质上产生明显的影响。因此，已知提供试图将其扬声器与麦克风之间的声径的模型适应声径变化的自适应滤波器。通常，这种自适应滤波器是用在前面提到的校正后的信号的基础上更新它们的权重的有限冲缴响应滤波器实现的。

滤波器能适应其声径模型的速度至少部分地由在单一更新中可改变的滤波器权重的量确定。然而，如果为了加速滤波器的适应而提高了可改变的权重的量。则滤波器精确地模型化声径的能力较差。这是因为即使声径在相当长的时间中保持不变，滤波器的权重并不停留在理想值上而是在理想值附近的散布广的值内波动。从而传统上，必须在适应的速度与一旦滤波器适应了变化的声径时出现的波动之间作出折衷。已经发现了波动的存在导致所谓的“失调噪声”，如果扬声器输入信号是话音，则“失调噪声”导致不自然的发音残余回声。

此外，已发现传统装置的适应速度取决于扬声器输入信号的性质。如果输入信号为话音或音乐，则适应速度较输入信号为白噪声时慢。由于在电话会议环境中的回声消除器通常在语音信号上操作，这种回声消除器的适应速度是相对地慢的。

由于扬声器与麦克风之间的声径的增益通常是与频率相关的，便出现另一问题。例如，对于可听见的频谱中的某些频率闭环周围的增益有可能是一40dB，而对于其它频率只有一10dB。在这一情况中，随着扬声器音量的提高，声反馈起初会只出现在某些其它频率上，从而导致听见振铃噪声，这将越来越响直到达到扬声器的性能极限为止。通常，反馈首先出现在闭环增益相对地高(高环路增益频率)的频率上，然后稍后出现在闭环增益相对地低的频率(低环路增益频率)上。在它到达一(并从而出现振铃或吼鸣)之前闭环增益能提高的量称作“增益边际”。可惜的是，希望尽可能提高增益边际，但做到这一点必须降低可听见的频谱中所有高环路增益率上的反馈。至今，许多反馈消除装置尚未对增益边际有所改进。

本发明旨在解决某些或所有上述问题。

按照本发明的第一方面，提供了用于校正从扬声器到麦克风的反馈的滤波器装置，所述装置包括：

自适应数字滤波器，在使用中，接收进入信号并提供用于从外出信号中减去的模型化反馈信号，以提供经过校正的外出信号；以及

用于按照减小实际反馈信号与所述模型化反馈信号之间之差的算法改变所述滤波器的权重的装置，各权重改变包含按照表示反馈的声音的长期平均功率的第一值对表示反馈的声音的短期平均功率的第二值之比变化的可变定标因子。

为了提供充分地快速的装置，许多反馈消除装置实现简化的算法，其中包含对诸如话音或音乐等信号极大地无效的假设，这些信号具有短期中明显地变化的统计学性质(如，全程方差、作为效率的函数的方差)。本发明的可变定标因子的作用为在这些假设失败的时间上控制对滤波器权重的变化。以这一方式，本发明给出在信号为话音或音乐时能改进适应速度而在一旦达到了适应便不出现伴生的失调噪声的增加的优点。

在本发明的较佳实施例中，长期平均值是长于250MS的时段上取得的，这是有效地跨越出现在一个音素与下一个之间的话音功率中的。