1.一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,包括输入缓冲区、声学路径分析模块、缓冲区延时线处理及幅度调整模块、幅值检测模块、回声消除模块和输出缓冲区;
输入缓冲区:持续接收输入数据流,并将连续的输入数据流分为等长的数据块;所述输入数据流包括麦克信号和参考信号,所述数据块包括麦克数据块dl(n)和参考数据块xl(n);
其中,l=1,2,3,…表示数据块序号,n=0,1,2,…,N表示每个数据块样点序号,N表示每个数据块样点总数;
声学路径分析模块:接收麦克数据块dl(n)和参考数据块xl(n),并进行声学路径分析处理,得到滤波器长度信息与延时调整信息;
幅值检测模块:接收并检测计算麦克数据块dl(n)与参考数据块xl(n)的相对幅度(db)数值,通过相对幅度(db)数值计算得到幅度调整信息;通过检测麦克数据块dl(n)截顶失真标志位判断是否发生截顶失真,得到截顶失真信息;
缓冲区延时线处理及幅度调整模块:接收麦克数据块dl(n)、参考数据块xl(n)、延时调整信息和幅度调整信息;根据延时调整信息对麦克数据块dl(n)或参考数据块xl(n)进行延时调整,根据幅度调整信息对参考数据块xl(n)进行幅度调整;输出调整后麦克数据块和调整后参考数据块回声消除模块:接收调整后麦克数据块 调整后参考数据块 滤波器长度信息和截顶失真信息;使用动态步长的自适应算法对调整后麦克数据块 和调整后参考数据块 进行逐点处理,通过截顶失真信息进行自适应滤波器系数更新,通过滤波器长度信息进行步长调整辅助变量更新,得到输出残差信号e(n);
输出缓冲区:接收输出残差信号e(n),并进行数据重组,得到连续的音频数据流进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述声学路径分析模块包括输入缓冲区、延时估计子模块、缓冲区延时线处理子模块、房间传输函数估计子模块和滤波器长度设定子模块;
所述输入缓冲区接收麦克信号和参考信号,并转换为麦克数据块dl(n和参考数据块xl(n);所述延时估计子模块接收麦克数据块dl(n)和参考数据块xl(n),并输出延时调整信息;
所述缓冲区延时线处理子模块接收麦克数据块dl(n)、参考数据块xl(n)和延时调整信息,并延时调整信息对麦克数据块dl(n)与参考数据块xl(n)进行延时处理,得到初步延时对齐的麦克数据块dl(n)与参考数据块xl(n);所述房间传输函数估计子模块接收初步延时对齐的麦克数据块dl(n)与参考数据块xl(n),通过LMS自适应算法得到对于真实传输函数TF(n)的测量结果 并将 作为估计传输函数;所述滤波器长度设定子模块接收估计传输函数 并进行成分分析,得到滤波器长度信息。
3.根据权利要求2所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述延时估计子模块接收麦克数据块dl(n)、参考数据块xl(n),执行如下步骤:步骤A1:对麦克数据块dl(n)、参考数据块xl(n)分别进行FFT变换,得到麦克变换数据块Dl(k)、参考变换数据块Xl(k);其中k=0,1,2…K为频点序号,K为FFT点数,且满足K>2*N,N表示每个数据块样点总数;
步骤A2:计算互功率谱并作归一化:
其中,conj()表示取共轭;Dl(k)表示麦克变换数据块;Xl(k)表示参考变换数据块;
步骤A3:对互功率谱PDX,l(k)进行IFFT反变换,并进行峰值检测,得到最大值点τl:rl(n)=iff(PDX,l(k))
步骤A4:通过能量判定进行参考信号激活检测,若参考信号能量信号则参考信号激活检测结果为1,否则为0;
步骤A5:进行延时值有效性判断,将最大值点τl映射成延时信息,并通过参考信号激活检测结果给出最终的延时信息出结果;其中,最大值点τl只在参考信号激活检测结果为1时映射为延时信息;否则进行舍弃,并保留输出上一次有效的延时信息。
4.根据权利要求3所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述最大值点τl通过如下公式映射为可正可负的延时信息Δτl:其中,正值表明参考信号滞后于麦克信号|Δτl|个样点,负值表明参考信号提前于麦克信号|Δτl|个样点,K为FFT点数,τl为最大值点。
5.根据权利要求4所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述缓冲区延时线处理子模块通过如下公式进行延时调整处理:其中, 表示延时调整处理后期望的参考信号提前于麦克信号延时值的样点个数;‑Δτl表示当前参考信号提前于麦克信号的样点个数;ΔΔτl表示当前参考信号达到期望的延迟值所需要后延的样点个数。
6.根据权利要求5所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述房间传输函数估计子模块通过舍弃估计传输函数 中的晚期房间混响成分,得到估计传输函数的有效长度为lTF个样点;所述滤波器长度设定子模块获取估计传输函数的有效长度lTF,并将滤波器长度lh设定为:其中,lTF为估计传输函数的有效长度; 为延时调整处理后期望的参考信号提前于麦克信号延时值的样点个数。
7.根据权利要求5所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述幅值检测模块计算出麦克信号内的回声信号与参考信号的相对幅度数值;所述相对幅度数值为db值,并通过如下步骤进行计算并进行调整:步骤B1:计算麦克信号与参考信号的短时平均能量Ed,l与Ex,l:其中,dl(n)表示麦克数据块;xl(n)表示参考数据块;N表示每个数据块样点总数步骤B2:计算麦克信号与参考信号的递归平均能量Rd,l,Rx,i:Rd,l=α*Rd,l+(1‑)*Ed,l
Rx,l=α*Rx,l+(1‑α)*Ex,l
其中,α表示递归比例系数;Ed,l表示麦克信号短时平均能量;Ex,l表示参考信号短时平均能量;
步骤B3:相对幅度数值计算:
ΔDl=10*log10(Rd,l)‑10*log10(Rx,l)其中,Rd,l表示麦克信号递归平均能量;Rx,l表示参考信号递归平均能量步骤B4:参考信号幅值调整:
其中, 表示经过幅值调整后期望的麦克信号比参考信号低的db差值;ΔΔDl表示当前参考信号需要调整的db数值;ΔDl表示相对幅度数值的db数值。
8.根据权利要求7所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述幅值检测模块还检测麦克信号是否发生截项失真,所述麦克信号是否发生截顶失通过截顶失真标志位saturate_flagl进行表示:其中,sat_thld为预设的幅度饱和阈值;dl(n)表示麦克数据块;saturate_flagl为1则发生截项失真,为0则未发生截项失真。
9.根据权利要求8所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述缓冲区延时线处理及幅度调整模块接收麦克数据块dl(n)、参考数据块xl(n)、延时调整信息ΔΔτl和幅度调整信息ΔΔDl;
根据延时调整信息ΔΔτl对麦克数据块dl(n)或参考数据块xl(n)进行延时调整,若ΔΔτl为正,则表示当前参考信号需要向后延迟ΔΔτl个样点,若ΔΔτl为负,则表示当前麦克信号需要向后延迟‑ΔΔτl个样点;
根据幅度调整信息ΔΔDl对参考数据块xl(n)进行幅度调整,ΔΔDl若为正,表示参考信号需要被缩小ΔΔDldb,反之表示参考信号需要被缩小‑ΔΔDldb;
完成延时调整和幅度调整后,输出调整后麦克数据块 和调整后参考数据块
10.根据权利要求9所述的一种带有延时估计功能的回声消除系统,其特征在于,所述回声消除模块接收调整后麦克数据块 调整后参考数据块 设置滤波器系数并进行进行逐点处理;其中,
其中,lh为声学路
径分析模块给出的滤波器长度;所述动态步长的自适应算法通过如下步骤进行:步骤C1:计算当前帧残差信号el(n):
其中: 为当前帧调整后麦克数据块对应的向量; 为当前帧调整后参考数据块对应的向量的转置; 表示上一帧的滤波器系数;
步骤C2:计算参考信号能量Ex(n)与正则化因子δ(n):
其中: 为当前帧调整后参考数据块对应的向量的转置; 表示调整后参考数据块对应的向量;el(n)表示当前帧残差信号;
步骤C3:自适应更新滤波器系数
其中:sarurate_flag表示截顶失真标志位;Ex(n)表示当前帧参考信号能量;δ(n)表示当前帧正则化因子; 表示上一帧的滤波器系数;el(n)表示当前帧残差信号;
表示调整后参考数据块对应的向量;
步骤C4:更新步长调整辅助变量rμ(n):
其中:Ex(n‑1)表示上一帧参考信号能量;lh为声学路径分析模块给出的滤波器长度;δ(n‑1)表示上一帧正则化因子;rm(n)表示。