CN104954942A - 用于回音消除的信号输入装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于回音消除的信号输入装置和方法，该用于回音消除的信号输入装置包括硬件电路，用于对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块；模数转换模块，用于对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。该装置能够为回音消除提供延时较小且稳定的参考信号，从而降低回音消除算法的复杂度。

Description

用于回音消除的信号输入装置和方法

技术领域

本发明涉及音频数据处理技术领域，尤其涉及一种用于回音消除的信号输入装置和方法。

背景技术

在具备双向音频通信功能的通信设备中，通信设备的麦克风在采集说话人的语音的同时，会把设备自身的扬声器发出的声音采集进来。如果将这样的声音直接发给语音通信的对方，就会导致对方说话人听到自己声音，甚至导致扬声器发生啸叫，无法正常进行通话。为此，通常在具备双向音频通信功能的通信设备中使用回音消除(Acoustic EchoCancellation，AEC)技术。

“回音消除”技术的作用是从混合着本地扬声器声音的采集数据中，消除扬声器的声音，把只包含本地说话人的语音传送给通话对端。“回音消除”技术的输入信号包括参考信号和麦克风信号。

现有技术中，参考信号是直接对扬声器播放的声音信号进行模数转换后得到的，但是，扬声器播放的声音信号需要在空间传播，延时较大且不稳定，为此需要复杂的延时估计模块。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于回音消除的信号输入装置，该装置可以为回音消除提供延时较小且稳定的参考信号，从而降低回音消除算法的复杂度。

本发明的另一个目的在于提出一种用于回音消除的信号输入方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的用于回音消除的信号输入装置，包括：硬件电路，用于对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块；模数转换模块，用于对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。

本发明第一方面实施例提出的用于回音消除的信号输入装置，通过采用硬件电路对模拟扬声器进行分路，可以使得参考信号具有较小且稳定的延时，从而降低回音消除算法的复杂度。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的用于回音消除的信号输入方法，包括：采用硬件电路对模拟扬声器信号进行分路，并对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块；采用模数转换模块，对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。

本发明第二方面实施例提出的用于回音消除的信号输入方法，通过采用硬件电路对模拟扬声器进行分路，可以使得参考信号具有较小且稳定的延时，从而降低回音消除算法的复杂度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例提出的用于回音消除的信号输入装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提出的用于回音消除的信号输入装置的结构示意图；

图3是本发明另一实施例提出的用于回音消除的信号输入方法的流程示意图；

图4是本发明另一实施例提出的用于回音消除的信号输入方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本发明一实施例提出的用于回音消除的信号输入装置的结构示意图，该装置10包括：硬件电路11和模数转换模块12。

硬件电路11用于对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块12。

模数转换模块12用于对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。

参考信号也就是数字扬声器信号，另外，分路后的另一路模拟扬声器信号被传输到扬声器中进行播放。

其中，模拟扬声器信号可以具体是对中央处理器(Central Processing Unit，CPU)输出的数字扬声器信号进行数模转换得到的。CPU可以具体是指具备双向通信功能的通信设备内的CPU，该CPU内设置有AEC算法，从而可以根据输入信号进行回音消除。进行数模转换的模块可以是数模转换(Digital to Analog，DA)芯片或者编解码器(CODEC)。

以DA芯片为例，参见图2，CPU输出的数字扬声器信号通过音频总线输入到DA芯片上，DA芯片对输入的数字扬声器信号进行数模转换，得到模拟扬声器信号。其中，CPU输出的数字扬声器信号例如是与通信对方的语音信号对应的数字信号，音频总线例如为集成电路内置音频(Inter-IC Sound，I2S)总线。

在DA输出模拟扬声器信号后，本实施例采用硬件电路对该模拟扬声器信号进行分路。例如，参见图2，硬件电路是用于传输模拟信号的信号线21。

本实施例中的模数转换模块可以是模数转换(Analog to Digital，AD)芯片或者CODEC。本实施例以AD芯片为例，参见图2，信号线21将分路后的一路模拟扬声器信号输入到AD芯片内。可选的，本实施例的后续内容还可能会涉及其他AD芯片，为了与其他AD芯片区分，如图2所示，该AD芯片可以称为第一AD芯片22。另外，另一路的模拟扬声器信号被传输到扬声器内进行播放。

用于音频数据转换的AD芯片可以具有不同的声道数，例如2声道，4声道或者6声道等。本实施例以2声道的AD芯片为例。

当AD芯片是2声道时，一个AD芯片可以输入两路信号。例如，参见图2，第一AD芯片22的一路输入信号是模拟扬声器信号，另一路输入信号是来自一路麦克风器件的模拟麦克风信号。第一AD芯片22还可以对模拟麦克风信号进行模数转换，得到用于回音消除的麦克风信号。

现有技术中，参考信号和麦克风信号通常具有不同的采样率。但是，为了保证回音消除效果，通常会要求参考信号和麦克风信号具有相同的采样率，为此，现有技术中通常在AEC算法之前增加采样率转换模块。

而本实施例中，通过对模拟扬声器信号和模拟麦克风信号用同一个AD芯片进行转换，可以保证两者具有相同的采样率，无需增加采样率转换模块，从而可以保证AEC效果且可以降低复杂度。

可选的，当麦克风器件是多个时，由于AD芯片是2声道的，其余的麦克风器件输出的模拟麦克风信号可以由其他的AD芯片进行转换。

例如，参见图2，该输入装置还可以包括：第二AD芯片23，用于对其他麦克风器件输出的模拟麦克风信号进行AD转换，所述其他麦克风器件是多路麦克风器件中除与所述第一AD芯片连接的麦克风器件之外的麦克风器件。

可以理解的是，图2以三路麦克风器件为例，当麦克风器件更多时，第二AD芯片的个数也可以相应增加为多个。

另外，当AD芯片替换为CODEC时，多路的麦克风器件输出的模拟的麦克风信号可以输入到同一个CODEC上。

一个实施例中，以图2所示的包括多个第一AD芯片和第二AD芯片为例，所述第一AD芯片的输出与所述第二AD芯片的输出连接到同一条音频总线(如I2S总线)上。AD芯片的采样率由I2S总线决定，因此，当多个AD芯片的输出连接到同一个I2S总线上时，可以保证整个硬件系统中的所有麦克风器件经过AD之后的采样率，与扬声器回环音频信号的采样率始终保持一致。

一个实施例中，以图2所示的CPU连接DA芯片以及AD芯片为例，CPU的与AD芯片连接的接口与CPU与DA芯片连接的接口可以相同或者不同。例如，CPU只有一个I2S接口时，则采用该I2S接口连接AD芯片和DA芯片，或者，CPU有多个I2S接口时，可以采用一个接口连接AD芯片，另一个接口连接DA芯片。从而可以根据CPU的不同选择相应的接口，适用不同场景。

本实施例中，通过采用硬件电路对模拟扬声器进行分路，可以使得参考信号具有较小且稳定的延时，从而降低回音消除算法的复杂度。另一实施例中，通过模拟扬声器信号和模拟麦克风信号采用同一个AD芯片进行AD转换，可以保证用于回音消除的麦克风信号和参考信号的采用率一致，降低实现复杂度。另一实施例中，通过采用多个AD芯片对模拟麦克风信号进行处理，可以实现对多路模拟麦克风信号的处理，并且，多个AD芯片的输出端连接到同一个音频总数上，可以保证多个AD芯片的采样率相同，提高回音消除效果。另一实施例中，通过CPU上的同一个接口或不同接口分别连接DA芯片和AD芯片，可以适用于不同场景。

图3是本发明另一实施例提出的用于回音消除的信号输入方法的流程示意图，该方法包括：

S31：采用硬件电路对模拟扬声器信号进行分路，并对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块。

S32：采用模数转换模块，对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。

参考信号也就是数字扬声器信号，另外，分路后的另一路模拟扬声器信号被传输到扬声器中进行播放。

其中，模拟扬声器信号可以具体是对中央处理器(Central Processing Unit，CPU)输出的数字扬声器信号进行数模转换得到的。CPU可以具体是指具备双向通信功能的通信设备内的CPU，该CPU内设置有AEC算法，从而可以根据输入信号进行回音消除。进行数模转换的模块可以是数模转换(Digital to Analog，DA)芯片或者编解码器(CODEC)。

以DA芯片为例，参见图2，CPU输出的数字扬声器信号通过音频总线输入到DA芯片21上，DA芯片21对输入的数字扬声器信号进行数模转换，得到模拟扬声器信号。其中，CPU输出的数字扬声器信号例如是与通信对方的语音信号对应的数字信号，音频总线例如为集成电路内置音频(Inter-IC Sound，I2S)总线。

在DA输出模拟扬声器信号后，本实施例采用硬件电路对该模拟扬声器信号进行分路。例如，参见图2，硬件电路是用于传输模拟信号的信号线21。

本实施例中的模数转换模块可以是模数转换(Analog to Digital，AD)芯片或者CODEC。本实施例以AD芯片为例，参见图2，信号线21将分路后的一路模拟扬声器信号输入到AD芯片内。可选的，本实施例的后续内容还会涉及其他AD芯片，为了与其他AD芯片区分，如图2所示，该AD芯片可以称为第一AD芯片22。另外，另一路的模拟扬声器信号被传输到扬声器内进行播放。

另一实施例中，参见图4，该方法还包括：

S33：采用所述模数转换模块，将麦克风器件输出的模拟麦克风信号进行模数转换，得到用于回音消除的麦克风信号。

用于音频数据转换的AD芯片可以具有不同的声道数，例如2声道，4声道或者6声道等。本实施例以2声道的AD芯片为例。

当AD芯片是2声道时，一个AD芯片可以输入两路信号。例如，参见图2，第一AD芯片22的一路输入信号是模拟扬声器信号，另一路输入信号是来自一路麦克风器件的模拟麦克风信号。第一AD芯片22还可以对模拟麦克风信号进行模数转换，得到用于回音消除的麦克风信号。

现有技术中，参考信号和麦克风信号通常具有不同的采样率。但是，为了保证回音消除效果，通常会要求参考信号和麦克风信号具有相同的采样率，为此，现有技术中通常在AEC算法之前增加采样率转换模块。

而本实施例中，通过对模拟扬声器信号和模拟麦克风信号用同一个AD芯片进行转换，可以保证两者具有相同的采样率，无需增加采样率转换模块，从而可以保证AEC效果且可以降低复杂度。

可选的，参见图4，所述模数转换模块包括：第一AD芯片，所述第一AD芯片还用于接收所述分路的模拟扬声器信号和所述模拟麦克风信号，如果所述第一AD芯片是2声道，且麦克风器件是多路，所述方法还包括：

S34：采用第二AD芯片，对其他麦克风器件输出的模拟信号进行AD转换，所述其他麦克风器件是多路麦克风器件中除与所述第一AD芯片之外的麦克风器件。

例如，参见图2，该输入装置还可以包括：第二AD芯片23，用于对其他麦克风器件输出的模拟麦克风信号进行AD转换，所述其他麦克风器件是多路麦克风器件中除与所述第一AD芯片连接的麦克风器件之外的麦克风器件。

可以理解的是，图2以三路麦克风器件为例，当麦克风器件更多时，第二AD芯片的个数也可以相应增加为多个。

另外，当AD芯片替换为CODEC时，多路的麦克风器件输出的模拟的麦克风信号可以输入到同一个CODEC上。

可选的，所述第一AD芯片和所述第二AD芯片具有相同的采样率。

例如，以图2所示的包括多个第一AD芯片和第二AD芯片为例，所述第一AD芯片的输出与所述第二AD芯片的输出连接到同一条音频总线(如I2S总线)上。AD芯片的采样率由I2S总线决定，因此，当多个AD芯片的输出连接到同一个I2S总线上时，可以保证整个硬件系统中的所有麦克风器件经过AD之后的采样率，与扬声器回环音频信号的采样率始终保持一致。

可选的，参见图4，所述模拟扬声器信号是由数模转换模块输出的，所述数模转换模块与CPU的第一接口连接，所述方法还包括：

采用所述模数转换模块，将所述参考信号通过CPU的第二接口输入到所述CPU内，其中，所述第一接口与所述第二接口相同或者不同。

例如，以图2所示的CPU连接DA芯片以及AD芯片为例，CPU的与AD芯片连接的接口与CPU与DA芯片连接的接口可以相同或者不同。例如，CPU只有一个I2S接口时，则采用该I2S接口连接AD芯片和DA芯片，或者，CPU有多个I2S接口时，可以采用一个接口连接AD芯片，另一个接口连接DA芯片。从而可以根据CPU的不同选择相应的接口，适用不同场景。

本实施例中，通过采用硬件电路对模拟扬声器进行分路，可以使得参考信号具有较小且稳定的延时，从而降低回音消除算法的复杂度。另一实施例中，通过模拟扬声器信号和模拟麦克风信号采用同一个AD芯片进行AD转换，可以保证用于回音消除的麦克风信号和参考信号的采用率一致，降低实现复杂度。另一实施例中，通过采用多个AD芯片对模拟麦克风信号进行处理，可以实现对多路模拟麦克风信号的处理，并且，多个AD芯片的输出端连接到同一个音频总数上，可以保证多个AD芯片的采样率相同，提高回音消除效果。另一实施例中，通过CPU上的同一个接口或不同接口分别连接DA芯片和AD芯片，可以适用于不同场景。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种用于回音消除的信号输入装置，其特征在于，包括：

硬件电路，用于对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块；

模数转换模块，用于对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模数转换模块还与麦克风器件连接，用于将所述麦克风器件输出的模拟麦克风信号进行模数转换，得到用于回音消除的麦克风信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述模数转换模块包括第一AD芯片，所述分路的模拟扬声器信号输入到所述第一AD芯片的第一声道内，所述第一AD芯片还包括第二声道，所述第二声道与一路麦克风器件连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，如果所述第一AD芯片是2声道，且麦克风器件是多路，所述装置还包括：

第二AD芯片，用于对其他麦克风器件输出的模拟麦克风信号进行AD转换，所述其他麦克风器件是多路麦克风器件中除与所述第一AD芯片连接的麦克风器件之外的麦克风器件。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一AD芯片的输出与所述第二AD芯片的输出连接到同一条音频总线上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟扬声器信号是由数模转换模块输出的，所述数模转换模块的一端连接CPU，另一端连接所述硬件电路和扬声器，用于将所述CPU输出的数字扬声器信号转换为所述模拟扬声器信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模数转换模块的输出端与所述CPU连接，且，所述CPU连接所述模数转换模块的接口与连接所述数模转换模块的接口相同或者不同。

8.一种用于回音消除的信号输入方法，其特征在于，包括：

采用硬件电路对模拟扬声器信号进行分路，并对模拟扬声器信号进行分路，并将分路的模拟扬声器信号传输给模数转换模块；

采用模数转换模块，对所述分路的模拟扬声器信号进行模数转换，得到用于回音消除的参考信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

采用所述模数转换模块，将麦克风器件输出的模拟麦克风信号进行模数转换，得到用于回音消除的麦克风信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述模数转换模块包括：第一AD芯片，所述第一AD芯片还用于接收所述分路的模拟扬声器信号和所述模拟麦克风信号，如果所述第一AD芯片是2声道，且麦克风器件是多路，所述方法还包括：

采用第二AD芯片，对其他麦克风器件输出的模拟信号进行AD转换，所述其他麦克风器件是多路麦克风器件中除与所述第一AD芯片之外的麦克风器件。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一AD芯片和所述第二AD芯片具有相同的采样率。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述模拟扬声器信号是由数模转换模块输出的，所述数模转换模块与CPU的第一接口连接，所述方法还包括：

采用所述模数转换模块，将所述参考信号通过CPU的第二接口输入到所述CPU内，其中，所述第一接口与所述第二接口相同或者不同。