CN108630219B - 回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统、方法及装置。其中，该系统包括：声音拾取设备、音频播放设备、回声消除设备、以及处理器；声音拾取设备生成拾音信号；音频播放设备将播放信号播放到外部环境中；回声消除设备根据估计回声信号消除拾音信号中的回声信号；处理器检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。本发明实施例的技术方案可以在回声信号之间夹杂静音的场景下，快速收敛自适应滤波器，使自适应滤波器尽快重新进入工作稳定状态，降低运算的复杂度，提高回声消除的性能。

Description

回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统、方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及音频处理技术，尤其涉及回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统、方法及装置。

背景技术

使用电子设备(例如手机、会议电话机或视频通话终端)进行通话时，常常会产生声学回声现象。此现象是由于电子设备的扬声器发送出的声音，经过外界传播(例如空气、本机设备固体震动、外界墙体反射等)，再由麦克风拾取。此类信号称为声学回声。通话过程中设备的使用者也在向麦克风发送正常语音，此时麦克风获取的语音信号就会是由正常语音和回声所构成的混合信号。回声现象必然会对通话质量造成影响，因此需要将其进行消除。

现有技术中，进行回声消除最通用的做法是使用自适应滤波器，依据参考信号的特征来找到回声，并针对回声进行滤除处理。参见图1，图1为现有技术的一种带有回声特性的电子设备示意图。图1中虚线方框为电子设备140，实线方框表示为电子设备140所处的房间墙壁。电子设备140的播放信号105，经过扬声器120播放到外部环境中。而播放的声音会经过三种途径的传输后被麦克风110所拾取：本机设备固体传声信号102，空气中直接的声波传输信号103，以及经过墙壁反射之后的空气传输信号104。同时麦克风110还需要拾取来自使用者的正常语音信号101。麦克风110的拾音信号106包含了正常语音信号101、本机设备固体传声信号102、空气中直接的声波传输信号103和经过墙壁反射之后的空气传输信号104的混合。电子设备140的回声消除模块130的作用就是通过自适应滤波器将播放音频信号105作为输入参考信号，估计回声音频特性，从拾音信号106中尽量消除或降低本机设备固体传声信号102、空气中直接的声波传输信号103和经过墙壁反射之后的空气传输信号104的影响，使得回声消除模块130的输出信号107尽量仅保持正常语音信号101的内容。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中存在以下缺陷：自适应滤波器实时跟踪扬声器的播放信号的特征变化，自适应的更新滤波器系数，当自适应滤波器逐渐收敛时，输出的估计回声信号即可以比较模拟的贴近回声信号。而当扬声器的播放信号不连续时，回声信号也是不连续的(事实上除了播放一首歌曲之外，绝大部分播放内容都是不连续的)。即回声信号之间夹杂静音。静音会对于自适应滤波器捕捉回声信号特性造成影响。静音时间较长可能会导致已经收敛到稳定工作状态的自适应滤波器发散。当下一段回声到来的时候，自适应滤波器需要重新收敛，造成收敛延时，降低了自适应滤波器跟踪回声信号特征的准确度，影响了自适应滤波器的工作稳定状态和回声消除的性能。同时，由于自适应滤波器反复收敛而增加了运算的复杂度。

发明内容

本发明提供一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统、方法及装置，可以在回声信号之间夹杂静音的场景下，快速收敛自适应滤波器，使自适应滤波器尽快重新进入工作稳定状态，降低运算的复杂度，提高回声消除的性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统，包括：声音拾取设备、音频播放设备、回声消除设备、以及处理器；

声音拾取设备，用于拾取外部环境中的声音信息，生成拾音信号；

音频播放设备，用于将播放信号播放到外部环境中；

回声消除设备，包括自适应滤波器，用于根据自适应滤波器输出的估计回声信号，消除拾音信号中的回声信号；

自适应滤波器，用于根据播放信号,实时更新滤波器参数，以输出估计回声信号；

处理器，用于在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

第二方面，本发明实施例还提供了一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，应用于本发明实施例所提供的音频处理系统中，包括：

在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数；

根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

第三方面，本发明实施例还提供了一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理装置，包括：

参数获取模块，用于在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数；

参数确定模块，用于根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

第四方面，本发明实施例还提供了一种设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现本发明实施例所提供的音频处理方法。

第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例所提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法。

本发明实施例的技术方案，通过处理器在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数，可以在回声信号之间夹杂静音的场景下，快速收敛自适应滤波器，使自适应滤波器尽快重新进入工作稳定状态，降低运算的复杂度，提高回声消除的性能。

附图说明

图1为现有技术的一种带有回声特性的电子设备示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统所使用的自适应滤波器的逻辑结构框图；

图4为本发明实施例二提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法的流程图；

图5为本发明实施例三提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法的流程图；

图6为本发明实施例四提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法的流程图；

图7为本发明实施例五提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理装置的结构框图；

图8为本发明实施例六提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统的结构示意图，本实施例可适用于对音频信号进行处理的情况，如图2所示，该回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统包括：声音拾取设备201、音频播放设备202、回声消除设备203、以及处理器204；

声音拾取设备201，用于拾取外部环境中的声音信息，生成拾音信号；

音频播放设备202，用于将播放信号播放到外部环境中；

回声消除设备203，包括自适应滤波器，用于根据自适应滤波器输出的估计回声信号，消除拾音信号中的回声信号；

自适应滤波器，用于根据播放信号,实时更新滤波器参数，以输出估计回声信号；

处理器204，用于在检测到音频播放设备202由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

其中，音频播放设备202将播放信号播放到外部环境中。声音拾取设备201拾取外部环境中的声音信息，生成拾音信号。播放信号经过传播后由声音拾取设备201拾取，即声音拾取设备201拾取的拾音信号不仅包括声音信息，还包括回声信号。回声消除设备203获取声音拾取设备201拾取的拾音信号和获取音频播放设备202的播放信号。回声消除设备203包括自适应滤波器。自适应滤波器根据播放信号实时更新滤波器参数，输出估计回声信号。回声消除设备203根据自适应滤波器输出的估计回声信号，消除拾音信号中的回声信号。具体的，回声消除设备203获取拾音信号和估计回声信号，从拾音信号中减去估计回声信号的操作即为回声消除的过程。音频播放设备202的播放信号不连续时，音频播放设备202在静音状态和工作状态之间切换。当音频播放设备202的播放信号出现静音时，音频播放设备202处于静音状态。当音频播放设备202的播放信号处于活动状态时，音频播放设备202处于工作状态。处理器204在检测到音频播放设备202由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，并根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数，来为在音频播放设备202由静音状态切换至工作状态后，声音拾取设备201拾取的拾音信号进行回声消除。

自适应滤波器实时更新的滤波器参数是跟随自适应滤波器一直在更新的滤波器参数。备选滤波器参数是当音频播放设备202处于连续工作状态的过程时，处理器204预存的滤波器参数。可选的，备选滤波器参数包括：与能量状态对应的备选滤波器参数；能量状态包括：高能量状态、中能量状态以及低能量状态。具体的，预存的滤波器参数包括3组备选滤波器参数：与高能量状态对应的备选滤波器参数、与中能量状态对应的备选滤波器参数、以及与低能量状态对应的备选滤波器参数。

可选的，处理器204在确定音频播放设备202处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备202的播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态；根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数。具体的，处理器204在确定音频播放设备202处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备202的播放信号作为局部处理信号，计算局部处理信号的能量；获取预设能量判断阈值，根据预设能量判断阈值和能量确定局部处理信号的能量状态，根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数。若确定局部处理信号的能量状态为高能量状态，则将与高能量状态对应的备选滤波器参数更新为自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数；若确定局部处理信号的能量状态为中能量状态，则将与中能量状态对应的备选滤波器参数更新为自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数；若确定局部处理信号的能量状态为低能量状态，则将与低能量状态对应的备选滤波器参数更新为自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数。

当处理器204检测到音频播放设备202由工作状态切换至静音状态后，自适应滤波器实时更新的滤波器参数还在持续更新，而与高能量状态、中能量状态以及低能量状态对应的备选滤波器参数则不再更新，保存为音频播放设备202处于静音状态前的最后一次工作状态时所保存的备选滤波器参数。

具体的，处理器204在检测到音频播放设备202由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，并根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数包括：处理器204在检测到音频播放设备202由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数对应的拾音信号和估计回声信号，根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量；处理器204获取至少一组备选滤波器参数对应的局部拾音信号和局部估计回声信号，根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量；在残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量中，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数。其中，处理器204根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量包括：用拾音信号减去估计回声信号，得到实时更新的滤波器参数对应的残余误差信号；计算残余误差信号的各点信号幅度值的平方值；对残余误差信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到残余误差信号的能量值，即残余误差能量。处理器204根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量包括：用局部拾音信号减去局部估计回声信号，得到至少一组备选滤波器参数对应的局部残余误差信号；计算局部残余误差信号的各点信号幅度值的平方值；对局部残余误差信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到局部残余误差信号的能量值，即局部残余误差能量。

可选的，声音拾取设备201包括麦克风设备。

可选的，音频播放设备202包括扬声器设备。

图3为本发明实施例一提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统所使用的自适应滤波器的逻辑结构框图。如图3所示，播放信号302通过扬声器设备320播放到外界。播放信号302经过真实传输信道340传播后，生成回声信号303。用户发出的有效语音信号301叠加上回声信号303，被麦克风设备310所拾取，形成拾音信号305。自适应滤波器参数调整模块330将播放信号302作为输入参考信号，更新滤波器参数，以使自适应滤波器实时跟踪播放信号302的特征变化，建立模拟传输模型350，输出估计回声信号304。从拾音信号305中减去估计回声信号304的操作即为回声消除的过程。对拾音信号305进行回声消除处理之后得到的有效信号306再反馈输入到自适应滤波器参数调整模块330中，帮助自适应滤波器能够稳定地跟踪真实传输信道340的特性，并自适应的逐步调整滤波器参数，使得滤波器收敛。自适应滤波器收敛之后的目标，就是使得模拟传输模型350逐步逼近真实传输信道340，使得估计回声信号304最大限度地模拟回声信号303，经过回声消除处理之后得到的有效信号306中所包含的残留回声尽量小，尽量逼近用户发出的有效语音信号301。

在对实际的音频信号进行回声消除时，使用本实施例提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统进行回声消除后得到的信号的回声残留，比使用传统回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统进行回声消除后得到的信号的回声残留更低。本实施例提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统在性能上有明显的优势。例如，通过残留回声能量的统计，使用本实施例提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统，进行回声消除后得到的信号的残留回声的能量会比使用传统回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统降低2.5-4.5dB左右，提高了回声抑制的性能。

本实施例提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统，通过处理器在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数，根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数，可以在回声信号之间夹杂静音的场景下，快速收敛自适应滤波器，使自适应滤波器尽快重新进入工作稳定状态，降低运算的复杂度，提高回声消除的性能。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法的流程图，本实施例可适用于对音频信号进行处理的情况，该方法可以应用于本发明实施例所提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统中。如图4所示，其具体包括如下步骤：

步骤401、在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数。

其中，处理器在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数。自适应滤波器实时更新的滤波器参数是跟随自适应滤波器一直在更新的滤波器参数。

步骤402、根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

其中，备选滤波器参数是当音频播放设备处于连续工作状态的过程时，处理器预存的滤波器参数。可选的，备选滤波器参数包括：与能量状态对应的备选滤波器参数；能量状态包括：高能量状态、中能量状态以及低能量状态。具体的，预存的滤波器参数包括3组备选滤波器参数：与高能量状态对应的备选滤波器参数、与中能量状态对应的备选滤波器参数、以及与低能量状态对应的备选滤波器参数。

处理器根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。具体的，处理器在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数对应的拾音信号和估计回声信号，根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量；获取至少一组备选滤波器参数对应的局部拾音信号和局部估计回声信号，根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量；在残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量中，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数，来为在音频播放设备由静音状态切换至工作状态后，声音拾取设备拾取的拾音信号进行回声消除。

其中，处理器根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量包括：用拾音信号减去估计回声信号，得到实时更新的滤波器参数对应的残余误差信号；计算残余误差信号的各点信号幅度值的平方值；对残余误差信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到残余误差信号的能量值，即残余误差能量。处理器根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量包括：用局部拾音信号减去局部估计回声信号，得到至少一组备选滤波器参数对应的局部残余误差信号；计算局部残余误差信号的各点信号幅度值的平方值；对局部残余误差信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到局部残余误差信号的能量值，即局部残余误差能量。

在对实际的音频信号进行回声消除时，使用本实施例提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法进行回声消除后得到的信号的回声残留，比使用传统自适应滤波方法进行回声消除后得到的信号的回声残留更低。本实施例提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法在性能上有明显的优势。例如，通过残留回声能量的统计，使用本实施例提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，进行回声消除后得到的信号的残留回声的能量会比使用传统自适应滤波方法降低2.5-4.5dB左右，提高了回声抑制的性能。

本实施例提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，通过在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，根据自适应滤波器实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数，可以在回声信号之间夹杂静音的场景下，快速收敛自适应滤波器，使自适应滤波器尽快重新进入工作稳定状态，降低运算的复杂度，提高回声消除的性能。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法的流程图，本实施例在上述各实施例的基础上，对回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法进行优化：除了步骤401和402之外，还包括：在确定音频播放设备处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备的播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态；根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数。

如图5所示，该方法包括：

步骤501、在确定音频播放设备处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备的播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态。

其中，按照设定时间间隔将播放信号在时域上分成帧的形式，依次获取每一帧播放信号作为局部处理信号。例如，设定时间间隔为10ms。播放信号以10ms为一帧，在16kHz采样率下，每帧播放信号的采样数为160。

可选的，获取局部处理信号的能量状态，包括：计算局部处理信号的能量；获取预设能量判断阈值，根据预设能量判断阈值和能量确定局部处理信号的能量状态。

其中，计算局部处理信号的能量包括：计算局部处理信号的各点信号幅度值的平方值，然后对局部处理信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到局部处理信号的能量。预设能量判断阈值为预先设置的判断阈值。可选的，预设能量判断阈值包括高能量状态的能量范围阈值、中能量状态的能量范围阈值以及低能量状态的能量范围阈值。例如，当根据高能量状态的能量范围阈值判断局部处理信号的能量处于高能量状态的范围时，局部处理信号的能量状态为高能量状态。

步骤502、根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数。

其中，若确定局部处理信号的能量状态为高能量状态，则将与高能量状态对应的备选滤波器参数更新为自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数；若确定局部处理信号的能量状态为中能量状态，则将与中能量状态对应的备选滤波器参数更新为自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数；若确定局部处理信号的能量状态为低能量状态，则将与低能量状态对应的备选滤波器参数更新为自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数。

当处理器检测到音频播放设备由工作状态切换至静音状态后，自适应滤波器实时更新的滤波器参数还在持续更新，而与高能量状态、中能量状态以及低能量状态对应的备选滤波器参数则不再更新，保存为音频播放设备处于静音状态前的最后一次工作状态时所保存的备选滤波器参数。

步骤503、在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数。

步骤504、根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

本实施例提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，通过在确定音频播放设备处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备的播放信号作为局部处理信号，并根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数，实现在音频播放设备连续处于工作状态时，实时更新预存的备选滤波器参数。

实施例四

图6为本发明实施例四提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，对回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法进行优化：在根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数之后，还包括：获取与局部处理信号同时输入音频处理系统的局部拾音信号，以及自适应滤波器在所述局部处理信号下输出的局部估计回声信号，并将局部拾音信号、局部估计回声信号以及与局部处理信号对应的备选滤波器参数对应存储；

对步骤504进行优化：获取实时更新的滤波器参数对应的拾音信号和估计回声信号；根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量；获取至少一组备选滤波器参数对应的局部拾音信号和局部估计回声信号；根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量；在残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量中，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数。

如图6所示，该方法包括：

步骤601、在确定音频播放设备处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备的播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态。

步骤602、根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数。

步骤603、获取与局部处理信号同时输入音频处理系统的局部拾音信号，以及自适应滤波器在局部处理信号下输出的局部估计回声信号，并将局部拾音信号、局部估计回声信号以及与局部处理信号对应的备选滤波器参数对应存储。

其中，局部拾音信号为局部处理信号同时输入音频处理系统的拾音信号。局部估计回声信号为自适应滤波器根据与局部处理信号对应的备选滤波器参数建立模拟传输模型后，输出的估计回声信号。

在根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数时，需要确定备选滤波器参数对应的局部残余误差能量。其中，将局部拾音信号、局部估计回声信号以及与局部处理信号对应的备选滤波器参数对应存，在确定与局部处理信号对应的备选滤波器参数对应的局部残余误差能量时，根据局部拾音信号和局部估计回声信号进行计算。

步骤604、在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数。

步骤605、获取实时更新的滤波器参数对应的拾音信号和估计回声信号。

其中，获取与实时更新的滤波器参数对应的播放信号同时输入音频处理系统的拾音信号，以及自适应滤波器根据实时更新的滤波器建立模拟传输模型后，输出的估计回声信号。

步骤606、根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量。

其中，根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量包括：用拾音信号减去估计回声信号，得到实时更新的滤波器参数对应的残余误差信号；计算残余误差信号的各点信号幅度值的平方值；对残余误差信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到残余误差信号的能量值，即残余误差能量。

步骤607、获取至少一组备选滤波器参数对应的局部拾音信号和局部估计回声信号。

其中，获取与局部处理信号对应的备选滤波器参数对应存储的局部拾音信号和局部估计回声信号。

步骤608、根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个残余误差能量。

其中，根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量包括：用局部拾音信号减去局部估计回声信号，得到至少一组备选滤波器参数对应的局部残余误差信号；计算局部残余误差信号的各点信号幅度值的平方值；对局部残余误差信号的各点信号幅度值的平方值求和，得到局部残余误差信号的能量值，即局部残余误差能量。

步骤609、在残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量中，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数。

其中，比较残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量的大小并进行排序。选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数。

本实施例提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，通过确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量，以及至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量，然后比较残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量的大小，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数，可以将残余误差能量最小的滤波器参数作为新的滤波器参数，促进自适应滤波器快速收敛，使自适应滤波器尽快重新进入稳定状态。

实施例五

图7为本发明实施例五提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理装置的结构框图。如图7所示，该装置包括：

参数获取模块701和参数确定模块702。

其中，参数获取模块701，用于在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数；参数确定模块702，用于根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

本实施例提供的一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理装置，通过在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，根据自适应滤波器实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数，可以在回声信号之间夹杂静音的场景下，快速收敛自适应滤波器，使自适应滤波器尽快重新进入工作稳定状态，降低运算的复杂度，提高回声消除的性能。

在上述各实施例的基础上，备选滤波器参数可以包括：与能量状态对应的备选滤波器参数；能量状态可以包括：高能量状态、中能量状态以及低能量状态。

在上述各实施例的基础上，音频处理装置可以还包括：

信号截取模块，用于在确定音频播放设备处于连续工作状态的过程中，按照设定时间间隔截取音频播放设备的播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态；

参数更新模块，用于根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数。

在上述各实施例的基础上，信号截取模块可以包括：

能量计算单元，用于计算局部处理信号的能量；

能量状态确定单元，用于获取预设能量判断阈值，根据预设能量判断阈值和能量确定局部处理信号的能量状态。

在上述各实施例的基础上，音频处理装置可以还包括：信号存储模块，用于获取与局部处理信号同时输入音频处理系统的局部拾音信号，以及自适应滤波器在局部处理信号下输出的局部估计回声信号，并将局部拾音信号、局部估计回声信号以及与局部处理信号对应的备选滤波器参数对应存储；

参数确定模块702可以包括：

第一信号获取单元，用于获取实时更新的滤波器参数对应的拾音信号和估计回声信号；

第一能量确定单元，用于根据拾音信号和估计回声信号确定实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量；

第二信号获取单元，用于获取至少一组备选滤波器参数对应的局部拾音信号和局部估计回声信号；

第二能量确定单元，用于根据局部拾音信号和局部估计回声信号确定至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量；

参数确定单元，用于在残余误差能量以及至少一个局部残余误差能量中，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为自适应滤波器当前的滤波器参数。

本发明实施例所提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理装置可执行本发明任意实施例所提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例六

图8为本发明实施例六提供的一种设备的结构示意图。图8示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备812的框图。图8显示的设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，设备812以通用计算设备的形式表现。设备812的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元816，系统存储器828，连接不同系统组件(包括系统存储器828和处理单元816)的总线818。

总线818表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

设备812典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备812访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器828可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)830和/或高速缓存存储器832。设备812可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统834可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图8未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图8中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线818相连。存储器828可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块842的程序/实用工具840，可以存储在例如存储器828中，这样的程序模块842包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块842通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

设备812也可以与一个或多个外部设备814(例如键盘、指向设备、显示器824等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备812交互的设备通信，和/或与使得该设备812能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口822进行。并且，设备812还可以通过网络适配器820与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器820通过总线818与设备812的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合设备812使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元816通过运行存储在系统存储器828中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法。

也即：在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数；根据实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定自适应滤波器当前的滤波器参数。

实施例七

本发明实施例七还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例所提供的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理系统，其特征在于，包括：声音拾取设备、音频播放设备、回声消除设备、以及处理器；

所述声音拾取设备，用于拾取外部环境中的声音信息，生成拾音信号；

所述音频播放设备，用于将播放信号播放到外部环境中；

所述回声消除设备，包括自适应滤波器，用于根据所述自适应滤波器输出的估计回声信号，消除所述拾音信号中的回声信号；

所述自适应滤波器，用于根据所述播放信号,实时更新滤波器参数，以输出估计回声信号；

所述处理器，用于在检测到所述音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取所述自适应滤波器实时更新的滤波器参数，根据所述实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定所述自适应滤波器当前的滤波器参数；

用于在检测到所述音频播放设备处于连续工作状态时，将所述播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态；根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数；

用于在检测到所述音频播放设备由工作状态切换至静音状态时，所述备选滤波器参数停止更新，所述自适应滤波器持续更新滤波器参数，并且保存所述音频播放设备处于静音状态前最后一次工作状态时更新的备选滤波器参数。

2.一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法，应用于如权利要求1所述的处理系统中，其特征在于，包括：

在检测到所述音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取所述自适应滤波器实时更新的滤波器参数；

根据所述实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定所述自适应滤波器当前的滤波器参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述备选滤波器参数包括：与能量状态对应的备选滤波器参数；

所述能量状态包括：高能量状态、中能量状态以及低能量状态。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述局部处理信号的能量状态，包括：

计算所述局部处理信号的能量；

获取预设能量判断阈值，根据所述预设能量判断阈值和所述能量确定所述局部处理信号的能量状态。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述自适应滤波器在所述局部处理信号下的滤波器参数，以及所述局部处理信号的能量状态，更新与所述能量状态对应的备选滤波器参数之后，还包括：

获取与所述局部处理信号同时输入音频处理系统的局部拾音信号，以及所述自适应滤波器在所述局部处理信号下输出的局部估计回声信号，并将所述局部拾音信号、所述局部估计回声信号以及与所述局部处理信号对应的备选滤波器参数对应存储；

根据所述实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定所述自适应滤波器当前的滤波器参数，包括：

获取所述实时更新的滤波器参数对应的拾音信号和估计回声信号；

根据所述拾音信号和所述估计回声信号确定所述实时更新的滤波器参数对应的残余误差能量；

获取所述至少一组备选滤波器参数对应的所述局部拾音信号和所述局部估计回声信号；

根据所述局部拾音信号和所述局部估计回声信号确定所述至少一组备选滤波器参数对应的至少一个局部残余误差能量；

在所述残余误差能量以及所述至少一个局部残余误差能量中，选择最小的能量值对应的滤波器参数确定为所述自适应滤波器当前的滤波器参数。

6.一种回声抑制音频信号特征跟踪的处理装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于在检测到音频播放设备由静音状态切换至工作状态时，获取自适应滤波器实时更新的滤波器参数；

参数确定模块，用于根据所述实时更新的滤波器参数以及预存的至少一组备选滤波器参数，确定所述自适应滤波器当前的滤波器参数；

用于在检测到所述音频播放设备处于连续工作状态时，将播放信号作为局部处理信号，并获取局部处理信号的能量状态；根据自适应滤波器在局部处理信号下的滤波器参数，以及局部处理信号的能量状态，更新与能量状态对应的备选滤波器参数；

用于在检测到所述音频播放设备由工作状态切换至静音状态时，所述备选滤波器参数停止更新，所述自适应滤波器持续更新滤波器参数，并且保存所述音频播放设备处于静音状态前最后一次工作状态时更新的备选滤波器参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述备选滤波器参数包括：与能量状态对应的备选滤波器参数；

所述能量状态包括：高能量状态、中能量状态以及低能量状态。

8.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求2-5中任一所述的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求2-5中任一所述的回声抑制音频信号特征跟踪的处理方法。

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