[发明专利]一种基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及回声消除的技术领域，特别是涉及一种基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法。

背景技术

回声的产生是由于扬声器和麦克风之间存在声学回路。来自远端的声音信号，经过通讯连接，到达近端后通过近端的扬声器放出，然后被麦克风采集到后传回远端。此时，远端说话的人就能听到自己的回声，因而严重的影响了通话质量。

由于从扬声器到麦克风的声学回路是未知并且时变的，因而，现有技术中通常采用的回声消除方案中，广泛的采用了自适应滤波的方法。如申请号为：200610058449.9、发明名称为《一种麦克风回声消除系统》的中国专利申请，以及申请号为：200610144055.5、发明名称为《一种麦克风回声消除装置及回声消除方法》的中国专利申请中均公开了相关技术方案。

然而，在非实时系统上实现高效的声学回声消除功能是很困难的。由于音频驱动和硬件时钟的差异导致了参考音频信号（即扬声器播放的音频信号）和麦克风信号之间存在较大的延时。例如在Android系统中，根据实际采集和播放数据测试结果可发现：除了声学反射的延时之外，系统带来的延时高达200到300ms之间，且延时的数值每一次都不固定，运行启动都会有较大变化。目前，基于ARM的Android移动平台成为主流和热门的智能终端设备。而音频的采集播放以及通信等应用功能更是在Android移动平台上广泛使用。在Android本身系统软件架构的设计上，音频驱动和架构上产生了较多的数据延时，甚至相比来看PC电脑的声卡的延时已经足够低和稳定了。因此，为了在类似这种系统的产品上完成高效率的回声消除功能，首先需要解决上述的延时问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法，通过对麦克风信号和扬声器信号做短时间的数据分析后，较准确的计算出两种信号之间的时间差，然后通过对缓冲区进行扩展和对齐操作来实现两种数字信号源之间无延时。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法，至少包括以下步骤：步骤S1：获取一组麦克风音频数字信号和一组扬声器音频数字信号；步骤S2：将麦克风音频数字信号和扬声器音频数字信号由时域信号转换为频域信号，分别得到麦克风频域信号队列和扬声器频域信号队列；步骤S3：计算扬声器频域信号的二进制谱值，得到扬声器频域信号的二进制谱值队列；步骤S4：计算当前麦克风频域信号的二进制谱值；步骤S5：将麦克风频域信号的当前帧的二进制谱值逐个与扬声器频域信号的二进制谱值队列中的二进制谱值进行异或运算，得到有效比特位个数队列，其中，有效比特位个数为异或运算结果中值为1的比特位的个数；步骤S6：初始化最优延时值best为二进制谱值的比特个数，最差延时值worst为0；将有效比特位个数队列中的数值逐个与best和worst做比较，当满足当前有效比特位个数小于best且大于worst时，延时估计值标记为当前有效比特位个数在队列中的对应序列值delay_index，否则延时估计值为0；同时更新best为当前有效比特位个数，worst为当前有效比特位个数；步骤S7：根据延时估计值计算出麦克风音频数字信号或扬声器音频数字信号的偏移量，并根据偏移量对麦克风音频数字信号或扬声器音频数字信号进行偏移处理，完成两路信号在时间上的延时补偿。

根据上述的基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法，其中：步骤S2中，通过采用FFT变换将音频数字信号由时域信号转换为频域信号。

根据上述的基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法，其中：步骤S5中还包括：计算麦克风频域信号的二进制谱值和扬声器频域信号的二进制谱值的均值，并由麦克风频域信号当前帧的二进制谱值的均值逐个与扬声器频域信号的二进制谱值均值队列中的二进制谱值均值进行异或运算来得到有效比特位个数队列。

进一步地，根据上述的基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法，其中：计算二进制谱值的均值时，采用以下公式：M_n=M_n-1+（NEW-M_n-1）/64，其中，M_n表示当前帧的二进制谱值的均值，M_n-1表示前一帧的二进制谱值的均值，NEW表示当前帧的二进制谱值。

根据上述的基于回声消除的麦克风信号延时补偿控制方法，其中：步骤S6中还包括初始化最小延时期望值为min_pro为二进制谱值的比特个数，最大延时期望值max_pro为0；