ES2345206T3 - Sistema y procedimiento audio para la cancelacion de eco acustica. - Google Patents
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Abstract
Sistema audio multicanal en una parte de conferencia de extremo próximo, estando dicho sistema de audio multicanal configurado para recibir una señal audio multicanal desde una parte de conferencia de extremo lejano, dicha señal audio multicanal comprendiendo una pluralidad N de señales audio de canal, una para cada canal del sistema audio, para presentar el audio correspondiente en N altavoces, para captar el audio de extremo próximo mediante uno o más micrófonos y para transmitir una señal audio de extremo próximo a la parte de conferencia de extremo lejano, estando dicho sistema audio caracterizado por una unidad de fusión para fusionar la señal audio multicanal en una señal mono que conserva la información audio espacial filtrando cada señal audio de canal con un filtro correspondiente procedente de un primer conjunto de N filtros complementarios de frecuencia, generando así N señales audio de canal filtradas, y añadiendo las N señales audio de canal filtradas para crear dicha señal mono, y una unida de precarga para dividir dicha señal mono filtrando dicha señal mono con cada uno de un conjunto de N filtros complementarios de frecuencia que tienen respuestas de frecuencia correspondientes a las respuestas de frecuencia de los filtros de dicho primer conjunto de N filtros complementarios de frecuencia, generando así N señales de altavoz, y para proporcionar cada señal de altavoz a un altavoz correspondiente o, alternativamente, solo para proporcionar cada señal audio de canal filtrada a un altavoz correspondiente, y un cancelador de eco mono que comprende medios para generar una señal de modelo de eco a partir de dicha señal mono utilizada como señal de referencia y medios para substraer dicha señal de modelo de eco de la señal audio de extremo próximo, generando así una señal eco-cancelada para transmitirse a la parte de conferencia de extremo lejano.
Description
Sistema y procedimiento audio para la
cancelación de eco acústica.
La presente invención se refiere a un sistema y
procedimiento de comunicación por audio con características
acústicas mejoradas, y particularmente a un sistema de conferencias
que incluye características de cancelación de eco audio
mejoradas.
En un sistema de conferencia convencional, uno o
más micrófonos capturan una onda sonora en un punto lejano, y
transforma la onda sonora en una primera señal audio. La primera
señal audio se transmite a un extremo próximo, donde un equipo de
televisión o un amplificador y un altavoz, reproducen la onda sonora
original al convertir la primera señal audio generada en el primer
extremo en una onda sonora. La onda sonora producida en el extremo
próximo es captada parcialmente por el sistema de captación de audio
en el extremo próximo, convertida en una segunda señal audio, y
devuelta al sistema en el extremo lejano. Este problema de tener
una onda sonora capturada en un sitio, transmitida a otro sitio y
después devuelta al sitio inicial es referido como eco acústico. En
su manifestación más grave, el eco acústico puede causar sonido de
retorno, cuando la ganancia de lazo sobrepasa la unidad. El eco
acústico también provoca que los participantes de ambos sitios se
escuchen a sí mismos, dificultando la conversación en el sistema de
conferencia, particularmente si hay retrasos en la configuración
del sistema, como es frecuente en los sistemas de videoconferencias.
El problema del eco acústico se soluciona normalmente utilizando un
cancelador de eco acústico, descrito a continuación.
La figura 3 muestra un ejemplo de un subsistema
cancelador de eco acústico. Al menos uno de los sitios
participantes tiene el subsistema cancelador de eco acústico, para
reducir el eco en el sistema de comunicación. El subsistema
cancelador de eco acústico es un modelo de banda completa de un
cancelador de eco acústico digital. Un modelo de banda completa
procesa una banda de audio completa (p. ej., hasta 20 kHz; para
videoconferencias, la bada es típicamente de 7 kHz o superior, en
audioconferencias, la banda es típicamente de hasta 3,4 kHz) de las
señales de audio directamente.
Como ya se ha mencionado, la compensación del
eco acústico se logra normalmente mediante el cancelador de eco
acústico. El cancelador de eco acústico es un dispositivo
independiente o una parte integrada en el caso del sistema de
comunicación. El cancelador de eco acústico transforma la señal
acústica transmitida desde el extremo lejano hasta el extremo
próximo utilizando, por ejemplo, un modelo matemático
lineal/no-lineal, y después substrae la señal
acústica modulada matemáticamente a partir de la señal acústica
transmitida desde el extremo lejano hasta el extremo próximo. Más
detalladamente, en referencia por ejemplo al subsistema cancelador
de eco acústico en el extremo lejano de la figura 1, el cancelador
de eco acústico pasa la primera señal acústica procedente del
extremo lejano por el modelador matemático del sistema acústico,
calcula una estimación de la señal de eco, substrae la señal de eco
estimada procedente de la segunda señal de audio captada en el
extremo próximo y la devuelve a la segunda señal de audio, menos el
eco estimado, hasta el extremo lejano. El subsistema cancelador de
eco de la figura 1 incluye también un error de estimación, es decir,
una diferencia entre el eco estimado y el eco real, para actualizar
o adaptar el modelo matemático a un sonido ambiental y a los cambios
en el entorno, en una posición donde el sonido es captado por el
dispositivo de captación de audio.
El modelo del sistema acústico utilizado en la
mayoría de canceladores de eco es un filtro FIR (del inglés
Finite Impulse Response), que se aproxima a la función de
transferencia del sonido directo y a la mayoría de reflejos de la
habitación. Un modelo de banda completa del sistema acústico es
relativamente complejo y requiere procesar energía, y normalmente
se prefieren alternativas a los modelos de banda completa.
Una manera de reducir la capacidad de
procesamiento de un cancelador de eco es introducir el procesamiento
sub-banda, es decir, dividir la señal en bandas con
anchos de banda menores, que se puede representar utilizando una
frecuencia de muestreo inferior. Un ejemplo de tal sistema se
ilustra en la figura 2. Las señales del altavoz y el micrófono son
divididas por el filtro de análisis en sub-bandas,
cada una representando un rango menor de frecuencias del altavoz y
micrófonos originales respectivamente. Canceladores de eco similares
y otros procesos se realizan en cada sub-banda,
anteriormente el filtro de análisis ha unido todas las bandas del
micrófono modificado para formar la señal de banda completa.
El componente central de un cancelador de eco es
el ya mencionado modelo acústico (implementado más comúnmente por
un filtro FIR). El modelo acústico intenta imitar la función de
transferencia de la señal del extremo lejano del altavoz al
micrófono. Este modelo adaptativo se actualiza mediante un algoritmo
de búsqueda gradiente. El algoritmo intenta minimizar una función
de error, que es la potencia de la señal tras la substracción de la
estimación de eco. Esta solución funciona para canceladores de eco
mono, y es una solución uniforme e única.
Sin embargo, en comunicaciones de alta calidad,
a menudo es preferible transmitir y presentar audio con múltiples
canales de alta calidad, p. ej., audio estéreo. El audio estéreo
incluye señales de audio procedentes de dos canales separados que
representan diferente audio espacial a partir de cierta composición
de sonido. La carga de canales en cada altavoz respectivo crea una
reproducción de audio más fiable, ya que los oyentes percibirán una
diferencia espacial entre las fuentes de audio desde las que se crea
la composición sonora.
La señal que se reproduce en el altavoz difiere
de la señal presentada en el otro(s) altavoz(ces).
Por tanto, en un cancelador de eco estéreo (o con múltiples
canales), la función de transferencia desde cada altavoz respectivo
hasta el micrófono necesita ser compensada. Esta situación es algo
diferente en comparación con la cancelación de eco de audio mono,
ya que hay dos señales diferentes, aunque correlativas, que se
tienen que compensar.
Hay que tener en cuenta que la transmisión de
señales estéreo, utilizando diversos micrófonos, no requiere la
cancelación de eco si solo hay un altavoz (o señal de presentación
mono). Si hay que registrar audio multicanal, los algoritmos (tanto
en la técnica anterior como en la invención) se pueden duplicar, y
en ocasiones simplificar (porque muchas partes son comunes para
todos los micrófonos). La duplicación es directa, también en el caso
de la recepción de señales estéreo o multicanal, y este documento
no trata la utilización de más micrófonos en detalles.
En audio estéreo, la correlación en los
diferentes canales tiende a ser significativa. Esto provoca que los
algoritmos de búsqueda de gradientes sean más complicados. Expresado
de forma matemática, la correlación introduce diversas soluciones
mínimas falsas para la función de error. Esto se describe en Steven
L. Gat and Jacob "Acoustic signal processing for
telecommunication", Boston: Kluwer Academic Publishers, 2000.
El problema fundamental es que cuando múltiples canales transportan
señales relacionadas linealmente, la solución de la función normal
correspondiente a la función de error solucionada por el algoritmo
adaptativo es única. Esto implica que no hay una única solución
para la ecuación, sino un número infinito de soluciones, y se puede
demostrar que todas excepto la verdadera dependen de las respuestas
de impulso de la habitación de la transmisión (en este contexto, la
habitación de la transmisión puede incluir un habitación de
transmisión sintetizada, como por ejemplo material grabado o
programado que se vuelve a reproducir en el extremo lejano). El
algoritmo de búsqueda de gradientes se puede atrapar en un mínimo
que no es necesariamente la solución mínima verdadera.
Otra forma común de expresar este problema de
adaptación de cancelador de eco estéreo es que es difícil
distinguir entre un cambio en la respuesta de la habitación y un
movimiento audio en la imagen estéreo. Por ejemplo, el modelo
acústico tiene que volver a converger si un hablante empieza a
hablar en una ubicación diferente en el extremo lejano. No existe
ningún algoritmo adaptativo que pueda rastrear tal cambio de forma
suficientemente rápida, y un cancelador de eco mono en el caso
multicanal no tiene resultados satisfactorios.
Una aproximación típica para superar el problema
de las soluciones mínimas falsas mencionadas anteriormente se
muestra en la figura 3. En comparación con el caso mono, el filtro
de análisis se duplica, dividiendo tanto la señal del altavoz
derecha como la izquierda en sub-bandas. El modelo
acústico es divide en dos modelos (por sub-banda),
uno para la función de transferencia del canal derecho y otro para
la función de transferencia del canal izquierdo.
Para superar las soluciones de falso mínimo
introducidas por la correlación ente las señales de canal derecho e
izquierdo, se introduce un algoritmo de decorrelación. Esta
decorrelación posibilita la actualización correcta de los modelos
acústicos. Sin embargo, la técnica de decorrelación también modifica
las señales que se presentan en los altavoces. Mientras que las
técnicas de modificación para preservar la calidad podrían ser
aceptables, la mayoría de técnicas de decorrelación según la técnica
anterior distorsionan gravemente el audio. Además, los algoritmos
adpatativos computacionalmente económicos como el LMS (del inglés,
Least Mean Square) o el NLMS (Normalized Least Mean
Square) tienden a converger lentamente en señales estéreo que
se han decorrelado utilizando la técnica anterior. Por tanto, la
solución de la técnica anterior utiliza más frecuentemente
algoritmos más caros computacionalmente, por ejemplo, el RLS (del
inglés recursive least squeare).
"Stereophonic acoustic echo cancellation
using nonlinear transformation and comb filtering" Jacob
Benesty et al, Bell Laboratories, Lucent Technology, describe
un sistema audio receptor estéreo que utiliza parcialmente el
filtrado de peine en señales de entrada estéreo para decorrelar los
canales y permitir algoritmos adptativos que convergen rápidamente
en el módulo cancelador de eco. Sin embargo, debido a su
complejidad, todavía resulta demasiado caro computacionalmente.
Las técnicas de la técnica anterior pueden
resolver el problema del eco estéreo, pero no conservan la calidad
de audio necesaria y, además, las técnicas son computacionalmente
intensivas, debido a la duplicación de la estimación de la
trayectoria del eco y otras sub-funciones, y también
son necesarios algoritmos adaptativos más complejos.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un sistema y un procedimiento que minimiza el eco
audio cuando hay estéreo.
En particular, la presente invención describe un
sistema audio según la reivindicación 1 y un sistema audio según la
reivindicación 7.
También se describen procedimientos
correspondientes a los sistemas de audio.
Para hacer que la invención se comprenda más
fácilmente, la descripción que se incluye a continuación hará
referencia a los dibujos adjuntos,
La figura 1 es un diagrama de bloques detallado
de una configuración de sistema de conferencia convencional,
La figura 2 es un diagrama de bloques del
subsistema cancelador de eco correspondiente con procesamiento
sub-banda implementado,
La figura 3 es un diagrama de bloques de un
sistema cancelador de eco estéreo según la técnica anterior,
La figura 4 es un diagrama de bloques de una
realización general de la presente invención,
La figura 5 es un diagrama de bloques de una
primera realización preferida de la presente invención,
La figura 6 muestra la respuesta de frecuencia
de filtros utilizados en la primera y la segunda realización de la
presente invención,
La figura 7 es un diagrama de bloques de una
segunda realización preferida de la presente invención,
La figura 8 es un diagrama de bloques de una
tercera realización preferida de la presente invención.
A continuación, la presente invención se tratará
describiendo realizaciones preferidas, y en referencia a los
dibujos adjuntos. Sin embargo, incluso si las realizaciones
específicas se describen en relación con videoconferencia y sonido
estéreo, aquellos expertos en la técnica encontrarán otras
aplicaciones y modificaciones dentro del ámbito de la invención
como se define en las reivindicaciones independientes adjuntas.
En particular, la presente invención describe un
sistema y un procedimiento para modificar la señal del altavoz con
el objetivo de permitir una cancelación de eco mejorada de la señal
de audio captada por el micrófono sin deteriorar el sonido estéreo
de percepción (o multicanal). La idea básica es fusionar las señales
procedentes de diferentes canales en una señal mono característica,
pero manteniendo suficiente información espacial para proporcionar
sonido de percepción multicanal en el altavoz.
Tanto una versión generalizada del caso
multicanal (incluyendo estéreo) como las realizaciones preferidas
de la realización estéreo introducen considerablemente menos
distorsión de percepción de la señal de audio que los algoritmos de
decorrelación según la técnica anterior. Conserva la imagen estéreo
subjetiva, pero aún así, utilizando esta invención, es posible
cancelar el eco utilizando un cancelador de eco mono, y obtener una
velocidad de convergencia adecuadamente alta utilizando un algoritmo
LMS eficaz (también se pueden utilizar algoritmos más caros y
rápidos como APA y RLS, aumentado así la velocidad de convergencia).
Por tanto, en comparación con la técnica anterior, la invención
también reduce la complejidad del sistema cancelador de eco, ya que
las dos estimaciones de trayectoria en un cancelador de eco estéreo
se pueden reemplazar por una, normalmente el aparato de estimación
de trayectoria único menos caro.
La figura 4 muestra en sistema que ilustra la
presente invención en casos generales. Todas (la derecha y la
izquierda para el caso estéreo) las señales del altavoz se pasan por
una transformación de fusión, combinando las señales en una sola
señal mono. La única señal combinada se utiliza como la señal de
referencia para un cancelador de eco mono.
La transformación de fusión se puede diseñar de
varias formas, y se pueden utilizar técnicas tanto
no-lineales como variantes en el tiempo, si se
desea. Lo importante es que se realiza una sola señal de referencia
para el cancelador de eco, y que la información audio espacial se
conserva.
Además, antes de presentar las señales en el
altavoz, la señal combinada se divide en una sola señal para cada
altavoz mediante una transformación de división. En un caso estéreo,
la señal se divide en un canal izquierdo y uno derecho.
La transformación de división constituye una
parte de la parte de respuesta de eco que necesita para modelarse.
Por tanto, se debe procurar que una transformación no complique la
modelación. Los canceladores de eco estándar normalmente estiman la
trayectoria de respuesta del eco utilizando un modelo lineal, por
tanto, se prefiere una transformación de división lineal. Los
canceladores de eco también tienen que registrar cualquier cambio
en la trayectoria de respuesta del eco. Este rastreo es
relativamente lento, motivando así la utilización de una
transformación de división invariante.
La fusión y la transformación de división se
debe configurar para crear un conjunto de señales de audio con la
información espacial preservada, asegurando que limiten los
artefactos audibles de la transformación.
Desde el punto de vista de los canceladores de
eco, al obtener solo una señal de referencia que representa
completamente la señal de carga del hablante, la señal es mono,
aunque la señal se divida y se reproduzca en varios altavoces. Por
tanto, mediante una selección adecuada de la transformación de
fusión y división, una señal con información subjetivamente
espacial puede ser procesada por un cancelador de eco mono.
En la figura 5, se muestra un caso de una
realización preferida de un caso estéreo (dos canales). La
transformación de fusión está formada por dos filtros lineales
H_{CL} y H_{RC}, uno para cada canal, y un sumador. La
transformación de división está formada por otros dos filtros
lineales H_{DL} y H_{DR}.
Un conjunto de filtros que conservan la
información espacial introduciendo solo una degradación de
percepción limitada de la calidad de audio son los dos filtros de
peine complementarios H_{CL} y H_{CR}:
y
Si n = 0, 1, 2 ... y f_{n} son un conjunto de
frecuencias seleccionadas libremente. K_{C} es una ganancia para
compensar la pérdida introducida por el filtro de peine. Los dos
filtros de respuesta de frecuencia se muestran en la figura 6. Hay
que tener en cuenta que son filtros ideales, que prácticamente son
difíciles de conseguir. Sin embargo, es posible configurar los
filtros para que sean complementarios, aunque no sean ideales
individualmente.
La transformación de división tiene filtros
similares:
y
para el mismo conjunto de
frecuencias f_{n} como para la transformación de fusión. K_{D}
es una ganancia para compensar la pérdida introducida por el filtro
de peine. Normalmente, para mantener la energía a través del
sistema, K_{C} *K_{D} se selecciona normalmente como igual a
2.
El filtro de fusión elimina la mitad del
contenido de frecuencia en cada canal para hacer que el sumador
pueda fusionar las señales en una señal mono, que se proporciona
como la señal de referencia para el cancelador de eco. La señal
fusionada se divide entonces mediante un filtro de división con
respuesta de frecuencia respectiva correspondiente a los filtros de
fusión, y la señal izquierda y derecha resultante se carga en el
altavoz izquierdo y derecho.
La interpretación física de las fórmulas
anteriores es que algunas bandas de frecuencia se reproducen en el
altavoz izquierdo, mientras que las bandas de frecuencia restantes
se reproducen en el altavoz derecho. Al hacer que las bandas de
frecuencia sean adecuadamente estrechas, la percepción general de la
calidad de audio y la información espacial es buena utilizando
señales de audio producidas de forma natural, que no contienen
demasiados tonos puros individuales. Esto se debe a las propiedades
del oído. Además, cuando se reproduce en un sistema de habla, los
canales izquierdo y derecho se añadirán casi completamente antes de
llegar al oído. Por tanto, la parte mono (la suma del canal derecho
e izquierdo) se volverá a mezclar acústicamente y sé
perceptualmente degradará muy poco. La parte lateral (la diferencia
entre el canal izquierdo y el derecho) se verá más afectada, pero
la experiencia ha demostrado que la percepción de espacialidad
apenas se reduce.
Como ya se ha mencionado, es difícil
proporcionar filtros como los que se muestran en la figura 6, pero
si se mantienen cercanos al ideal, los filtros de división se pueden
omitir, y la complejidad de los sistemas se puede reducir hasta la
ilustrada en la figura 7. Esto se aparta de la estructura original
presentada, pero todavía funcionará, debido a los filtros
complementarios que aseguran que las trayectorias de cruce vuelven
a tener ganancia cero, es decir, H_{CL}(f)*
H_{DR}(f) = 0 y H_{CR}(f) - H_{LL}(f) = 0
en todas las frecuencias. Obviamente, al omitir los filtros de
división, la ganancia K_{D} se debe incorporar ya sea en los
filtros de fusión o como una ganancia en otro lugar del sistema.
Las implementaciones prácticas como la descrita
anteriormente utilizarán bandas de frecuencia igual de amplias para
evitar la necesidad de diferentes filtros (filtros uniformes), ya
que varios bancos de filtros, incluyendo los utilizados en la
mayoría de canceladores de eco sub-banda, tienen
bandas con un ancho de banda idéntico. Sin embargo, la amplitud de
frecuencia requerida de cada "diente" de los filtros de peine
en realidad depende de la frecuencia. Las bajas frecuencias
requieren un "diente" más amplio que las frecuencias altas, y
para cumplir con este criterio en un filtro de peine uniforme, se
necesitarán un número impracticalmente alto de "dientes". Sin
embargo, muy frecuentemente, se presenta muy poca información
espacial en las frecuencias bajas. Por tanto, puede ser ventajoso
reproducir el mono (es decir, la señal suma) en todos (ambos) los
canales y frecuencias bajas, es decir:
si n = 0, 1, 2... y f_{n} es un
conjunto de frecuencias seleccionadas libremente. K_{C} y K_{D}
son ganancias para compensar la pérdida introducida por el filtro
de peine. K_{C} *K_{D} normalmente son igual a 2 para mantener
la ganancia por el sistema. K_{MC} y K_{MD} son ganancias
seleccionadas para mantener el nivel de señal mono, y K_{MC}
*K_{MD} se seleccionan normalmente como una unidad. La
interpretación física de esto es que la parte de baja frecuencia
reproducida en los altavoces son señales mono de banda completa,
mientras que en frecuencias superiores, las señales izquierda y
derecha son filtradas por filtros de peine
complementarios.
Los filtros de peine descritos anteriormente son
especialmente adecuados cuando se utilizan junto con un cancelador
de eco sub-banda. Dado que los filtros de análisis
se construyen para dividir una señal de banda completa en
frecuencias de banda y los filtros de síntesis están diseñados para
volver a fusionar las sub-bandas en una señal de
banda completa, el cancelador sub-banda ya ha
incorporado la mayoría de los bloques de procesamientos necesarios
para implementar la estructura de filtro de peine.
Esto se utiliza en una realización preferida de
la presente invención, mostrada en la figura 8. Los canales
izquierdo y derecho se dividen individualmente en la representación
de bandas de frecuencia L_{i} y R_{i} utilizando dos ejemplos
del filtro de análisis. Las dos señales se combinan a continuación
en una sola señal de referencia Ci en el dominio
sub-banda:
si K_{CL,i} y K_{CR,i} son
factores de ponderación para el canal izquierdo y derecho,
respectivamente, y la letra i indica el número de
sub-banda. La señal C utiliza como la entrada al
cancelador de eco como la señal de referencia del
altavoz.
Antes de reproducir las señales de salida, la
señal de referencia de divide en nuevas señales de canales
izquierdo y derecho, L_{i}'y R_{i'} respectivamente:
Finalmente, estas señales modificadas se
procesan a través de filtros de síntesis para realizar versiones de
banda completa de las mismas. Este proceso aporta cierto retraso, y
como este retraso es parte de la trayectoria del eco, puede ser
ventajoso retrasar la señal de referencia correspondientemente, para
evitar la no estimación de tapones de filtro en la respuesta.
Para una estructura de filtro de peine estándar,
K_{CLi}*K_{DLi} se seleccionan como igual a 2 para i impar, y
cero para i par, mientras que K_{CRI}*K_{DRi} se seleccionan
como 0 para i impar, y 2 para i par. La combinación de bandas de
frecuencia inferiores en una señal mono, como se sugiere
anteriormente, también puede realizarse fácilmente, y también
cualquier otra combinación posible. Las constantes de fusión y
división se pueden elegir libremente sin preocuparse del rendimiento
de los canceladores de eco, ya que el banco del filtro de análisis
y filtrado ya incorpora transiciones de banda de frecuencia
elevadas. Las constantes de fusión pueden ser variantes temporales
y/o no lineales, si se requiere, mientras que las constantes de
división, que forman parte de la trayectoria que se va a modelar, es
mejor que se mantengan lineales e invariantes con el tiempo.
Como en la aproximación más general, si
K_{CLi}*K_{DRI} = 0 y C_{RI}*K_{DLI} = 0 para todos los i,
los procesos de fusión y división se pueden reemplazar por un
copiado simple/encaminamiento de la señal. Un cancelador
sub-banda modificado para implementar la estructura
de filtro de fusión y división como este también se muestra en la
figura 8. Los factores de escalado que compensan la pérdida de
energía al borrar cualquier otra sub-banda, se
deben incorporar en los filtros izquierdo/derecho de
análisis/síntesis, o en cualquier otro lugar del sistema. La figura
muestra el caso en que todas las bandas se extraen y se utilizan
para el canal izquierdo y todas las bandas impares del canal
derecho. Por supuesto, lo contrarió también funcionará igual.
Excepto por los procesos de fusión y división,
que son multiplicaciones y sumas de vectores simples, no se añaden
bloques componentes a un cancelador de eco sub-banda
mono estándar porque se utiliza esta estructura, haciendo que la
tecnología sea fácil de implementar.
En comparación con las realizaciones de
canceladores de estéreo que utilizan técnicas de decorrelación, se
deben añadir dos nuevos filtros de síntesis. Sin embargo, debido a
que solo hay un vector de referencia, solo se debe implementar un
conjunto de modelos de trayectoria de eco. La potencia de
procesamiento requerida para dos filtros de síntesis suele ser
pequeña en comparación con la potencia de procesamiento requerida
para un conjunto de modelos de trayectoria de eco adicional, por
tanto, la potencia de procesamiento requerida para esta
aproximación es considerablemente menor que para los canceladores de
eco estéreo estándar. Los artefactos audibles son menos
perceptibles que las técnicas de decorrelación conocidas. El retraso
adicional introducido en la trayectoria de señal del altavoz puede
ser desfavorable en algunas aplicaciones, mientras que en otras
aplicaciones (p. ej., videoconferencias, donde las señales de audio
se retrasan para lograr la sincronización entre audio y video) no
es crítico.
Una de las principales ventajas de la presente
invención es que permite manejar una señal de audio estéreo con un
cancelador de eco mono, con solo cambios menores en el cancelador.
Por tanto, la técnica se implementa rápidamente. También utiliza
bloques componentes en canceladores sub-banda
estándar.
Además, la presente invención mantiene una
demanda menor de potencia de procesamiento que los canceladores de
eco estéreo, y aporta una degradación auditiva menor a la señal de
audio que los canceladores de eco estéreo utilizando técnicas de
decorrelación.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad al
respecto.
\bullet Jacob Benesty et al.
Stereophonic acoustic echo cancellation using nonlinear
transformation and comb filtering. Bell Laboratories, Lucent
Technology [0015].
Claims (13)
1. Sistema audio multicanal en una parte de
conferencia de extremo próximo, estando dicho sistema de audio
multicanal configurado para recibir una señal audio multicanal desde
una parte de conferencia de extremo lejano, dicha señal audio
multicanal comprendiendo una pluralidad N de señales audio de canal,
una para cada canal del sistema audio,
para presentar el audio correspondiente en N
altavoces,
para captar el audio de extremo próximo mediante
uno o más micrófonos y para transmitir una señal audio de extremo
próximo a la parte de conferencia de extremo lejano,
estando dicho sistema audio caracterizado
por
una unidad de fusión para fusionar la señal
audio multicanal en una señal mono que conserva la información
audio espacial filtrando cada señal audio de canal con un filtro
correspondiente procedente de un primer conjunto de N filtros
complementarios de frecuencia, generando así N señales audio de
canal filtradas, y añadiendo las N señales audio de canal filtradas
para crear dicha señal mono, y
una unida de precarga para dividir dicha señal
mono filtrando dicha señal mono con cada uno de un conjunto de N
filtros complementarios de frecuencia que tienen respuestas de
frecuencia correspondientes a las respuestas de frecuencia de los
filtros de dicho primer conjunto de N filtros complementarios de
frecuencia, generando así N señales de altavoz, y para proporcionar
cada señal de altavoz a un altavoz correspondiente o,
alternativamente, solo para proporcionar cada señal audio de canal
filtrada a un altavoz correspondiente, y
un cancelador de eco mono que comprende medios
para generar una señal de modelo de eco a partir de dicha señal
mono utilizada como señal de referencia y medios para substraer
dicha señal de modelo de eco de la señal audio de extremo próximo,
generando así una señal eco-cancelada para
transmitirse a la parte de conferencia de extremo lejano.
2. Sistema de audio según la reivindicación 1,
en el que dichos filtros complementarios de frecuencia son filtros
con respuestas de frecuencia de filtro de peine.
3. Sistema audio según la reivindicación 1, en
el que
los medios para generar una señal de modelo de
eco a partir de dicha señal mono utilizada como referencia
comprende un primer filtro de análisis para dividir dicha señal mono
en un número M de señales mono sub-banda, y medios
para generar M señales de modelo de eco sub-banda a
partir de dichas M señales mono sub-banda, y
los medios para substraer dicha señal de modelo
de eco de la señal audio de extremo próximo, generando así una
señal eco-cancelada para la transmisión a la parte
de conferencia de extremo lejano comprende
un segundo filtro de análisis para dividir la
señal audio de extremo próximo en M señales audio de extremo
próximo sub-banda y
medios para substraer cada señal de modelo de
eco sub-banda a partir de una señal audio de extremo
próximo sub-banda correspondiente, generando así M
señales eco-canceladas sub-banda, y
un primer filtro de síntesis para fusionar dichas M señales
eco-canceladas sub-banda en dicha
señal eco-cancelada para la transmisión a la parte
de conferencia de extremo lejano.
4. Sistema audio según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, en el que dicha unidad
precargada coincide con dichos filtros complementarios de
frecuencia.
5. Sistema audio según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la señal audio multicanal es
una señal audio estéreo que comprende una señal audio de canal
izquierdo (L) y una señal audio de canal derecho (R).
6. Sistema de audio según la reivindicación 5,
en el que el primero de dichos filtros complementarios de frecuencia
asociado a dicho canal izquierdo tiene una respuesta de frecuencia
según las siguientes características:
y el segundo de dichos filtros
complementarios de frecuencia asociado a dicho canal derecho tiene
una respuesta de frecuencia según las siguientes
características:
7. Sistema audio en una parte de conferencia de
extremo próximo, estando dicho sistema de audio configurado
para
recibir una señal audio estéreo desde una parte
de conferencia de extremo lejano, dicha señal audio estéreo
comprendiendo una señal audio de canal izquierdo y una señal audio
de canal derecho,
para presentar el audio correspondiente en el
altavoz izquierdo y en el derecho respectivamente,
para captar el audio de extremo próximo mediante
uno o más micrófonos, y para transmitir la señal audio de extremo
próximo correspondiente a la parte de conferencia de extremo
lejano,
estando dicho sistema audio caracterizado
por un filtro de análisis izquierdo para dividir dicha señal audio
de canal izquierdo en un número M de salidas de frecuencia
sub-banda que comprenden salidas de frecuencia
sub-banda izquierda pares e impares, y
un filtro de análisis derecho para dividir dicha
señal audio de canal derecho en M salidas de frecuencia
sub-banda derechas que comprenden salidas de
frecuencia sub-banda derechas pares e impares, y un
filtro de análisis izquierdo para fusionar las salidas de
frecuencia sub-banda izquierdas pares en una señal
fusionada de canal izquierdo y para proporcionar dicha señal
fusionada de canal izquierdo a dicho altavoz izquierdo, y
un filtro de análisis derecho para fusionar las
salidas de frecuencia derechas impares en una señal fusionada de
canal derecho y para proporcionar dicha señal fusionada de canal
derecho a dicho altavoz derecho y
medios para generar m señales de modelo de eco
sub-banda a partir de M señales mono
sub-banda que comprenden señales mono
sub-banda pares e impares para que las señales mono
sub-banda pares sean las salidas de frecuencia
sub-band izquierdas pares y las señales mono
sub-banda impares sean las salidas de frecuencia
sub-banda derechas impares, y
un segundo filtro de análisis para dividir la
señal audio de extremo próximo en M señales audio
sub-banda de extremo próximo y
medios para substraer cada señal de modelo de
eco sub-banda a partir de una señal audio de extremo
próximo sub-banda correspondiente, generando así M
señales eco-canceladas sub-banda,
y
un segundo filtro de síntesis para fusionar
dichas M señales eco-canceladas
sub-banda en dicha señal
eco-cancelada, para la transmisión a la parte de
conferencia de extremo lejano.
8. Procedimiento en un sistema audio en una
parte de conferencia de extremo próximo, recibiendo dicho sistema
audio una señal audio multicanal de una parte de conferencia de
extremo lejano, dicha señal audio multicanal comprendiendo una
pluralidad N de señales audio de canal, una para cada canal del
sistema audio, presentando el audio correspondiente en N altavoces,
captando el audio de extremo próximo mediante uno o más micrófonos
y transmitiendo la señal audio de extremo próximo correspondiente a
la parte de conferencia de extremo lejano,
estando dicho procedimiento caracterizado
por
la fusión de la señal audio multicanal en una
señal mono que conserva la información audio espacial mediante el
filtrado de cada señal audio de canal con un filtro correspondiente
procedente de un primer conjunto de N filtros complementarios de
frecuencia, generando así N señales audio de canal filtradas, y al
añadir las N señales audio de canal filtradas para crear dicha
señal mono, y
dividir dicha señal mono al filtrar dicha señal
mono con cada uno de un segundo conjunto de N filtros
complementarios de frecuencia que tienen respuestas de frecuencia
correspondientes a las respuestas de frecuencia de los filtros de
dicho primer conjunto de N filtros complementarios de frecuencia,
generando así N señales de altavoz, y proporcionando cada señal de
altavoz a un altavoz correspondiente o, alternativamente, solo
proporcionando cada señal audio de canal filtrada a un altavoz
correspondiente, y
proporcionar dicha señal mono como señal de
referencia para un cancelador de eco mono, dicho cancelador de eco
mono generando una señal de modelo de eco a partir de dicha señal
mono, substrayendo dicho señal de modelo de eco de la señal audio
de extremo próximo, generando así una señal
eco-cancelada para transmitirse a la parte de
conferencia de extremo lejano.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que dichos filtros complementarios de frecuencia son filtros con
respuestas de frecuencia de filtro de peine.
10. Procedimiento según la reivindicación 8,
en el que la etapa de generar una señal de
modelo de eco a partir de dicha señal mono comprende dividir dicha
señal mono en un número M de señales mono sub-banda,
mediante un primer filtro de análisis, y generar M señales de
modelo de eco sub-banda a partir de dichas M señales
mono sub-banda, y
en el que la etapa de substracción de dicha
señal de modelo de eco de la señal audio de extremo próximo,
generando así una señal eco-cancelada para su
transmisión a la parte de conferencia de extremo lejano, comprende
las etapas de
dividir la señal audio de extremo próximo en M
señales audio de extremo próximo sub-band por medio
de un segundo filtro de análisis y substraer cada señal de modelo
de eco sub-banda de una señal audio de extremo
próximo sub-banda, generando así M señales
eco-canceladas sub-banda, y fusionar
dichas M señales eco-canceladas
sub-banda en dicha señal
eco-cancelada por medio de un primer filtro de
análisis, para su transmisión a la parte de conferencia de extremo
lejano.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 8-10. caracterizado por el
hecho de que la señal audio multicanal es una señal audio estéreo
que comprende una señal audio de canal izquierdo (L) y una señal
audio de canal derecho (R).
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en
el que el primero de dichos filtros complementarios de frecuencia
asociado a dicho canal izquierdo tiene una respuesta de frecuencia
según las siguientes características:
\vskip1.000000\baselineskip
y el segundo de dichos filtros
complementarios de frecuencia asociado a dicho canal derecho tiene
una respuesta de frecuencia según las siguientes
características:
\vskip1.000000\baselineskip
13. Procedimiento en un sistema audio en una
parte de conferencia de extremo próximo, dicho sistema de audio
recibiendo una señal audio estéreo desde una parte de conferencia de
extremo lejano, dicha señal audio estéreo comprendiendo una señal
audio de canal izquierdo y una señal audio de canal derecho,
presentando el audio correspondiente en un altavoz izquierdo y en
un altavoz derecho respectivamente, capturando el audio de extremo
próximo mediante uno o más micrófonos y transmitiendo la señal audio
de extremo próximo a la parte de conferencia de extremo lejano,
estando el procedimiento caracterizado
por
dividir dicha señal audio de canal izquierdo
mediante un filtro de análisis izquierdo en un número M de salidas
de frecuencia sub-banda izquierdas que comprenden
salidas de frecuencia sub-banda izquierdas pares e
impares y
dividir dicha señal audio de canal derecho
mediante un filtro de análisis derecho en M de salidas de frecuencia
sub-banda derechas que comprenden salidas de
frecuencia sub-banda derechas pares e impares y
fusionar las salidas de frecuencia
sub-banda izquierdas pares mediante un filtro de
síntesis izquierdo, generando así una señal fusionada de canal
izquierdo y
fusionar las salidas de frecuencia
sub-banda derechas impares mediante un filtro de
análisis derecho, generando así una señal fusionada de canal
derecho, y proporcionar dicha señal fusionada de canal izquierdo en
dicho altavoz izquierdo y dicha señal fusionada de canal derecho en
dicho altavoz derecho y
generar M señales de modelo de eco
sub-banda que comprenden señales mono
sub-banda pares e impares para que las señales mono
sub-banda pares sean las salidas de frecuencia
sub-banda izquierdas pares y las señales mono
sub-banda impares sean las salidas de frecuencia
sub-banda derechas impares y
generar M señales de modelo de eco
sub-banda a partir de dichas M señales mono
sub-banda, y dividir la señal audio de extremo
próximo en M señales audio de extremo próximo
sub-banda por medio de un segundo filtro de
análisis y
\newpage
substraer cada señal de modelo de eco
sub-banda a partir de una señal audio de extremo
sub-banda, generando así M señales
eco-canceladas sub-banda y
fusionar dichas M señales
eco-canceladas sub-banda en una
señal eco-cancelada mediante un segundo filtro de
análisis, para transmitirse a la parte de conferencia de extremo
lejano.
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