一種送受話端採樣率偏差糾正方法和系統的製作方法
2023-05-05 01:00:51
專利名稱：一種送受話端採樣率偏差糾正方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及音頻處理技術領域，特別涉及一種送受話端採樣率偏差糾正方法和系統。
背景技術：
語音通訊中，為保證通話質量和設備安全，通常會在語音通訊中做回聲消除。目前常用的回聲消除方法中，當受話端信號、送話端信號已知時，通過二者計算出回聲路徑濾波器以及回聲信號，並將回聲信號從送話端信號中消去，避免回聲幹擾通訊。然而，當今大多數通訊已經實現數位化，受話端信號和送話端信號都是以數字方式傳輸的。由於採樣時鐘的不同，送受話端信號可能存在採樣率差異，採樣率差異會降低回聲路徑濾波器以及回聲信號的估計精度，導致回聲消除性能下降。 為了降低或消除採樣率偏差對回聲消除性能的影響，需要在回聲消除之前計算出送受話端信號之間的採樣率偏差並進行糾正。在計算採樣率偏差時，現有方案一的做法是，統計一段時間內送受話端信號的採樣時鐘周期計算得到兩端的採樣率差異。現有方案二的做法是默認不同設備的採樣率差異在20Hz以內，採用純算法的方式，計算出採樣率差異。在糾正採樣率偏差時，現有方案通常採用將計算得到的採樣率差異傳遞給回聲消除濾波器，由回聲消除系統進行相應的調節。現有的採樣率偏差糾正方案至少具有如下缺陷在計算採樣率偏差時，現有方案一需要監測送受話端採樣時鐘，在一些情況下需要特別的硬體設置，比如設置高性能的CPU，對硬體要求較高，現有方案二在計算上較為繁瑣，佔用的存儲資源也較多，並且僅適用於預先設置的採樣率偏差的變動範圍，採樣率偏差的估計精度也容易受到外在幹擾的影響。而且現有方案並不直接對信號進行採樣率偏差糾正，而只是將採樣率偏差傳遞至回聲消除系統由回聲消除系統進行調節處理，這種由回聲消除系統調節的方式，增加了回聲消除系統的負擔，影響了回聲消除的效果。
發明內容
本發明提供了一種送受話端採樣率偏差糾正方法和系統，以解決現有方案要麼對硬體設置要求較高，要麼計算繁瑣、適用範圍較窄的問題以及現有方案中不直接對信號進行採樣率偏差糾正所導致回聲消除系統負擔較重的問題。為達到上述目的，本發明實施例採用了如下技術方案本發明實施例提供了一種送受話端採樣率偏差糾正方法，所述方法包括根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數；利用所述傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延；利用所述傳輸時延和傳輸時延與採樣率偏差之間的線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差；
根據所述採樣率偏差調整各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率，實現採樣率糾正，以用於回聲消除系統直接利用糾正後採樣率相同的送話端信號和受話端信號進行回聲消除。本發明實施例還提供了一種送受話端採樣率偏差糾正系統，所述系統包括時延估計器、採樣率偏差估計器和採樣率調整器，所述時延估計器的輸入端接入送話端信號和受話端信號，所述時延估計器的輸出端連接至採樣率偏差估計器的輸入端，所述採樣率偏差估計器的輸出端連接至所述採樣率調整器的輸入端，所述採樣率調整器的輸入端還接入送話端信號或者受話端信號，所述採樣率調整器的輸出端連接至回聲消除系統，所述時延估計器，用於根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數；利用所述傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延；所述米樣率偏差估計器，用於利用所述傳輸時延和傳輸時延與米樣率偏差之間的 線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差；所述採樣率調整器，用於根據所述採樣率偏差糾正各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率，以用於回聲消除系統直接利用糾正後採樣率相同的送話端信號和受話端信號進行回聲消除。本發明實施例的有益效果是本發明實施例利用傳輸時延與採樣率偏差之間具有線性關係的特點，採用基於送受話端信號得出送受話端之間的傳輸時延，並參數擬合出送受話端之間採樣率偏差的技術手段，能夠實時得到高精度的採樣率偏差，且無需額外的硬體開銷，計算方法簡單，降低了系統成本。進一步的，由於本方案採用了在回聲消除操作之前進行採樣率偏差糾正的技術手段，降低了回聲消除系統的負擔，提高了回聲消除的質量。
圖I為本發明實施例一提供的一種送受話端採樣率偏差糾正方法流程圖；圖2A為本發明實施例提供的採樣率偏差恆定時傳輸時延和採樣時刻的關係示意圖；圖2B為本發明實施例提供的採樣率偏差變化時傳輸時延和採樣時刻的關係示意圖；圖3為本發明實施例二提供的一種採樣率偏差糾正系統的結構示意圖；圖4為本發明實施例二提供的又一種採樣率偏差糾正系統的結構示意圖；圖5為本發明實施例提供的採樣率糾正前後的回聲消除效果實驗結果圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。參見圖1，本發明實施例一提供的一種送受話端採樣率偏差糾正方法，該方法包括11 :根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數；
12 :利用所述傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延；13:利用所述傳輸時延和傳輸時延與採樣率偏差之間的線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差；14 :根據所述採樣率偏差糾正各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率，以用於回聲消除系統直接利用糾正後採樣率相同的送話端信號和受話端信號進行回聲消除。本發明實施例利用了傳輸時延與採樣率偏差之間具有線性關係的特點，在此通過如下分析說明利用上述特點可以糾正採樣率偏差的原理若送受話端存在採樣率偏差，則受話端和送話端之間的相對傳輸時延是採樣時刻
的線性函數，該線性函數可以表示如下
「 ^I sS - FsR (11· s =-
JsR其中，η為採樣時刻，FsR為受話端採樣頻率，FsS為送話端採樣頻率，dFs為採樣
率偏差。將米樣時刻η時送受話端的傳輸時延表不為D[n],則D[n]和η符合如下線性關係D [η] = η · dFs+c其中，c為常數，由傳輸環境決定。參見圖2A，示出了採樣率偏差恆定時，D[n]n和η的關係示意圖，圖中的橫坐標為採樣時刻，縱坐標為傳輸時延，圖中直線的斜率即為採樣率偏差，當採樣率偏差出現變化時，斜率也會發生變化。圖2Β中示出了採樣率偏差恆定變化(非恆定)時D [η]和η的關係示意圖。由上可知,如果能求出D [η],則從D [η]和η能夠估計得到dFs,並根據dFs糾正送話端信號或受話端信號。如果估計是實時的，則當採樣率偏差出現變化時，可以跟蹤並適應變化，從而能夠實現在線實時地糾正送受話端的採樣率偏差。本發明實施例利用傳輸時延與採樣率偏差之間具有線性關係的特點，採用基於送受話端信號得出送受話端之間的傳輸時延，並參數擬合出送受話端之間採樣率偏差的技術手段，能夠實時得到高精度的採樣率偏差，且無需額外的硬體開銷，計算方法簡單，降低了系統成本。進一步的，由於本方案採用了在回聲消除操作之前進行採樣率偏差糾正的技術手段，降低了回聲消除系統的負擔，提高回聲消除的質量。在圖I所示的實施例的基礎上,進一步的,本實施例中上述步驟11具體包括對各採樣時刻的每個當前採樣時刻，利用當前採樣時刻的送話端信號和當前採樣時刻之前預定數量的送話端信號生成當前採樣時刻的送話端數據幀；利用當前採樣時刻的受話端信號和當前採樣時刻之前預定數量的受話端信號生成當前採樣時刻的受話端數據幀；利用當前採樣時刻的所述送話端數據幀和受話端數據幀計算當前採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數。進一步的，在步驟11中，通過如下公式，利用所述當前採樣時刻的送話端數據幀和受話端數據幀計算當前採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數h=ifft (H)
權利要求
1.一種送受話端採樣率偏差糾正方法，其特徵在於，所述方法包括 根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數； 利用所述傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延； 利用所述傳輸時延和傳輸時延與採樣率偏差之間的線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差； 根據所述採樣率偏差糾正各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率，以用於回聲消除系統直接利用糾正後採樣率相同的送話端信號和受話端信號進行回聲消除。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數包括 對各採樣時刻的每個當前採樣時刻， 利用當前採樣時刻的送話端信號和當前採樣時刻之前預定數量的送話端信號生成當前採樣時刻的送話端數據幀； 利用當前採樣時刻的受話端信號和當前採樣時刻之前預定數量的受話端信號生成當前採樣時刻的受話端數據幀； 通過如下公式，利用當前採樣時刻的所述送話端數據幀和受話端數據幀計算當前採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數h=ifft(H) H中 々剛) 其中，h為傳遞函數，X[k]為當前採樣時刻η的受話端數據幀τμ]的頻域形式，Y[k]為當前採樣時刻η的送話端數據幀對《j的頻域形式，H為傳遞函數h的頻域形式，X*[k]為X[k]的共軛，E(.)表示求期望運算，ifft(.)表示反傅立葉變換。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述利用所述傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延包括 對各採樣時刻的每個當前採樣時刻， 選取當前採樣時刻的傳遞函數的絕對值的最大值所對應的時間點，作為當前採樣時刻送受話端的傳輸時延估計值； 根據所述傳輸時延估計值得到當前採樣時刻送受話端的傳輸時延。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述利用所述傳輸時延和傳輸時延與採樣率偏差之間的線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差包括 對各採樣時刻的每個當前採樣時刻， 利用當前採樣時刻送受話端的傳輸時延和當前採樣時刻之前預定數量的送受話端的傳輸時延生成當前米樣時刻的傳輸時延數據巾貞; 根據傳輸時延與米樣率偏差之間的線性關係將所述傳輸時延數據巾貞中的各兀素相對於各採樣時刻進行參數擬合，得到當前採樣時刻送受話端的採樣率偏差。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述根據所述採樣率偏差糾正各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率包括對各採樣時刻的每個當前採樣時刻， 根據當前採樣時刻送受話端的採樣率偏差採用內插方式對送話端信號重新進行採樣，得到當前採樣時刻下採樣率與受話端信號採樣率相同的送話端信號； 或者，根據當前採樣時刻送受話端的採樣率偏差採用內插方式對受話端信號重新進行採樣，得到當前採樣時刻下採樣率與送話端信號採樣率相同的受話端信號。
6.一種送受話端採樣率偏差糾正系統，其特徵在於，所述系統包括時延估計器、採樣率偏差估計器和採樣率調整器， 所述時延估計器的輸入端接入送話端信號和受話端信號，所述時延估計器的輸出端連接至採樣率偏差估計器的輸入端，所述採樣率偏差估計器的輸出端連接至所述採樣率調整器的輸入端，所述採樣率調整器的輸入端還接入送話端信號或者受話端信號，所述採樣率調整器的輸出端連接至回聲消除系統， 所述時延估計器，用於根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數，並利用所述傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延； 所述採樣率偏差估計器，用於利用所述傳輸時延和傳輸時延與採樣率偏差之間的線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差； 所述採樣率調整器，用於根據所述採樣率偏差糾正各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率，以用於回聲消除系統直接利用糾正後採樣率相同的送話端信號和受話端信號進行回聲消除。
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述時延估計器包括送話端緩存器、受話端緩存器和傳遞函數估計器， 所述送話端緩存器，用於緩存各採樣時刻的送話端信號； 所述受話端緩存器，用於緩存各採樣時刻的受話端信號； 所述傳遞函數估計器，用於對各採樣時刻的每個當前採樣時刻，利用所述送話端緩存器中當前採樣時刻的送話端信號和當前採樣時刻之前預定數量的送話端信號生成當前採樣時刻的送話端數據幀；利用所述受話端緩存器中當前採樣時刻的受話端信號和當前採樣時刻之前預定數量的受話端信號生成當前採樣時刻的受話端數據幀；以及，通過如下公式，利用當前採樣時刻的所述送話端數據幀和受話端數據幀計算當前採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述時延估計器還包括時延計算器， 所述時延計算器，用於對各採樣時刻的每個當前採樣時刻，選取當前採樣時刻的傳遞 函數的絕對值的最大值所對應的時間點，作為當前採樣時刻送受話端的傳輸時延估計值；根據所述傳輸時延估計值得到當前採樣時刻送受話端的傳輸時延。
9.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述採樣率偏差估計器包括時延緩存器和時延米樣率偏差擬合器， 所述時延緩存器，用於緩存各採樣時刻送受話端的傳輸時延； 所述時延採樣率偏差擬合器，用於對各採樣時刻的每個當前採樣時刻，利用所述時延緩存器中當前採樣時刻送受話端的傳輸時延和當前採樣時刻之前預定數量的送受話端的傳輸時延生成當前米樣時刻的傳輸時延數據巾貞；以及，根據傳輸時延與米樣率偏差之間的線性關係將所述傳輸時延數據幀中的各元素相對於各採樣時刻進行參數擬合，得到當前採樣時刻送受話端的採樣率偏差。
10.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述採樣率調整器包括重採樣緩存器； 當所述採樣率調整器的輸入端接入送話端信號時，所述重採樣緩存器用於緩存各採樣時刻的送話端信號，所述採樣率調整器，具體用於對各採樣時刻的每個當前採樣時刻，根據當前採樣時刻送受話端的採樣率偏差，採用內插方式對所述重採樣緩存器中的送話端信號重新進行採樣，得到當前採樣時刻下採樣率與受話端信號採樣率相同的送話端信號； 當所述採樣率調整器的輸入端接入受話端信號時，所述重採樣緩存器用於緩存各採樣時刻的受話端信號，所述採樣率調整器，具體用於對各採樣時刻的每個當前採樣時刻，根據當前採樣時刻送受話端的採樣率偏差，採用內插方式對所述重採樣緩存器中的受話端信號重新進行採樣，得到當前採樣時刻下採樣率與送話端信號採樣率相同的受話端信號。
全文摘要
本發明公開了一種送受話端採樣率偏差糾正方法和系統，能夠實時得到高精度的採樣率偏差，並對送受話端信號進行採樣率糾正，得到 糾正後的採樣率相同的送話端信號和受話端信號送入回聲消除系統進行回聲消除。本發明有助於提高回聲消除的質量，且計算方法簡單，成本較低。本發明實施例提供的一種送受話端採樣率偏差糾正方法包括根據送受話端信號計算各採樣時刻的受話端信號相對於送話端信號的傳遞函數；利用傳遞函數獲取各採樣時刻送受話端的傳輸時延；利用傳輸時延和傳輸時延與採樣率偏差之間的線性關係，採用參數擬合方式得到各採樣時刻送受話端的採樣率偏差；根據採樣率偏差糾正各採樣時刻送話端信號或受話端信號的採樣率。
文檔編號H04M9/08GK102780821SQ20121023369
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者吳曉婕, 李波, 樓廈廈 申請人:歌爾聲學股份有限公司