Procedimiento y dispositivo de tratamiento de los ecos intensos, particularmente en unos terminales telefónicos en "manos libres".

Procedimiento de tratamiento de ecos en un equipo de telefonía y/o de videotelefonía,

equipo en el que un eco intenso es susceptible de ser el resultado de una interacción entre al menos un altavoz

(HP) y al menos un micrófono (Mic) de dicho equipo,

incluyendo el procedimiento una primera etapa general (30), de detección de un riesgo de eco, seguida de una segunda etapa general (20, 40), de tratamiento que incluye la supresión o, al menos, la limitación de un efecto del eco,

incluyendo dicha primera etapa general al menos la detección de una incursión fuerte (32), superior a un umbral predeterminado, sobre una señal que alimenta el altavoz,

en el que dicha primera etapa, para la detección de un riesgo de eco intenso, incluye, conjuntamente con dicha detección de incursión fuerte en la señal que alimenta al altavoz, una detección (33) de un nivel bajo, inferior a un umbral elegido, de una señal procedente de dicho micrófono,

caracterizado por que dicha detección de incursión fuerte en la señal que alimenta al altavoz comprende al menos el seguimiento del nivel de cresta (CRET_HP) de la señal que alimenta al altavoz,

y siendo efectiva la detección de una incursión fuerte al menos si dicho nivel de cresta (CRET_HP) es superior a un umbral de nivel de cresta predeterminado (THR_CRET_HP).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2006/001608.

Solicitante: Orange.

Inventor/es: THOMAS, JEAN-PHILIPPE, LE TOURNEUR, GREGOIRE, GARCIA,Jean-Luc.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > COMUNICACIONES TELEFONICAS (circuitos para el control... > Disposiciones de interconexión no comprendiendo... > H04M9/08 (Sistemas telefónicos con altavoz de doble dirección con medios para acondicionara la señal, p. ej.   para suprimir ecos para uno u otra dirección de tráfico)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > COMUNICACIONES TELEFONICAS (circuitos para el control... > H04M9/00 (Disposiciones de interconexión no comprendiendo conmutación centralizada)

PDF original: ES-2547246_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de tratamiento de los ecos intensos, particularmente en unos terminales telefónicos en "manos libres"

La invención se refiere al tratamiento digital de señales sonoras, en particular la detección de las condiciones que pueden implicar un fenómeno denominado "de eco intenso", principalmente en unos terminales telefónicos en "manos libres", o incluso en los sistemas de videoconferencia, en las pasarelas de voz sobre IP (por "Internet Protocoi"), en los centros de llamadas telefónicas, u otros.

El eco acústico es un obstáculo principal para el buen funcionamiento, en manos libres, de equipos de telecomunicación (en comunicación de audio o en videoconferencia), por ejemplo en unos terminales, en unos ordenadores de tipo PC, en estaciones o cualquier otra máquina que incluya al menos un altavoz y un micrófono. Este eco acústico es el resultado de la señal emitida por el altavoz y captada por el micrófono.

El funcionamiento en manos libres plantea igualmente un problema de dinámica para las señales tratadas porque el nivel en el micrófono varía en un intervalo muy grande. Esta gran variación del nivel es debida al alejamiento o aproximación del locutor con relación al micrófono, así como a la variada naturaleza de la potencia de la voz entre individuos. Otro tanto cabe decir sobre la señal del altavoz, cuando se busca tener un nivel de restitución sonoro elevado, o en las fuertes incursiones vocales.

Se producen entonces unos fenómenos de saturación y de distorsión, perjudiciales para el tratamiento del eco. Este eco residual es perceptible y muy molesto en la comunicación.

Se exponen en el presente documento a continuación algunas tentativas de la técnica anterior para resolver estos problemas.

De manera general, un tratamiento clásico para evitar el eco se basa en la anulación del eco a partir de un filtrado adaptativo tal como se ha representado en la figura 1 relativa a la técnica anterior.

La figura 1 ilustra esquemáticamente la estructura del sistema de tratamiento del eco monovía a base:

- del filtrado adaptativo H[z], y

- de la variación de la ganancia asociada CVG, entre la ganancia G_mic aplicada a la señal del micrófono mic y la ganancia G_HP aplicada a la señal del altavoz HP.

Como variante, otro tratamiento clásico se basa en la supresión del eco a partir de una variación de la ganancia pura tal como se ha representado en la figura 2 igualmente relativa a la técnica anterior, en la que se ha representado la estructura del sistema de tratamiento del eco monovía simplemente a base de la variación de la única ganancia CVG.

Sin embargo, en los dos casos (figura 1 y figura 2), la aparición de señales intensas perturba el funcionamiento de los sistemas.

En la conversación normal, el eco es generalmente imperceptible. Sin embargo, en unos ruidos impulsivos o en fuertes incursiones vocales, existe un riesgo de retorno de eco perceptible y molesto. Para explicar brevemente este efecto, se indica aquí que el retorno del eco antes mencionado está ligado a la aparición de fenómenos no lineales en la cadena de audio (saturaciones) y al tiempo de reacción del sistema para aplicar un debilitamiento suficiente y, por ello, compensar este eco intenso.

Los sistemas existentes se basan en un compromiso de elección de la regulación del tratamiento del eco:

- o bien se hace prevalecer la interactividad, con un debilitamiento de medio a reducido, lo que tiene el riesgo de generar unos retornos de eco para unas condiciones extremas,

- o bien el eco se elimina siempre, con un fuerte debilitamiento, pero en detrimento de la interactividad de la comunicación en las condiciones de utilización habituales.

En efecto, para garantizar un nivel de interactividad en la comunicación, el debilitamiento aplicado se debe elegir lo más reducido posible, tanto si es aplicado:

- sobre la señal de eco (en el caso de variación de ganancia única tal como se ha representado en la figura 2),

- o sobre el residuo del eco SR (para un sistema a base de filtrado adaptativo con variación de la ganancia residual tal como se ha representado en la figura 1).

En estas condiciones, para una conversación normal, el eco será imperceptible, en tanto que se mantiene una interactividad óptima.

Sin embargo, con unos ruidos impulsivos o en unas fuertes incursiones vocales, existirá siempre un riesgo de retorno del eco perceptible y molesto, debido al reducido valor de debilitamiento aplicado a la señal residual SR (figura 1). Además, para los sistemas a base de filtrado adaptativo, los fenómenos no lineales que engendran el eco no pueden suprimirse simplemente por una anulación del eco. El problema debería tratarse por lo tanto mediante la variación de la ganancia adicional en la salida del anulador del eco.

Se indica además que independientemente del tipo de tratamiento implementado (anulación del eco como se ha representado en la figura 1 o variación de ganancia como se ha representado en la figura 2), el cálculo de los coeficientes de la ganancia aplicada al micrófono G_mic y aplicada al altavoz G_HP se basa generalmente en una estimación de las energías de las señales:

- que alimentan el altavoz HP.

- procedentes del micrófono, y

- residual (señal SR de la figura 1).

Estas estimaciones de la energía NRJ(n), para una señal x y un instante n, se calculan generalmente a partir de una ecuación recursiva de la forma:

NRJ(n) = a*NRJ(n-1) + (1-a)*x2 (1)

El parámetro a permite regular el alisado de la estimación de la energía. Cuanto más próximo esté este parámetro al valor 1, más fino será el alisado. Por otro lado, cuanto más reducido sea este parámetro, más grueso será el alisado.

Un alisado fino se utiliza para filtrar las fluctuaciones de energía de una señal, pero Introduce un retardo para la detección. Este retardo es muy perjudicial para una detección rápida, principalmente para los ruidos de impulso. Un alisado grueso permite una mejor detección, pero introduce unas fluctuaciones en el nivel de la señal de voz, por la desviación del cálculo de los coeficientes G_HP y G_mlc a partir de las estimaciones de energía.

Son conocidas, para intentar paliar este problema de constantes de alisado, unas soluciones que recurren a un alisado "a corto plazo" y "a largo plazo" de las energías para el control del eco. Regular unos sistemas de ese tipo consiste en elegir los valores de alisado de las energías, así como los valores de debilitamiento máximos G_max para hacer prevalecer o bien la interactividad, o bien la ausencia de eco, en todas las condiciones.

El documento US- 2003/118178 describe un sistema de anulación del eco.

Más recientemente, el documento US-2003/0123674 describe un sistema de anulación del eco y variación de ganancia asociada, en el que es cuestión de una profundidad del debilitamiento máximo y mínimo. Sin embargo, incluso en este caso, los parámetros utilizados para calcular este debilitamiento no pueden tener en cuenta una fuerte incursión de la señal de eco, como un impulso.

La presente Invención viene a mejorar la situación.

Con este fin, la Invención propone inicialmente un procedimiento de tratamiento del eco en un equipo de telefonía y/o de vldeotelefonía, equipos en los que un eco intenso es susceptible de ser el resultado de la Interacción entre al menos un altavoz y al menos un micrófono de dicho equipo.

El procedimiento Incluye una primera etapa general, de detección de un riesgo de eco, seguido de una segunda etapa general, de tratamiento que incluye la supresión o, al menos, la limitación de un efecto del eco.

Más particularmente, esta... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de tratamiento de ecos en un equipo de telefonía y/o de videotelefonía,

equipo en el que un eco intenso es susceptible de ser el resultado de una interacción entre al menos un altavoz (HP) y al menos un micrófono (Mic) de dicho equipo,

incluyendo el procedimiento una primera etapa general (30), de detección de un riesgo de eco, seguida de una segunda etapa general (20, 40), de tratamiento que incluye la supresión o, al menos, la limitación de un efecto del eco,

incluyendo dicha primera etapa general al menos la detección de una incursión fuerte (32), superior a un umbral predeterminado, sobre una señal que alimenta el altavoz,

en el que dicha primera etapa, para la detección de un riesgo de eco intenso, incluye, conjuntamente con dicha detección de incursión fuerte en la señal que alimenta al altavoz, una detección (33) de un nivel bajo, inferior a un umbral elegido, de una señal procedente de dicho micrófono,

caracterizado por que dicha detección de incursión fuerte en la señal que alimenta al altavoz comprende al menos el seguimiento del nivel de cresta (CRETJHP) de la señal que alimenta al altavoz,

y siendo efectiva la detección de una incursión fuerte al menos si dicho nivel de cresta (CRETJHP) es superior a un umbral de nivel de cresta predeterminado (THR_CRET_HP).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha detección de incursión fuerte en la señal que alimenta al altavoz incluye además el seguimiento de una energía a largo plazo (ENERJHP) de la señal que alimenta al altavoz,

y la detección de una incursión fuerte es efectiva además si dicha energía a largo plazo (ENERJHP) es Inferior a un umbral de energía a largo plazo, predeterminado (THR_ENER_HP).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que dicha detección de un nivel bajo de la señal procedente de dicho micrófono incluye al menos el seguimiento de una energía (ENER_Mic) de dicha señal procedente del micrófono,

y la detección de un nivel bajo de dicha señal es efectiva si dicha energía (ENER_Mic) es inferior a un umbral de energía elegido (THR_ENER_Mic).

4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por que la detección de un riesgo de eco Intenso comprende conjuntamente:

- la detección de dicho nivel de cresta de la señal que alimenta al altavoz (CRETJHP) por encima del umbral del nivel de cresta predeterminado (THR_CRET_HP),

- la detección de dicha energía a largo plazo de la señal que alimenta al altavoz (ENERJHP) por debajo del umbral de energía a largo plazo predeterminado (THR_ENER_HP), y

- la detección de dicha energía de la señal procedente del micrófono (ENERJVlic) por debajo del umbral de energía elegido (THR_ENER_Mic).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que dicho umbral de energía procedente del micrófono (THR_ENER_Mic) se elige al menos en función de dicho umbral del nivel de cresta predeterminado (THR_CRET_HP).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se aplica una temporización después de la detección de un riesgo de eco intenso, teniendo en cuenta dicha temporización al menos una distancia entre el altavoz y el micrófono.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se aplica una disminución de la ganancia (40) al menos a la señal procedente del micrófono, y preferentemente a la señal que alimenta al altavoz, después de la detección de un riesgo de eco intenso.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por que se aplica dicha disminución de ganancia durante la temporización.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por que la disminución de ganancia aplicada depende del valor del umbral predeterminado para la detección de la incursión fuerte (32) en la señal que alimenta al altavoz.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho equipo de telefonía y/o de videotelefonía comprende una pluralidad de altavoces (HP(i)) y/o de micrófonos (Mic(j)), caracterizado por que se aplican dichas primeras y segundas etapas generales a cada vía definida por un par altavoz/micrófono.

11. Dispositivo de tratamiento de ecos destinado a un equipo de telefonía y/o de videotelefonía,

equipo en el que un eco intenso es susceptible de ser el resultado de una interacción entre al menos un altavoz y al menos un micrófono de dicho equipo,

incluyendo el dispositivo unos primeros medios (70) de detección de un riesgo de eco, y unos segundos medios (75) de tratamiento para la supresión o, al menos, la limitación de un efecto del eco,

estando dispuestos dichos primeros medios para detectar una incursión fuerte, superior a un umbral predeterminado, sobre una señal que alimenta el altavoz,

5 en el que los primeros medios se disponen para detectar, conjuntamente con la incursión fuerte sobre la señal que alimenta al altavoz, un nivel bajo, inferior a un umbral elegido, de una señal procedente de dicho micrófono, para la detección de un riesgo de eco intenso, caracterizado por que dichos primeros medios se disponen para seguir un nivel de cresta (CRET_HP) de la señal que alimenta al altavoz, y detectar de modo efectivo una incursión fuerte al menos si dicho nivel de cresta (CRET_HP) es superior a un umbral de nivel de cresta predeterminado 10 (THR_CRET_HP).

12. Producto programa de ordenador destinado a ser almacenado en una memoria de un módulo de tratamiento de ecos de un equipo de telefonía y/o de videotelefonía en el que eco intenso es susceptible de ser el resultado de la interacción entre al menos un altavoz y al menos un micrófono de dicho equipo,

15 comprendiendo dicho producto de programa al menos una primera prueba (32) sobre un Incursión fuerte, superior a un umbral predeterminado, sobre una señal que alimenta el altavoz,

comprendiendo una segunda prueba (33) sobre un nivel bajo, Inferior a un umbral elegido, de una señal procedente de dicho micrófono, conjuntamente con la primera prueba sobre la Incursión fuerte en la señal que alimenta al altavoz, para una detección de un riesgo de eco Intenso, caracterizado por que dicha primera prueba incluye al 20 menos el seguimiento del nivel de cresta (CRET_HP) de la señal que alimenta al altavoz,

y siendo efectiva la detección de una incursión fuerte al menos si dicho nivel de cresta (CRETJHP) es superior a un umbral de nivel de cresta predeterminado (THR_CRET_HP).

13. Equipo de telecomunicaciones que comprende un dispositivo según la reivindicación 11.