FILTRO MULTICANAL ASIMÉTRICO.

Filtro (20) multicanal que comprende S entradas para recibir S señales de entrada (x1.

.xS) y al menos S filtros (14, 28) acoplados a las S entradas para filtrar las señales de entrada (x1..xS) o señales auxiliares (y1..yS) derivadas de las mismas, comprendiendo además el filtro (20) multicanal un combinador (16) de señales para combinar las señales filtradas en una señal de salida (ê), siendo S el número de canales del filtro (20) multicanal, comprendiendo el filtro (20) multicanal un combinador (22) de señales adicional acoplado entre al menos parte de las entradas y al menos parte de los filtros (14, 28), estando dispuesto el combinador (22) de señales adicional para combinar al menos parte de las señales de entrada (x1..xS) en al menos una señal auxiliar (y1..yS), caracterizado porque al menos uno de los filtros (28) tiene una longitud de filtro que es superior a las longitudes de filtro de los otros filtros (14)

La invención se refiere a un filtro multicanal.

La invención se refiere además a un cancelador de eco acústico, un cancelador de ruido, un sistema de audio y/o vídeo controlado por voz, un sistema de conferencias de audio y/o vídeo y a un procedimiento de filtrado multicanal.

La operación manos libres multicanal está convirtiéndose en una característica cada vez más importante en los sistemas de comunicación modernos. En sistemas de conferencias de audio y/o vídeo, la transmisión multicanal conduce a una mejor “localización” de las personas en las salas. Esto mejora la inteligibilidad y la naturalidad del habla. Otro desarrollo reciente importante es el desarrollo de equipos de audio y vídeo estéreo (o multicanal) controlados por voz. La tasa de reconocimiento de un motor de reconocimiento de voz disminuye drásticamente debido al sonido emitido por el equipo. Además de eso, puede reconocer palabras emitidas por el propio equipo. Por tanto existe la necesidad de un filtro multicanal que funcione como un procesador de cancelación de eco acústico para el motor de reconocimiento de voz.

Un filtro multicanal de este tipo puede crearse combinando simplemente varios filtros adaptativos de un único canal. Sin embargo, tal filtro multicanal tiene por lo general un rendimiento muy malo.

Cuando el número de señales de entrada en un filtro multicanal es superior al número de fuentes de señal (y ruido) independientes, ya no hay una solución exclusiva para los filtros adaptativos. Se trata del problema denominado de la “no exclusividad”. En la práctica, sin embargo, el número de fuentes independientes es siempre superior al número de micrófonos debido al ruido y a otras perturbaciones. Sin embargo, cuando la potencia no se distribuye de manera uniforme a través de las fuentes independientes, el problema podría acondicionarse de manera inadecuada, lo cual es el principal motivo del relativamente mal rendimiento de los filtros adaptativos multicanal. Se han propuesto procedimientos para aumentar su rendimiento usando algoritmos semejantes al de mínimos cuadrados recursivos (RLS) (que tienen una extremada complejidad computacional, incluso las implementaciones más eficaces) o añadiendo ruido a las señales de entrada o procesándolas de forma no lineal (lo que puede llevar a artefactos audibles en la(s) señal(es) del altavoz).

Problemas similares aparecen en la cancelación de ruido multicanal, en la que el ruido recogido por un micrófono se reduce usando señales de micrófono adicionales como señales de referencia de ruido. Las señales de referencia se filtran y se sustraen de la señal de micrófono principal (retardada).

En la solicitud de patente europea número 1 052 838 se da a conocer un filtro adaptativo estéreo en el dominio de la frecuencia. Este filtro multicanal comprende dos filtros adaptativos (uno para cada canal) para filtrar las dos señales de entrada. Las señales filtradas se combinan por medio de un sumador y la señal combinada se suministra a una salida del filtro multicanal. En la actualización de los dos filtros adaptativos, se usan matrices de correlación cruzada y de autocorrelación inversas transformadas para mejorar el rendimiento. Esto mejora el comportamiento de convergencia sin influir mucho en la complejidad computacional en comparación con el uso de dos filtros adaptativos de un único canal.

El filtro multicanal conocido es relativamente complejo ya que hay que almacenar en memoria un número relativamente grande de coeficientes de filtro.

El artículo “Frequency-domain implementation of Griffiths-Jim adaptive beamformer”, de Yuan-Hwand Chen et al., páginas 3354-3366, vol. 91, número 6, Journal of the Acoustical Society of America, junio de 1992, da a conocer un filtro adaptativo multicanal que comprende una pluralidad de filtros con la misma longitud.

Un objeto de la invención es proporcionar un filtro multicanal en el que sólo hay que almacenar en memoria un número relativamente pequeño de coeficientes de filtro, al tiempo que presenta un comportamiento de convergencia que es comparable al filtro multicanal conocido. Este objeto se consigue en el filtro multicanal según la invención, comprendiendo dicho filtro multicanal S entradas para recibir S señales de entrada y al menos S filtros acoplados a las S entradas para filtrar las señales de entrada o señales auxiliares derivadas de las mismas, comprendiendo además el filtro multicanal un combinador de señales para combinar las señales filtradas en una señal de salida, siendo S el número de canales del filtro multicanal, comprendiendo el filtro multicanal un combinador de señales adicional acoplado entre al menos parte de las entradas y al menos parte de los filtros, estando dispuesto el combinador de señales adicional para combinar al menos parte de las señales de entrada en al menos una señal auxiliar, en el que al menos uno de los filtros tiene una longitud de filtro que es sustancialmente superior a las longitudes de filtro de los otros filtros. Los filtros adaptativos del filtro multicanal conocido tienen todos la misma longitud, es decir el mismo número de coeficientes. El filtro multicanal según la invención es asimétrico ya que no todos sus filtros tienen el mismo número de coeficientes. Los experimentos han mostrado que un filtro multicanal asimétrico de este tipo con varios filtros cortos (es decir que tiene un número relativamente pequeño de coeficientes) y varios filtros largos (es decir que tiene un número relativamente grande de coeficientes), filtros que funcionan al menos en parte sobre la(s) señal(es) auxiliar(es) (es decir las señales de entrada combinadas), puede conseguir un rendimiento que es comparable a los filtros multicanal conocidos al tiempo que presenta un número sustancialmente menor de coeficientes de filtro que es necesario almacenar en memoria.

En una realización del filtro multicanal según la invención, el combinador de señales adicional comprende un sumador para derivar la al menos una señal auxiliar a partir de las S señales de entrada. Un sumador proporciona una implementación sencilla pero eficaz del combinador de señales adicional. Se ha descubierto que un filtro multicanal asimétrico que comprende filtros con 128 coeficientes (que implementa un algoritmo multicanal de decorrelación completa) para todas las señales de entrada y un único filtro con 1024 coeficientes (que implementa el algoritmo multicanal de decorrelación completa para los 128 primeros coeficientes y un algoritmo mono o de un único canal para los 896 coeficientes restantes) para una señal auxiliar que es la suma de todas las señales de entrada tiene un rendimiento que es comparable al rendimiento del filtro multicanal conocido que comprende filtros con 1024 coeficientes para todas las señales de entrada.

En una realización del filtro multicanal según la invención, el combinador de señales adicional está dispuesto para derivar las señales auxiliares (y1..yS) a partir de las S señales de

entrada (x1..xS) según:

**(Ver fórmula)**

S. Al aplicar un filtro largo con una longitud L1 (que implementa un algoritmo (multicanal) de decorrelación sobre los L2 primeros coeficientes y un algoritmo de un único canal sobre los L1-L2 coeficientes restantes) a y1 y filtros cortos con una longitud L2 (que implementa el algoritmo de decorrelación) a y2..ys, se llega a un filtro multicanal asimétrico que combina un buen rendimiento con un bajo consumo de memoria.

En una realización adicional del filtro multicanal según la invención, S es igual a 2 y el combinador de señales adicional está dispuesto para derivar las señales auxiliares (y1,y2) a

partir de las señales de entrada (x1,x2) según:

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

El objeto y las características anteriores de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente...

1. Filtro (20) multicanal que comprende S entradas para recibir S señales de entrada (x1..xS) y al menos S filtros (14, 28) acoplados a las S entradas para filtrar las señales de entrada (x1..xS) o señales auxiliares (y1..yS) derivadas de las mismas, comprendiendo además el filtro

(20) multicanal un combinador (16) de señales para combinar las señales filtradas en una señal de salida (ê), siendo S el número de canales del filtro (20) multicanal, comprendiendo el filtro (20) multicanal un combinador (22) de señales adicional acoplado entre al menos parte de las entradas y al menos parte de los filtros (14, 28), estando dispuesto el combinador (22) de señales adicional para combinar al menos parte de las señales de entrada (x1..xS) en al menos una señal auxiliar (y1..yS), caracterizado porque al menos uno de los filtros (28) tiene una longitud de filtro que es superior a las longitudes de filtro de los otros filtros (14).

2. Filtro multicanal según la reivindicación 1, en el que el combinador (22) de señales adicional comprende un sumador

(22) para derivar la al menos una señal auxiliar (y1) a partir de las S señales de entrada (x1..xS).

3. Filtro multicanal según la reivindicación 2, en el que el combinador (22) de señales adicional está dispuesto para derivar las señales auxiliares (y1..yS) a partir de las S

señales de entrada (x1..xS) según:

**(Ver fórmula)**

4. Filtro multicanal según la reivindicación 1 ó 2, en el que S es igual a 2 y en el que el combinador (22) de señales adicional está dispuesto para derivar las señales auxiliares (y1, y2) a partir de las señales de entrada

(x1,x2) según:

5. Cancelador de eco acústico que comprende un filtro (20) multicanal según la reivindicación 1.

6. Cancelador de ruido que comprende un filtro (20) multicanal según la reivindicación 1.

**(Ver fórmula)**

5 7. Sistema de audio y/o vídeo controlado por voz que comprende un filtro (20) multicanal según la reivindicación 1.

8. Sistema de conferencias de audio y/o vídeo que comprende un cancelador de eco acústico con un filtro (20) multicanal según la reivindicación 1.

10 9. Procedimiento de filtrado multicanal, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

•combinar al menos parte de S señales de entrada (x1..xS) en al menos una señal auxiliar (y1..yS),

•filtrar las señales de entrada (x1..xS) y/o la al menos

15 una señal auxiliar (y1..yS) por medio de al menos S filtros (14, 28), en el que al menos uno de los filtros

(28) tiene una longitud de filtro que es sustancialmente superior a las longitudes de filtro de los otros filtros (14), •combinar las señales filtradas en una señal de salida (ê).