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会议系统设计中使用AEC指南(连载)

2010-12-08 本刊编辑 依马狮视听网


目标

    本应用指南阐述了声学回声消除(AEC)的基本概念,随后论述了一些设计准则。最后一节则侧重于AEC系统的简单故障判断和排除以及系统优化。本文档将会提供有用的信息,使系统设计师和安装者们能够优化AEC设计,从而得到最好的性能。

AEC的基本原理

    声学回声:

    在一个远程会议中,在话筒和扬声器之间因为声耦合而产生的反射信号。“远端”的信号在“近端”由扬声器放大并增强。这个信号在被话筒拾取并传回远端之前会在墙壁、天花板、地板和人身上进行多次反射。 

会议系统设计中使用AEC指南(连载)

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会议系统设计中使用AEC指南(连载)

    上下图显示了声学回声的概念。

    声学回声路径:

    产生回声的声波反射路径。见图1。

    AEC运算:通过持续跟踪扬声器和话筒之间声学回声路径的变化,AEC运算可以消除回声。

    回声消除过程:

    1、一开始,由一个自适应的滤波器发出AEC参考信号;

    2、在测试过程中不断调整自适应滤波器的参数;

    3、得到的滤波器信号成为一个声学回声路径的模型,进行180度反相;

    4、当经过滤波器的信号和输入到AEC的话筒信号叠加时,通过相位抵消就能消除回声;

    5、再用非线性处理消除可能存在的回声;

    6、最后,用降噪处理消除静态背景噪声。

    为什么声学回声消除会这么复杂?

    ● 话筒所拾取的声学回声信号与AEC参数不一致。它是经过放大后在一个未知声场中重放的,因此声波反射改变了这个信号。

    ● 自适应滤波器必须执行声学回声路径“系统识别”,也称之为“滤波器培训”。这是一个把信号180度反相以抵消话筒拾取到远端信号的建模过程。自适应滤波器设计是AEC中最复杂的部分。

    ● 最后,房间的声学环境是不断变化的(无线话筒的移动,房间内人员的变化等等),AEC运算需要适应这些改变。

    AEC参考信号:

    AEC参考信号是为了防止回声而需要被消除的信号。换句话来说,它是你不需要再次传输回去的远端信号(经过编解码器和传输),其中也包括像DVD或CD播放器这样的本地信号源。

    对于图2,AEC参考信号建立了需要在话筒输入通道上消除的信号模型。根据这个模型,建立并不断更新滤波器。

    宽频回声消除:

    当AEC运算在处理20-20KHz声音时,AEC2W卡成为一个宽频回声消除器,尤其是在双向对讲的场合。

    宽频AEC运算需要非常大的DSP资源,这就是为什么每块AEC2W卡都需要安装一个专门的DSP芯片的原因。

    注意,连接到Biamp系统产品的每个通道上都能进行回声消除的处理。这一技术使所有话筒相对独立,从而使每个话筒通道都能达到最佳效果。AEC2W卡并不共享DSP处理能力,所以AEC不会占用正常的AudiaFlex的DSP资源。 

会议系统设计中使用AEC指南(连载)

    尾长:

    这是指AEC运算所能消除的最大的回声时间。AEC2W运算的尾长为128毫秒。

    图4说明了AEC运算进行回声消除的范围。 

    • 蓝色区域表示回声消除的作用范围;

    • 灰色区域(在本底噪声级以下)表示被认为是环境噪声的信号,因此不需要进行回声消除。

    收敛速度/收敛失败:

    收敛指的是AEC运算中自适应处理过程。收敛速度代表了AEC运算对房间以及声波反射路径改变的建模速度。收敛失败指的是AEC运算不能跟踪声学回声路径的改变,于是在远端就能够听到回声。 [Page]

    当一种运算有效地改变自适应滤波器的参数,当回声被消除时,我们就说它“收敛”了。

    残余回声:

    没有被AEC运算移除的残余的声学回声信号。

    降噪:

    从AEC输入信号中自动移除静态的背景噪声(如空调、投影机风扇等)。降噪是一个很有用的工具,能够提高从远端传回的声音质量。

    双向对讲:

    这种情况下,线路两端都有人讲话。这是AEC遇到的最困难的情况。

    远端:

    AEC运算不做处理的那一边。

    近端:

    消除器设计并做处理的那一边。注意当AEC在近端起作用时,只有远端才受益于声学回声消除。对于一个完整的会议解决方案来说,这解释了为什么需要在两端都配置AEC系统的原因。

    回声返回损耗(ERL):

    AEC参数和话筒之间声学回声损耗的数量(单位:dB)。为了获得最佳性能,它通常为负值,代表回声量的降低。

    回声返回损耗增益(ERLE):

    由AEC运算所降低的回声量(单位:dB)。

    总回声消除(TER):

    ERL和ERLE之和,代表了由于厅堂声学(ERL)以及AEC算法和非线性处理(ERLE)共同消除的回声总量。

    非线性处理(NLP):

    NLP是一个复杂的用于抑制AEC算法没有消除的其它回声的消除技术。通常所使用的NLP设置有三种:轻度(默认设置)、中度、重度。

    (未完 下期待续)

AEC指南

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