会议系统设计中使用AEC指南(下)

一、 用AEC设计系统

    一个成功的设计通常具有良好的Audia编程设计技能以及整体系统规划(包括话筒位置、扬声器位置、厅堂声学等等)。尽管像AudiaFlex这样的开放式架构的DSP有助于解决某些问题，但设计优秀、运行良好的系统应该考虑到所有的这些要素。

Audia的DSP规划指南：

    以下部分是适用于AEC2W卡的AudiaFlex平台规划指南。请参阅附录A.dap文件模板的屏幕截图(本文最后)。

    •话筒输入

    (1) 始终度量输入，不管它是不是一个AEC输入。

     (2) 在整个DSP链上保持统一的增益结构(从输入到输出)。

    (3) AEC输入的前端通常包含有RMS表(参考值为0dB)、参量均衡或滤波器以及电位器以防止过多的信号变化。 

图5 典型的AEC话筒输入及AEC进阶设置

    (4) 右键点击AEC按钮，可以进入AEC运算的进阶特性设置。(注意这些设置只针对当前通道，需要在所有输入通道上进行设置以获得一致的结果。)

    (5) 通过这个对话框可以在设置NLP参数时度量ERL、ERLE以及TER的值。

    下表总结了ERL值对系统性能的影响。

    •线路输入

    (1) 设置所有线路输入的增益，使它们在RMS表上的读数为0dB。

    (2) 辅助输入和编解码器的输入的前端会包括参量均衡和电平控制模块。 

图6 典型的线路输入部分

    注意：有些视频编解码器可能内置AEC功能。确保禁用编解码器内部的AEC以获得最佳性能。 

    •电话输入

    (1) 会议系统中的“远端”信号通常是通过电话线路或视频编解码器而来的。

    (2) 记住要在RMS表上监看你的输入信号，调整增益使它的读数为0dB。

    (3) 参量均衡有助于改善电话信号的不良音质，电位器可以防止从不同场所送来的电话信号的电平变化。 

图7 典型的电话输入部分

    注意：逻辑部分是一种用手动控制接收模块的连锁状态(HS)(打开或关闭连锁)的有效方法。

    •话筒静音

    (1) 在AudiaFlex内把AEC话筒输入信号静音，而不是直接关闭话筒。

    (2) 在AEC输入前静音(比如关闭话筒的开关)会影响到AEC运算的收敛速度，因为每当话筒打开时自适应滤波器都需要重新“培训”。

    以下是一个典型接点闭合的话筒内部静音设计。 

图8 典型的话筒静音

    •自动混音

    强烈建议在所有的AEC话筒输入中加入自动混音器，原因如下：

    (1) 自动的系统增益调整是建立在打开话筒的数量(NOM)上。

    (2) 通过关闭不使用的话筒来改善信噪比。

    (3) 关闭不使用的话筒以降低AEC运算的复杂性。

    (4) 如果不需要把本地语音扩声的话，自动混音的混合输出就足够了。

    (5) 如果本地语音需要扩声，我们建议在多扬声器区域里使用“N-1”设计的自动混音的直接输出。这会有效地优化系统增益而不产生反馈。 

图9 “N-1”设计中典型的静音+自动混音

    注意：自动混音输出中的RMS表是一个非常有用的工具，可以检测话筒是否打开/关闭。

    •电平控制

    (1) 输入电平改变的最佳位置是在自动混音之后，矩阵混音之前。

    (2) 如果电平控制是在自动混音之前，那么可能会影响到自适应阈值判断(ATS)，比如门限的打开/关闭。

    (3) 我们通常建议限制用户控制电平的范围，确保电平改变不会对AEC运算的性能造成影响。

    •矩阵混音

    在设置矩阵混音内的交叉点时，使用信号路径表示来检查路由是否正确。要标示信号路径，右键点击一条连接线，选择“固定信号标识符”—〉“普通”。把不需要再次传送回远端的信号发送到AEC参考信号，如：

    ◇ 电信输入端的远端信号；

    ◇ 视频编解码器的远端信号；

    ◇ 其他用于本地增强的辅助输入信号源。

    注意：仔细检查路由到AEC参考信号的信号，防止不必要的故障。

•扩声的输出电平控制

    (1) 扩声信号的电平控制需要与AEC参考信号的电平控制“同步”。

    (2) 任何扩声信号电平的改变要相应地反映到AEC参考信号上。

    下图表明了内部电平控制的位置。 

图十 输出电平控制选项

    为了更好地达到这个要求，可以使用一个同轴电平控制模块，来控制送到扬声器和AEC参考信号的电平。见下图： 

图11 控制AEC参考信号和扩声信号的典型的同轴电平控制模块

    •AEC参考信号

    (1) 为了获得最佳性能，RMS表上读取的AEC参考信号电平应该在-3dBu到+3dBu之间。

    (2) 我们通常建议不要在一次会话中静音或改变参考信号中的远端信号。

    (3) 这样做还会增加收敛时间，因为每次改变AEC参考信号时，自适应滤波器都需要重新收敛。

二、系统设计准则

    •话筒/扬声器位置

    要得到最佳的系统性能，就要尽量避免话筒和扬声器之间直接耦合。这一设计方针与典型安装中为了防止反馈而作的优化增益设计并无不同。通常所使用的天花板话筒，可能存在以下几个问题。

    ◇ 扬声器和话筒之间的声耦合条件是最差的。ERL值基本上都是正的，因为扬声器和话筒之间的声学回声损耗是最小的；

    ◇ 糟糕的反馈前增益；

    ◇ 如果话筒安装在接近空调通风口或灯管附近，那么拾音能力和信噪比就更加糟糕。

    •厅堂声学

    声学处理非常重要！无论你是否使用AEC，物理规律总是适用的。同样的，如果是在一个大混响或嘈杂的环境中，AEC系统并不能提高语音的可懂度。

    记住像地毯、吸音棉和书架具有良好的吸音能力，可以抑制至少能够减轻回声。另一方面，高反射率的表面(像玻璃、砖块)会发射发部分的声音信号，从而使混响超出AEC运算的尾长限制范围。

    每个安装都是独特的，因为每个系统都有自身的设置和调整。不过，对于绝大部分AEC系统安装来说，以下几个步骤能够获得良好的性能表现：

    1、关掉功放。

    2、调整话筒输入增益，当有人在讲话时它的RMS表读数大约为0dB。

    3、调整增益结构使整个系统具有统一的增益。这与我们前面推荐的在整个DSP链上都连接RMS表相适应。

    4、打电话进行测试，根据需要调整话筒电平。

    5、在对话框中检查ERL的预设值。用从大到小的冲击性音节测试AEC运算。

    6、在使用过程中，只做必须的轻微的电平改变，但不改变功放上的音量。

四、AEC系统的故障排除

    以下是简单故障的解决方法。如果你对系统有任何问题或需要帮助，不要犹豫，请立刻联系技术支持小组。

    1、残余的回声：

    •检查送到AEC参考信号的是否正确；

    •察看AEC参考信号，确保它在推荐的-3dBu到+3dBu范围内；

    •把NLP设置从轻度调整为中度。如果还有回声，那么就调整为重度。

    2、ERL值为正：

    •功放音量太大；

    •扬声器/话筒的位置不合适；

    •话筒的输入增益太大；

    •增益结构没有优化。

    3、自动混音没有正确的打开/关闭：

    •这种情况表明自适应阈值判断(ATS)工作不正常。确保讲话时所有话筒输入增益都为0dB；

    •电位器与话筒高输入增益的结合，会得到一个一致的信号，一直触发自动混音的门限。

附录——AEC会议系统模板

    AEC高级功能：

    与在参考信号的电平相比，同样信号在话筒输入上的ERL(回声返回损耗)是不同的。正数值表示输入端的信号比参考信号上更大。这通常说明功放电平太大或是话筒距离扬声器太近。在这种情况下收敛就有问题。ERL在0dB或以下能够获得更好的AEC性能。

    所有输入通道上的输入增益应该全部调整到0dB。

    电话返回通道的输入电平应该调整到0dB。

    使用逻辑位置手动调整连锁的打开/关闭。

    如果使用了按下讲话的话筒，需要在逻辑输入模块中进行静音控制。不要在话筒本身做静音。为了获得合适的收敛，必须一直保持有信号送到AEC。

    在这里调整个别的话筒电平。

    话筒电平的总体控制。

    默认配置并不提供本地话筒扩声。如果本地话筒需要扩声的话，将矩阵输入的1-12路送到输出3&4中。

    远端信号只送到AEC参考信号中(编解码器/电信)。

    同步电平控制用于同时控制扬声器和参考信号的电平。尽管有些系统的最佳设置可能有些差别，但通常当参考信号在-3dBu和+3dBu之间时，AEC的性能最佳。参考信号的电平太高或太低都会影响到AEC的正确性。房间内远端信号源(编解码器/电信)的音量调整必须同步反映到参考信号中，用于获得正确的收敛。在扬声器和参考信号通路上使用同步电平控制有助于此。如果正确的参考信号电平传送到房间中变得过太时，可以调整功放音量或是衰减输出模块。

    或者，所有的电平控制都用矩阵前电平控制来完成。这也提供了扬声器和AEC参考信号的同步控制。