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杭州艾力特音频技术有限公司

工程项目中的音频设备如何消除回声啸叫

发布时间:2015-01-01

在2014年北京安博会上有不少的音频商家参展,聚集了苏州科达科技、杭州艾力特音频、天津天地伟业数码科技、北京快鱼科技等上百家企业。中华音频网通过走访企业以及和音频工程商、采购商的沟通交流发现,目前很多需求方对于音频设备回声消除的概念并不是很清楚,导致了工程项目在应用设备的时候出现回声甚至啸叫的问题,影响项目的整体形象和效果。那么,音频设备消除回声噪音究竟是什么原理呢?

首先我们来看声学回声的概念,是指扬声器播放出来的声音被麦克风拾取后发回远端,使远端谈话者能听到自己的声音。通常来说,回声包括声学回声和线路回声。声学回声又分为直接回声和间接回声——直接回声是指扬声器播放出来的声音未经任何反射直接进入麦克风,这种回声延迟最短;间接回声是指扬声器播放的声音经不同的路径一次或多次反射后进入麦克风所产生的回声集合。它们与远端说话者的语音能量、扬声器与话筒之间的距离、角度、扬声器的播放音量以及话筒的拾取灵敏度等因素相关;

下面通过简单的图例说明来解释回声产生的主要原因:

1、由于空间声学反射产生的声学回声:


工程项目中的音频设备如何消除回声啸叫



图中的男子说话,语音信号(speech1)传到女士所在的房间,由于空间的反射,形成回音speech1(Echo)重新从麦克风输入,同时叠加了女士 的语音信号(speech2)。此时男子将会听到女士的声音叠加了自己的声音,影响了正常的通话。如果女士所在房间应用回声抵消模块,可以抵消掉男子的回声,让男子只听到女士的声音。

2、由于2-4线转换引入的线路回声:

工程项目中的音频设备如何消除回声啸叫


在ADSL Modem和交换机上都存在2-4线转换的电路,由于电路存在不匹配的问题,会有一部分的信号被反馈回来,形成了回声。如果在交换机侧不加回声抵消功能,打电话的人就会自己听到自己的声音。

不管产生的原因如何,对语音通讯终端或者语音中继交换机需要做的事情都一样:在发送时,把不需要的回声从语音流中间去掉。

下面通过拾音器的例子来看看声音拾取的基本原理以及什么样的方式对于回声消除最有效。下图是一般厂家拾音器的工作接线图,拾音器连接3根引线,分别是电源、音频和公共地线。声音主要是由拾音器通过音频线传输到音频设备上进行拾取,接着音频设备直接将声音传达到功放喇叭播放,我们就听到声音了。但这样的方式对于声音的处理是单方向的,双向通话时往往会引起回声。如果对话双方都产生了回声,那就会导致啸叫。

工程项目中的音频设备如何消除回声啸叫


我们选取了目前国内回声抑制做的比较好的厂家作为例子讲解——艾力特音频的OS-300回声消除拾音器。通过下图对比可以看出,OS-300在拾取本地声音的同时,也对本地喇叭播放的声音进行了采样,进而从本地拾取的声音信号中去除喇叭里播放的声音信号。这样传输到远端的声音将只有本地讲话人的声音,远端人员也不会听到自己的回声。因其内部的非线性回声消除算法,不仅能有效消除语音对讲中的回声;更能保证较好的双向通话效果。加上自动噪声电平平衡功能,能有效的抑制房间环境噪声和系统噪声,提高音频信号的清晰度,所以相对市面上普通厂家来说,OS-300拾音效果及回声处理效果得到了大大的提升。

工程项目中的音频设备如何消除回声啸叫




目前基于DSP的回声消除算法已经比较成熟,市场上也有一批专门的算法/芯片公司能够对外提供已经优化好的基于DSP的软件回声消除模块:如加拿大 Octastic Semiconductor、瑞典GIPS、美国Adaptive Digital、Conatus、Spririt、国内的杭州艾力特音频、深圳好会通音频等等。其中国外性能较好的有Octastic、Conatus、和Spririt这三家,而国内比较好的是艾力特音频的回声消除模块,有超强回声抑制能力,最大可达60dB。

此外,对很多应用拾音器的厂家和工程商来说,拾音降噪也是经常遇到的问题。有来自环境的噪音、其他电器的电磁干扰,或者是拾音器本身存在的质量问题,都会产生一定程度上的噪音。那么拾音器降噪应该如何解决呢?

通常需要解决两方面的问题,一是减少来自电路自身的噪音,二是降低来自环境噪声的干扰。电路自身的噪声比较容易解决,环境噪声问题更为复杂难于解决。低水平的环境噪声可以通过噪声的自动监测并进行抑制,这个技术能抑制部分环境噪声。但在公路等强噪声环境下,要达到更高要求还必须进一步采用DSP噪声抑制手段。