浅谈回音消除技术

一、回声的基本概念
    在我们的日常生活中经常可以听见回声，但什么是回声？恐怕许多人就不知道了。通常来说，回声是指被声波反射返回或重复的声音或者是信号的反射使得它又返回到说话者，换句话说 : 您听到了您自己的说话。
    有些回声是我们需要的，它持续的时间很短并且电平很低，一般让人感觉比较自然，比如：房间里短时间的正常反射、电话机一侧的声音、回响 / 音乐回声等。那么有些回声是我们不需要的，那些延迟时间较长、电平过大的回声一般是不想要的，这种回声可能会引起反馈并严重影响说话人和听者。比如：声回声、电话回声或音频会议中的侧音等。在这里我们主要讨论远程通讯中产生的声回声消除问题。

二、为什么会产生声回声？
    如图 1 所示，房间 A 中的人说话的声音 ( 蓝色实线 ) 被麦克拾取经传输线路送到房间 B ，通过房间 B 的扩声系统放音，该声音又被房间 B 中的麦克拾取 ( 蓝色虚线 ) 经传输线路又传回房间 A ，也就是说房间 A 中的人从音箱里又听到了自己的声音；这就是我们所说的声回声。在多点视频会议系统中声回声会严重干扰会议的音频质量，甚至使会议无法正常举行。下面我们就讨论消除声回声的方法。

图 1 声回声产生示意图

三、如何消除声回声？
    消除声回声主要有以下几种方法：  
    1 、接收到远端音频信号时关闭本地麦克  
    · 半双工
    · 可能需要人去操作
    · 话有可能被切掉
    2 、接收到远端音频信号时自动抑制麦克音频
    · 半双工
    · 话可能被切掉
    · 检测错误可能会引起回声的爆发
    3 、回声消除器
    · 全双工
    · 透明
    上面所述的三种消除回声方法中前两种都不是理想的解决方法，只有第三种方法才是最佳的，那就是在系统中添加专业的回声消除器，下面我们就介绍一下使用回声消除器消除回声的原理。

图 2 回声产生消除原理示意图

四、回声消除的基本原理
    如图 2 所示，在房间 B 添加回声消除器，当回声消除器接收到房间 A 的音频信号 ( 蓝色实线 ) 时，回声消除电路中的数字采样器将该声音采样放到过滤模型中保存，然后再送到房间 B 中的扩声系统放音，房间 B 中的麦克失去 ( 拾取 ) 该声音后 ( 蓝色虚线 ) 后将之回送给回声消除器中的比较器和采样信号进行比较，如果一致就过滤到该声音，达到消除回声的目的。

    现在市场上有很多种回声消除设备，它们功能各异，性能差别很大，这里我们着重介绍美国 ClearOne 公司的分布式回声消除技术。

图 3 单路回声消除

五、分布式回声消除
    美国 ClearOne 公司是一家提供音频、视频和 WEB 会议产品的通讯公司，分布式回声消除是它独有的专利技术。 ClearOne 公司的分布式回声消除有别於单路回声消除，它在 XAP 系列产品的每一路麦克输入都内置了回声消除 器，可以更有效、更彻底地消除回声。分布式回声消除技术和单路回声消除技术的比较如下：
    图 3 显示了单路回声消除器是如何消除房间里的回声的。图中可以看出来自远端的音频信号被采样并作为回声消除的参考值，当麦克从扬声器拾取到来自远端的音频信号并传给回声消除器；回声消除器将这个音频信号与参考值进行比较，如果一致就消除它，这样就达到了消除回声的目的。
    图 4 显示的是 ClearOne 专有的分布式回声消除技术，这种技术是在每路麦克输入放置一个回声消除器，显著地改善了回声消除功能。

图 4 分布式回声消除

    图中可以看出，来自远端的音频信号被采样作为分布式回声消除器的参考值。当回声消除器检测到采样信号时，回声就被消除了。
    ClearOne 产品通过使用专有的分布式回声消除技术来挑战回声所带来的影响。不像老的系统所有的音源都使用一个单路回声消除器，分布式回声消除在每路麦克都放置一个回声消除器，在消除回声上更有效、更精确；而且可以更有效地跟踪房间环境的变化，保持最高级别的音质。
    分布式回声消除的优点：
    · 在多变的声音环境里更好地消除回声
    · 即插即用式回声消除
    · 快速收敛时间
    · 较好的全双工
    · 减少了噪音和抑制
    · 增强的增益
    · 对房间和音频电平的改变有较高适应能力
    分布式回声消除技术是在每路麦克输入放置一个回声消除器，而不是一个单路回声消除器覆盖整个房间。在一个八路麦克输入的房间，一个分布式回声消除系统有八个回声消除器。每一个回声消除器只有一个回声参考值；很明显，这样的分布式回声消除器比具有八个参考点的单回声消除器更容易消除回声。

来源： InfoAV China