回音消除技术(2)AEC简介。

于用平台来拘禁,可以管回声消除分为两怪类:

AEC是指Acoustic Echo
Canceller,即声学回声消除。主要分为两坏类:冲DSP等实时平台的回音消除技术及因Windows等非实时平台的回响消除技术
而其中AE是啥呢?

    (1).
基于DSP等实时平台的回响消除技术

Acoustic Echo(AE)

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Acoustic Echo

打已经达成图可以看到,声学回声指设备的均等有声音信号回馈到平设备的耳机,分为直接回声和间接回声。

  • 直白回声

直接回声指扬声器的响声未经任何反射直接入麦克风,这种 回声延迟最差。

  • 间接回声

间接回声是赖扬声器播放的鸣响通过不同之路径一次或数反光后上麦克风所发出的回声集合,
彼根本特色是回声路径冲激响应变化范围很,变化快,冲激响应持续时间长,一般以50~300ms。
及时叫自适应建模滤波器的阶数很高,因而成为语音通信系统回声的重要性难题。

    (2).
基于Windows等非实时平台的回响消除技术

基于Windows平台的回声消除技术

Windows平台是一个非实时之平台,音频的采和播发对回声消除算法而言,也是匪实时的。和DSP平台不雷同,DSP平台可以直接决定AD/DA芯片的征集播放,获得实时的音频流(不存并问题).
但是Windows平台下,应用程序很不便在脚直接决定声卡的收集播放,获得的长短实时的音频流,从而带动了集和播放音频流的共同问题

貌似的拍卖思路:

每当相似的VoIP软件被,接收对方的动静并传到声卡中播放是以一个线程中开展的,而采访本地的鸣响并传递到对方又是以另外一个线程中展开的,而声学回声消除算法在针对征集到之响动进行回声消除的而,还需要播放线程中之数作为参照,而而同这点儿个线程中的数额是异常主要之,因为有些有些有把未同步,声学回声消除算法中的由适应滤波器就见面散开,不但消除不了回信,还会损坏原有采集到之鸣响,使声音难以分辨。

两者的技术难度和重要性是不相同的。

References:

All You Wanted to Know About Acoustic Echo Cancellation
Author: Puneet Gupta and Anil Kumar, Video Communications Team, Ittiam
Systems
http://blog.51cto.com/silversand/166101

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参考文献

 

其三、基于DSP平台的回声消除技术

回音消除技术传统的应用领域是各种嵌入式设备,包括各种电信网络设施及终极设备。比如交换机,网关等网络设施;
移动电话,视频会等终端。现代报导产品中间大量行使了回声消除技术,包括以我们看博的(比如手机)和看不到的终端产品(比如交换机)。这些嵌入式设备的共同点就是是个别以了适配型号的DSP芯片作为回声消除载体。

 

一个可行之回音消除算法需要不断的当同样粒DSP芯片上运行,会碰到以下难点:实时性和高效性,因为DSP芯片资源少。

虽说于二十世纪七十年代DSP应用以来,日新月异的硬件芯片技术如果许多沉睡在教材上之信号处理理论算法大规模使用,但回声消除算法需要的资源要大得惊人。以视频会系统为条例,大规模的会议室可以起过512ms的回信,要解除这么长延时的复信,即使按8k赫兹采样率计算,自适应滤波器W(n)的长都见面及4096独点,这样一边要分外可怜之囤积空间来储存W(n),另一方面,W(n)的换代得之计算量也会见成倍增长,同时,W(n)的毁灭难度啊以加大,传统从适应滤波器的频率就是杀不便保证了。对于电信设备遭遇之动,虽然回声消除不需要这样长之延时,而交换机等配备的资金以及效率就是生命,所有的拍卖算法都是遵照里程还是按照线计算的,对算法的优化效率提出了随便界限的要求。相对而言,只有像车满载不提这种利用对效率要求无那么高,因为车内空中稍加,回音延时有限,又非要求多程以。

 

习俗的回音消除技术是自国外二十世纪七十年代的前期算法发展而来,这类似技术的动直相当昂贵,提供电信级回声消除硬件应用(包括芯片或配备)的厂家还是海外的。对于活动网用户来说,语音品质一直是她们最为关切的议题,对电信业者来说,语音也按照是他们太能赚取之服务项目,因此语音的为人是不容妥协的。为了满足今日及未来底网路需求,回声消除技术的挑战正在于如何有效地回落资金并不止改进语音品质。

 

到头来法级的DSP软件解决方案,也是化解嵌入式设备回音问题之等同种途径,对用户也发早晚之油滑,用户只有需要将回声消除模块并到好的DSP软件被,再略调整几独相关参数,就可知达成较好的回声消除效果。

 

时下基于DSP的回响消除算法就比成熟,市场上啊生同一批判专门的算法/芯片企业会对外提供已优化好之因DSP的软件回声消除模块:如俄罗斯的Spririt
DSP、加拿大的Octastic Semiconductor、瑞典之GIPS、国内的松西科技Sosea
Technologies、美国的Adaptive Digital、GAO
Research、以及英国之CSR等。另外美国底Fortemedia、Acoustic
Technologies和日本的OKI等啊得提供专用的回响消除DSP芯片。其中性能于好的有Octastic、Sosea、和Spririt这三贱,Octastic可以提供由专用芯片、板卡到DSP算法的整体方案,而Sosea和Spririt的回音消除效果还好。

 

季、基于Windows平台的回响消除技术

回音消除技术时的应用领域是基于Windows平台的各种VoIP应用,比如软件视频会,VoIP软件电话等。当回声消除算法应用及Windows平台,相对于人情的DSP平台,既带来优势,也拉动了新的难关。高效性在Windows平台已经休是题材,现在之pc机,拥有丰富的cpu资源及海量的内存资源,再繁杂的回音消除算法都得运作自如。但是,新增加的难为比带来的裨益要多。

 

第一,Windows平台是一个非实时之阳台,音频的募集与播音对回声消除算法而言,也是无实时的。与DSP平台不相同,DSP平台可以一直控制AD/DA芯片的搜集播放,获得实时的音频流(不有并问题),但是Windows平台下,应用程序很不便在脚直接决定声卡的采播放,获得的是是非非实时的音频流,从而带动了征集与播放音频流的齐问题。

 

实际上利用时,传为回声消除算法的片独音响信号(采集的回信信号ne和广播的参照信号fe),必须同步得杀的好。就是说,本地接收至远端语音信号后,要把欠语音数据传为回声消除算法做参考,这是一个算法需要的输入信号;然后又招为声卡,声卡播放后经回音路径,此时地面再采集并传被回声消除算法,这是算法需要的其余一个输入信号。这里的协同是据:两单信号虽然在延时,但此延时须稳定,在常先后上如保全连贯,不能够一个信号多来几只帧,另一个信号少来几个帧。如果污染被回声消除算法的有数独信号同步不足够好,即有限个信号发生帧错位,就从未道开展消除了。因为这系统会化了非因果系统,比如希望信号接收了,参考信号还没有来,时间上且并未报关系,肯定是不曾辙消除的。

 

实质上情形是,在一般的VoIP软件中,接收对方的话音信号并传声卡中播放是于一个线程中进行的,而采访本地的口音信号并传递给对方而是于另一个线程中开展的,而声学回声消除算法在针对采集到之口音信号进行回声消除的而,还用播放线程中之话音数据作为参照,所以只要联手这点儿独线程中的多寡是充分关键之,因为微微小有头未同步,声学回声消除算法中的于适应滤波器就见面分散,不但消除无了回信,还会坏原有采集到之话音信号,使声音难以鉴别。另外,pc机器的声卡种类层出不穷,各种各样的声卡特性进一步加剧了共问题之繁杂。所以,同步跟声卡等问题对回声消除算法的其中特性提出了重新多苛刻的要求。

 

由点分析来拘禁,由于Windows平台的非实时性,基于Windows平台的回响消除技术比DSP平台要麻烦得多。

 

每当PC平台语音通讯领域,目前公认音质做得较好的国外软件是Skype,记得几年前Skype一直是于于是瑞典一律贱被GIPS(Global
IP
Sound)公司的口音引擎技术。GIPS是无比早与PC平台语音通讯领域的厂商之一,在拖欠领域拥有一定的权威性,其利害攸关优势表现于对IP网络的延时、抖动和丢包等拍卖比较好,基于Windows平台的回音消除也开得科学,不过最近之初本子Skype上已经看不到GIPS的表明了,据说是以Skype自己研发了扳平仿照新的再好之口音引擎的来头。

 

即大家接触最多的施用了GIPS语音引擎技术的简报软件就是腾讯QQ了,其最佳语音的效力大评价都还不易。另外微软经长年累月的研发,其行版本的MSN语音,特别是回音消除效果呢来了抵押的提升,目前网上评论为还不易。其他还有一部分规范厂商也对外提供带有回音消除功能的话音引擎,如俄罗斯之Spirit
DSP、美国之GH Innovation和国内的松西科技(Sosea
Technologies)以及赛声科技(SoftAcoustic)等等。

 

为更加询问当前PC
Windows平台回音消除技术之业界水平,笔者对各家的回信消除技术做一个缕的横向对比测试(所有测试都是免提状态)

 

测试项目

 

 

Skype

 

MSN

 

QQ

 

Sosea

 

Spirit

 

Speex

 

SoftAcoustic

 

GH I

 

笔记本免提模式,外接麦克风和音箱应用模式的适应性

 

两种模式都无回音

 

笔记本免提模式有时一直有较小回音

 

笔记本免提模式偶尔有较小回音

 

两种模式都无回音

 

笔记本免提模式有时一直有较小回音

 

两种模式都有一直较小回音

 

两种模式有时都会出现较大回音

 

笔记本免提模式一直有很小回音

 

 
单方讲话效果

 

无回音,效果很好

 

基本无回音,效果好

 

基本无回音,效果好

 

无回音,效果很好

 

基本无回音,效果好

 

一直有较小回音,效果差

 

有时有很大回音,效果差

 

基本无回音,效果好

 

 
双方同时讲话效果

 

双方交流流畅无回音,对方声音偶尔有轻微断续

 

双方交流流畅,但对方声音中会夹杂着轻微回音

 

双方交流流畅,但对方声音中会夹杂着一些回音

 

双方交流流畅无回音,对方声音偶尔有轻微断续

 

双方交流流畅,但对方声音中间会夹杂着一些回音

 

双方交流比较流畅,但一直听到一个较小的回音

 

双方交流不流畅,对方声音经常会断续

 

双方交流无回音,但对方声音很小很难听清楚

 

 
麦克风和扬声器相对的位置改变等

 

收敛比较快,基本没有回音出现。

 

收敛比较快,基本没有回音出现。

 

收敛比较快,基本没有回音出现。

 

收敛比较快,基本没有回音出现。

 

收敛比较快,基本没有回音出现。

 

收敛速度慢,有好几句回音

 

收敛速度慢,有好几句回音

 

收敛比较快,基本没有回音出现。

 

 
CPU重载(CPU负载达到100%)时效果

 

XP和Vista下声音都流畅,基本不会出现回音和声音断续现象

 

XP和Vista下声音都流畅,基本不会出现回音和声音断续现象

 

XP下声音流畅,基本不会出现回音;Vista下声音断续,偶尔会出现回音

 

XP和Vista下声音都流畅,基本不会出现回音和声音断续现象

 

XP下声音流畅,基本不会出现回音;Vista下声音断续,偶尔会出现回音

 

此项未测

 

XP下声音流畅,基本不会出现回音;Vista下声音断续,偶尔会出现回音

 

XP下声音流畅,基本不会出现回音;Vista下不加负载声音都是断续的

 

 
PC和声卡适应性

 

稳定,基本都能消除回音

 

稳定,基本都能消除回音

 

比较稳定,偶尔有些笔记本免提时有回音

 

稳定,基本都能消除回音

 

稳定,基本都能消除回音

 

不稳定,有时无法消除回音

 

不稳定,经常无法消除回音

 

稳定,基本都能消除回音

 

 
噪声抑制
 
 

 

噪声抑制效果弱

 

噪声抑制效果一般

 

噪声抑制效果弱

 

噪声抑制效果强

 

噪声抑制效果一般

 

噪声抑制效果强

 

噪声抑制效果强

 

噪声抑制效果强

 

自动硬件增益控制和免提时能达到的最大播放音量

 

支持,音量较大

 

支持,音量较小

 

支持,音量适中

 

支持,音量适中

 

支持,音量较小

 

不支持

 

支持,音量较小

 

支持,音量非常小

 

 
整体效果评价(0-10分评分)

 

很好,基本没有回音,双方交流很顺畅,9分

 

较好,有的笔记本免提时偶尔有回音且音量较小,双方交流比较顺畅,7.5分

 

较好,有的笔记本免提时偶尔有回音,双方交流顺畅,8分

 

很好,基本没有回音,音量比skype略小,双方交流很顺畅, 8.5分

 

较好,有的笔记本免提效果稍差且音量比较小,vista效果稍差,7分

 

不好,一直有个较小的残余回音,双方交流困难,3分

 

不好,经常有完整的回音,感觉不稳定,双方交流比较困难,5分

 

一般,没有回音,但是音量太小,双方交流困难,且VISTA下声音断续,5.5分

 

测试项目

 

 

Skype

 

MSN

 

QQ

 

Sosea
Spirit

 

Speex

 

SoftAcoustic

 

GH I

 

 

可观看,Skype、 Sosea以及 QQ(GIPS)的作用最好好, MSN和Spirit的职能还对,而GH
Innovation、Soft Acoustic效果一般,Speex的功效较差。

  

五、总结

回音消除已经变为语音通讯中提供全双工音频的专业措施。声学回声消除是经过解除或者移除本地话筒中捡到之远端的板信号来遮远端语音信号回传的平等栽处理方法。这种节奏的移除都是经数字信号处理来好的。回声消除技术是数字信号处理的突出以之一。

 


原文链接: http://silversand.blog.51cto.com/820613/166101

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