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怎么处理动态进步回声与噪声消除功能?

移动手持终端、无线网络、免提设备及其它移动通信系统的语音质量是建立消费者偏好的关键因素。回声和噪声是无线通信固有的毛病。我们需要信号处理技术

移动手持终端、无线网络、免提设备及其它移动通讯体系的语音质量是树立顾客偏好的关键要素。回声和噪声是无线通讯固有的缺点。咱们需求信号处理技能来处理语音质量问题,保证供给能被商场承受的高质量音频输出。传统办法是在近端或传输途径上选用独立的回声和噪声消除模块,这种办法在周边条件不变的情况下表现出色,但假如周围环境产生了改动,如呈现开门或较大的噪声,那么音频体系会很难习惯改动,且音频功能也会下降。

新办规律集回声消除、噪声按捺及其它音响增强技能于一体,可以根据环境改动更快地动态调理体系参数。在大多数情况下,顾客还没发现音质呈现问题之前,咱们就能完结调理。相同,这种新办法完成了更高的集成度,能处理较大的噪声和回声问题,然后可以完成听起来十分天然的全双工语音通话。

回声和噪声消除技能的巨大进步来得十分及时,由于美国许多州都拟定了相关法规,全面或部分地制止驾驭人员在驾车时手握移动电话通话。欧洲大多数国家及全球许多其它国家也都现已有了相关的法规。上述法规的呈现,进一步进步了免提技能的需求,并要求能在轿车内部环境中有用消除噪声及回声,这也是免提体系的最大规划应战地点。规划人员需求简略易用的软硬件,以便可以为免提音频产品供给与传统手持产品相同的音质,这样才干满意用户的需求。

无线通讯中的回声来历

无线体系中的回声有两大来历:电气回声和声学回声。假如规划方案欠安,导致扬声器信号直接耦合到扩音器信号,那么就会呈现电气回声。这一问题的最佳处理方案便是做好规划作业。

对咱们提出更严峻应战的问题在于声学回声。假如扩大后的扬声器信号经过扩音器产生回声,那么就会呈现声学回声。消除这种回声适当困难,咱们有必要考虑到多个要素。扩大后的扬声器声响会在不同时刻在多个通道上反射。这种直接的回声显着滞后于原始信号,这是由于声响在空气中的传播速度仅为300米/秒,并且由于机械振动加大了复杂性,回声反射也会失真。

半双工沟通技能

图1:半双工处理方案

处理回声问题的最根本办法便是在检测到远端语音时禁用近端语音通道,这虽然能消除声学回声,但每次只答应一个人说话。举例来说,就传统的对讲机而言,按下通话按钮,就不能听到其它在线人说的话了,因而双向无线电通话规矩中要求说话人讲完话时有必要清晰表明“结束”。后来又有新技能用语音活动检测器 (VAD) 替代了通话按钮,它能在检测到远端语音时主动开/关近端语音通道。在移动通讯初期阶段,咱们尚能承受这种有局限性的技能,但随着用户逐步习惯于全双工有线通话,他们往后不再承受这种限制性的单向通话技能。由于全双工有线通话技能使他们可以随意沟通,表达主意,赞同或不赞同对方的观念,随时中止,不必忧虑扩音器忽然不能运用。

图2:传统回声消除技能

下 面咱们将叙述为什么简直一切手机、免提设备以及带扩音器的电话均供给某种回声消除技能。现在,简直一切设备都经过监控远端信号,然后从接纳信号中去除远端信号这一根本办法来消除回声。假如回声量已知且坚持不变,那么上述办法就很简单完成回声消除。但实际上回声起伏及时刻取决于无线设备运用的环境,而这一环境常常会产生改动,为此传统回声消除技能需求继续监控近端及远端信号。声学回声消除器算法用近端扬声器的参阅信号来预算回声通道,并从近端扩音器信号中去除回声。

自习惯滤波器的规划与调理是回声消除功能的决定性要素。滤波器一般运用音频信号已知的特性来核算回声估值,并就此调理滤波器的参数,以尽或许减小差错。咱们一般用归一化最小均方 (NLMS) 算法来更新滤波器系数,以此来消除回声。该算法可最小化消除器的均方差错,该差错为剩余回声。自习惯一般根据信号功率加以归一,以独立于信号电平。

咱们在大多数情况下都能以满足的精确度进行上述核算,以下降可感觉到的回声。问题在于,算法能否发挥作用,取决于扬声器与扩音器之间的回声途径的稳定性。只需电话邻近呈现阻止声响传递的物体(比方说把手里的电话放到桌面上,接触键区,把纸张盖在扬声器上),或当扩音器到扬声器的间隔变化时(带线话筒放回原位),回声途径就会产生改动。当途径改动时,算法就要根据新的回声途径进行调整,这就会呈现推迟。在自习惯推迟进程中,回声就会在近端信号途径上传输。

在规划回声消除器时,了解这种器材的作业环境十分重要。扩音器与扬声器是否处于固定方位?方位变化是否会对正常作业产生影响?器材作业环境答应的最长回声途径是多少?估计噪声有多大?噪声是否会产生改动(比如在轿车环境中)?设备音量应有多大?扬声器与扩音器间的回声回来损耗多大?近端通话人的说话音量与扩音器端的回声比较应有多大?只要答复了上述问题,才干规划出可根据已知环境进行调整的最佳传统回声消除器。不过,当环境改动时,滤波器系数还在习惯新的回声通道,咱们就现已听到回声了。根据初始参数设置的不同,习惯进程需求 5 到 10 秒的时刻。

除了回声影响近端信号质量的问题外,背景噪声也会形成不良影响。针对这一问题的处理方案便是选用噪声消除器。典型的噪声消除器独立于回声消除器作业,任何搅扰问题都可忽略不计。与回声消除器不同,噪声消除器没有参阅信号作为根据。它有必要对噪声进行估测,并将其从扬声器信号中消除,要么就只能估测语音。不管怎么说,上述两种情况下都应瞄准噪声,以尽或许进步功能。结合运用噪声消除器与 AEC 的操控信号,咱们能完成更精确的语音活动检测环境,进步整合作用。假如没有上述相互作用,体系或许会把语音信号当作噪声而误消除。

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