电视声学回声自抑制算法

    深入浅出WebRTCAEC（声学回声消除）,前言：近年来，音视频会议产品提升着工作协同的效率，在线教育产品突破着传统教育形式的种种限制，娱乐互动直播产品丰富着生活社交的多样性，背后都离不开音视频通信技术的优化与创新，其中音频信息内容传递的流畅性、完整性、可懂度直接决定着用户之间的沟通质量。自2011年WebRTC开源以来，无论是其技术架构，还是其中丰富的算法模块都是值得我们细细品味，音频方面熟知的3A算法（AGC:Automaticgaincontrol;ANS:Adaptivenoisesuppression;AEC:Acousticechocancellation）就是其中闪闪发光的明珠。本文章将结合实例解析WebRTCAEC的基本框架和基本原理，一起探索回声消除的基本原理，技术难点以及优化方向。回声的形成WebRTC架构中上下行音频信号处理流程，音频3A主要集中在上行的发送端对发送信号依次进行回声消除、降噪以及音量均衡（这里只讨论AEC的处理流程，如果是AECM的处理流程ANS会前置），AGC会作为压限器作用在接收端对即将播放的音频信号进行限幅。那么回声是怎么形成的呢？如图2所示，A、B两人在通信的过程中，我们有如下定义：x(n):远端参考信号，即A端订阅的B端音频流，通常作为参考信号；y(n):回声信号，即扬声器播放信号x。

    AEC声学回声，电话的扬声器的声音。电视声学回声自抑制算法

    非线性声学回声产生的原因非线性声学回声产生的原因，我一共列了两条原因。原因之一，声学器件的小型化与廉价化，这里所指的声学器件就是前面B里面提到的功率放大器和喇叭。为什么声学器件的小型化容易产生非线性的失真呢？这个需要从喇叭发声的基本原理说起，我们都知道声波的本质是一种物理振动，而喇叭发声的基本原理就是通过电流来驱动喇叭的振膜发生振动之后，这个振膜会带动周围的空气分子相应发生振动，这样就产生了声音。如果我们要发出一个大的声音的话，那么就需要在单位时间内用更多的电流去驱动更多的空气分子发生振动。假设有大小不同的两个喇叭，他们用同样的功率去驱动，对于大喇叭而言，由于它跟空气接触的面积要大一些，所以他在单位时间内能够带动更多的空气分子振动，所以它发出来的声音也会大一些。而小喇叭如果想发出跟大喇叭一样大的声音，就需要加大驱动功率，这样会带来一个问题：我们的功率放大器件会进入到一种饱和失真的状态，由此就会带来非线性的失真。这就是声学器件小型化容易产生非线性失真的一个主要的原因。这里廉价化比较好理解了，就不多说了。原因之二。就是声学结构设计的不合理。典型的一个实例就是声学系统的隔振设计不合理。

     深圳电视声学回声处理算法非线性声学回声消除的技术难点。

    一是恼人的异常音往往是比较轻微的，由于人工听音存在主观辨识性的问题，对于这类轻微的异常音疏于判断，但是终端客户可能不接受；二是在于产线测试环境嘈杂，普通的测试设备易受干扰，人耳对低阶次谐波的失真不敏感，所以在低阶的谐波失真导致的异音可能无法听出，但仪器有可能测出，从而导致误测，生产效率降低。要想准确检测出异常音，高性能的硬件采集和的软件算法缺一不可。指南测控的标准声学测试系统，通过规范的配备自研的高精度的测试传感器、高隔离度的环境环境、高灵敏度的GT-BT216C音频分析仪，辅以良好的减振结构设计，基于异常音包含大量的高次谐波失真成分这一基本原理，结合大量的生产测试经验和实验研究，形成了优于普通Rub&Buzz的独特的多达4种异常音检测指标，来检测异常音。下图TWS耳机中的右耳在播放低频成分较为明显的音乐或者声源时，人耳可以听出略微的异音感；左耳表现正常。通过指南测控的标准声学测试系统实际测试的结果，右耳喇叭播放时有略微异音，左耳喇叭听感正常。左右耳TWS组队声学测试，可以在喇叭播放特性的喇叭异常音测试步骤中看到，有异音的右耳的低频分量强度会变高，通过在指南GirantAudistic声学测试软件上测试异（常）音。

    非线性声学回声消除技术,非线性的声学回声消除问题，在实际声学系统里面非常普遍也非常棘手，到目前为止还没有特别有效的办法来解决。目前介绍非线性声学回声消除的公开文献也少之又少。如何处理非线性声学回声消除的，效果又如何？将从非线性声学回声消除产生的原因、研究现状、技术难点出发，详细介绍双耦合的声学回声消除算法以及实验检验结果。我要讲的内容是《非线性声学回声消除技术》，之所以选择这样的方向，主要是基于两个方面的原因：非线性的声学回声消除问题是一个困扰了行业很多年的技术难题，这个问题在实际的声学系统里非常普遍，同时又很棘手，到目前为止，还没有特别有效的办法。我猜测大家应该会对这个课题感兴趣。还有另外一个原因，我之前做过一些技术的调研，在现有公开的文献资料里，介绍非线性声学回声消除方面的资料非常少，我想借这样一个机会，介绍一些我们团队在这个领域的进展，希望能够对大家后续的研究有一些帮助，同时也想跟各位**做一下技术交流。我介绍的内容包括四个部分，个部分什么是非线性声学回声，它产生的原理、研究现状以及技术难点等问题；第二个部分重点介绍双耦合声学回声消除算法。

    非线性声学回声系统建模。

    而正是这两级客观存在的物理声学现象，造就了我们所讨论的内容。在远程会议系统的终端（本地），为了实现多人互动、多人拾音等目的，系统声音免不了被放大还原，而在诸如此类的放大系统中，为本地音箱能够听到远端声音，并能把本地拾音信号传送到远端而互通。众所周知，话筒在拾取到放大后的音箱信号后，再次回授、无限循环而产生反馈现象，而系统在均衡声场后，该现象其实是可以得到明显改观的。但话筒的拾音灵敏度是不是可以无限大呢？不是，在足够电平条件下，它始终会因拾取到具有相干性频率相位关系的输入信号而建立起回授。上述啸叫现象并不是本文重点，但它为我们讨论接下来的话题提供了一个前提，那就是（同一个声场环境中）话筒和音箱无论怎么摆都无法做到完全的隔离，更别说空间声场条件有限的小中型会议室了。在一套有扩声、有拾音的远程会议系统中，为了防止信号回授，我们通常会有意识地将远端输入信号不再路由给远端输出。然而无法抗拒的是，本地话筒因拾取到远端传送至本地扩声的信号，仍可将声音重新传送至远端。这也是一种回授，明显的远程回授现象可使得系统发生自激震荡。通过一个简易的远程音频传输示意图。能帮助我们更容易地理解声音信号是怎样的流向。

     双耦合声学回声消除算法的主要贡献体现在两个方面。河南声学回声交互

在构建滤波器模型的过程中结合了非线性声学回声的一些特性。电视声学回声自抑制算法

    底噪也就是本底噪声，一般指在电声系统中，除去有用的信号外的总噪声。底噪有来自于固有的电子、电磁噪音，也有确是功放电路或电源性能问题导致的。理论上底噪是无法去除的，当然只有当底噪大到影响听感的时候才是问题。很多时候可以提高信噪比把底噪给压低，这确实可以降低听音乐时噪声的影响。但是总之人们还是有带耳机不听音乐的时候，典型的如ANC耳机降噪工作的时候，此时显得尤为重要，近期几大品牌都因为ANC底噪问题造成过批量退货。为了准确的检测产品底噪，我们需要知道目前行业内耳机功放工作类型大概有以下两种：1、产品处于蓝牙播放状态时，功放IC有打开，输入端无任何音源，喇叭输出端有底噪信号输出。2、产品处于蓝牙播放状态时，IC会被系统静音，信号输入端需要给一个很小信号触发功放IC打开，喇叭输出端有底噪信号输出。总的来说，底噪时需要多种指标和技术手段来验证和管控。指南测控整个标准声学测试系统通过极高灵敏度的仪器和声学传感器，采用多种评估底噪能量值的方法，以及专门为底噪测试而设计的箱体及治具结构，测试软件逻辑等一体化的设计，可以准确快速的进行底噪测试。下图TWS耳机中的左耳，在喇叭播放空声源时，喇叭端有略微的电流声底噪。 电视声学回声自抑制算法

深圳鱼亮科技有限公司是一家有着雄厚实力背景、信誉可靠、励精图治、展望未来、有梦想有目标，有组织有体系的公司，坚持于带领员工在未来的道路上大放光明，携手共画蓝图，在广东省等地区的通信产品行业中积累了大批忠诚的客户粉丝源，也收获了良好的用户口碑，为公司的发展奠定的良好的行业基础，也希望未来公司能成为*****，努力为行业领域的发展奉献出自己的一份力量，我们相信精益求精的工作态度和不断的完善创新理念以及自强不息，斗志昂扬的的企业精神将**深圳鱼亮科技供应和您一起携手步入辉煌，共创佳绩，一直以来，公司贯彻执行科学管理、创新发展、诚实守信的方针，员工精诚努力，协同奋取，以品质、服务来赢得市场，我们一直在路上！