声学回声基本参数
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声学回声企业商机

    他的是线性回声传递函数。基于这样的数学假设,我们收到的信号y就可以表示成发射的信号x分别跟这样两个传递函数进行卷积之后的结果。接下来我们对这个模型进行了适当的简化,简化主要是基于数学分解,我们假设非线性的传递函数,可以分解成线性跟非线性这样两个系统函数的组合形式,就会得到中间的方程。接下来对中间的方程进行变量替换,就得到这个表达式,这个表达式它的物理意义很清晰,我们从可以看到,整个回声路径是可以表示成线性回声路径跟非线性回声路径二者之和的形式,这是它的物理意义。2.双耦合自适应滤波器,基于这样一个数学模型,接下来我们就构建了一种新的滤波器结构,称之为双耦合自适应滤波器。这个滤波器跟传统线性的自适应滤波器相比,主要有两个方面的不同,个不同是传统的线性滤波器只有一个学习单元,而我们的这个滤波器有两个学习单元,分别是这里的线性回声路径滤波器,我们用Wl来表示。还有非线性的回声路径滤波器,我们用Wn来表示。第二个不同就是,我们在这两个滤波器之间还加入了一个耦合因子,这个耦合因子目的就是为了协同二者更好的工作,让二者能够发挥出比较大的效能,甚至能够起到1+1>2的效果。

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    而在模拟音频大举转向数字音频、网络音频的,网络信号的延迟也为音频领域赋予了新的现象,尤其应用在远程会议这样的音频传输系统当中,它能将一次次回授剥离成一次次听似回声的现象,这就是网络音频回声。通常由A地发出的声源A在几乎不经过延迟处理的本地系统中,通过A地音箱扩声;而其经过网络终端编码送向远端时,除了考虑A地的上传时间X,还得考虑B地的下载时间Y。在这样一个架构在Internet网络传输环境中的声音,其到达B地扩声音箱出来的信号则是A+X+Y。经B地本地话筒拾取后的该信号,再由B地的上传网速(时间)Z、A地的下载时间W传送回A地扩声音箱,其表现出的信号则会出现一次A信号,及一次赋予了(X+Y+Z+W)时间的A信号。假设A地—B地传输时间总和为200ms,B地—A地传输时间总和为200ms,则信号的一去一回,体现在A扩声音箱中至少会存在A和A+400ms的信号,若反馈信号电平足够强,则再被话筒拾取,这将不止产生一次的回声,而是多次规律的回声现象。AEC即AcousticEchoCancellation(声音回声消除)技术简称。该技术的出现旨在消除这种因远程网络会议所带来的回授现象,以遏制次回声产生所需的必要条件来遏制多次回声的出现。

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    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。喇叭发声单元跟麦克接收单元之间,通常是需要做隔振处理的,如果没有隔振处理的话,那么在喇叭发声的过程中,他所产生的振动会通过物理方式传递到麦克接收端。

    

    对麦克接收到的声学信号进行调制,而这种振动本质上是一种随机的、非线性的振动,所以它必然会带来非线性失真。3.手机声学特性调研,我们之前针对市面上主要的手机机型做过一次调研,主要调查声学特性。结果我们很惊讶地发现,市面上超过半数的手机机型,声学特性不够理想,对应这里面的“较差”和“极差”这两档。我们平时用手机开外音玩游戏,或者语音通话时,经常会出现漏回声问题和双讲剪切问题,就与手机声学特性不佳有直接联系。当然这组数据只是针对手机这种电子产品,市面上类似于手机这样的电子产品还有很多,它们应该也有类似的问题。这组数据告诉我们,非线性失真问题在我们生活中的电子产品里是一个普遍存在的问题,我相信对这个问题的研究将会是一个很有价值也很有意义的方向。4.非线性声学回声消除技术研究现状我之前在IEEE的数字图书馆里搜索了“声学回声消除”的相关文献,一共找到了3402篇,其中有会议论文,还有期刊、杂志、书等。我用同样的方法搜索了“非线声学回声消除”,结果只找到了254篇文献,不到前面文献的1/10,这意味着非线性声学回声消除技术在整个声学回声消除领域是一个相对比较冷的研究方向。既然这个方向很有价值也很有意义。

     AEC声学回声,电话的扬声器的声音(包括反射声),被麦克风拾取传送给远端,使远端说话人又听到自己的声音。

    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。

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    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。

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