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使用 ControlSpace Designer 使用 EX-1280C、EX-440C 和 EX-12AEC 进行 AEC 处理的一般指南。

 

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AEC – 关于参考信号的完整指南

对 AEC 参考信号的正确路由和处理对于防止会议室中的回声至关重要,也是会议室设计中最具挑战性的方面之一。

会议室路由器 (CRR) 在确保正确设置 AEC 参考信号方面大有帮助。但是,经常存在关于 CRR 之外的处理如何影响 AEC 参考信号的问题,也可能存在使用 AEC 而不使用 CRR 的设计。

以下是在良好的会议室设计中使用 AEC 参考信号的一些原则以及有关常见应用的一些建议。

参考信号必须包含正确的信号

通常,AEC 参考信号应是会通过扬声器播放出来的所有远端和音乐信号的混合。

参考信号缺失

如果某个信号不在 AEC 参考信号中,那么 AEC 将不会取消它。 如果远端输入和 AEC 参考信号之间的矩阵交叉点被错误地静音,那么远端会听到回声,但在本地房间中问题不会很明显。 CRR 可以防止这个常见问题。

如果参考信号中没有音乐信号,那么远端可能会听到该音乐的浑浊或混响版本(包括直接发送到远端的音乐和麦克风在本地拾取内容的混音) ,这个问题没有远端回声那么严重,但仍然不理想。 在大多数情况下,最好在 AEC 参考信号中包含音乐信号。 有一个例外是在定位音频的情况下,如下所述。

参考中的额外信号

如果信号被发送到 AEC 参考信号,但并没有从扬声器中播放出来,那么只要这个信号激活,AEC 就会发散。 当这个信号激活时,麦克风检测不到相应的音频。 AEC 会不能正确收敛,而且要在远端信号(属于 AEC 参考信号)出现时重新收敛。

语音提升

一些设计人员将近端的麦克风信号放在他们自己的 AEC 参考信号中,以尝试改善语音提升系统中的传声增益。 这样做的好处是值得怀疑的,但在某些房间可以很好地工作。 在其他情况下,AEC 减少啸叫的程度可能不一致,或者在双通话期间远端会听到残余回声。

在大多数情况下,最好使用 AEC 之前的麦克风信号用于语音提升,并将麦克风信号排除在 AEC 参考信号之外。 这为本地扩声提供了最低的延迟,并且不会对 AEC 造成任何问题。

立体声

单通道 AEC 参考信号中的立体声信号在理论上是一个问题。如果立体声信号有很大的分离度,左右扬声器会播放明显不同的信号。左右扬声器与麦克风之间的回声路径具有不同的脉冲响应,单通道 AEC 无法同时收敛到两者。带有立体声参考信号的 AEC 能够正确处理此问题,而单通道 AEC 不能。

在实践中,带有单通道参考信号的 AEC 大部分时候在立体声会议室中都能正常工作。除了高度定制的远程监控室外,即使发送到立体声编解码器,麦克风的声像也不会平移。远端音频几乎总是单声道,而远端音频是我们对 AEC 最重要的关注点。

人声多的音乐信号多数情况下也会将其大部分能量 pan 到中心,即使使用单通道 AEC 参考信号,它也会被取消。如果可以听到来自音乐信号的残余回声,则其延迟较低,并且很可能被远端感知为额外的混响或浑浊,而不是明显的回声。

定位音频

定位音频与立体声的不同之处在于,每个扬声器都在播放明显不同的声道​​。例如,远程监控室可能有两个编解码器连接到不同的站点,并通过相应显示器附近的扬声器播放来自每个站点的音频。在这种类型的系统中,需要具有多通道参考的 AEC 才能正确消除回声。使用单通道 AEC 参考信号时,每当另一个远端的某人开始讲话时,就很可能会从这种类型的系统中听到回声。

如果一次只使用一个扬声器位置,定位音频可能能正常工作。例如,在纯语音会议期间,天花板或桌子上的扬声器可能是首选,因为本地参与者将面向桌子的中心。在视频会议期间,显示器附近的扬声器将是首选。如果在视频会议期间,纯语音的远端音频也从显示器旁边的扬声器播放出来,则单通道 AEC 参考信号可以处理这两种情况(尽管在两种模式之间切换后,在通话开始时,AEC 收敛之前可能会听到回声)。

如果音乐信号与远端音频在不同的扬声器上播放(例如,音乐信号从前置扬声器播放,远端音频从天花扬声器播放),那么最好将音乐信号排除在 AEC 参考之外。这可能会导致从远端听到混浊的音乐信号,但不太可能引起可听见的回声。

房间组合

房间组合本身不会引起 AEC 问题。 但是,如果手动调整矩阵交叉点设置参数场景,完成房间组合,则很容易出错。 一些 AEC 参考信号很容易包含额外的远端或音乐信号,或者缺少所需的信号。 相关麦克风会听到回声,而且问题可能很难诊断。 幸运的是,会议室组合器(CRC)消除了设计师的这种负担,并防止了此类错误。

即使使用正确配置的房间组合系统,在房间配置更改后也可能会短暂听到回声。 房间组合会改变不同分区中麦克风和扬声器之间的回声路径,所以 AEC 需要重新收敛。

回声路径不得包含非线性或时变处理

AEC 的自适应滤波器只能对线性、时不变的回声路径进行建模。 回声路径中的任何非线性或随时间变化都会严重影响 AEC 的性能。 回声路径可以描述为:

  • 在扬声器输出端存在,但不在 AEC 参考信号中的任何处理
  • 扬声器和麦克风之间的声学路径(包括扬声器和麦克风本身)
  • AEC 之前的麦克风输入端的任何处理

典型的会议室设计如下图所示。 作为回声路径一部分的信号以红色突出显示。

动态处理

动态处理可能会不断改变其增益。如果在回声路径中应用动态处理时,AEC 必须不断地重新适应这些变化,从而极有可能产生频繁的残余回声。

压缩/限幅器通常应用于扬声器输出以防止削波。如果需要此类处理,则必须取压缩/限幅后的扬声器信号给到 AEC 参考信号(这意味着 CRR 的 AEC 参考信号输出不会被直接使用)。如果扬声器信号是立体声,则必须在压限后将其混音为单声道,然后再送到 AEC 参考。

尝试通过在 AEC 参考信号之前放置具有相同设置的相同处理来补偿扬声器输出上的动态处理可能无法可靠地工作。两个动态处理模块可能不会同时应用相同的增益,特别是当 CRR 中的立体声到单通道转换导致单通道压限与扬声器立体声输出上压限增益不同时。

如果麦克风输入需要动态处理,则应在 AEC 后应用。

自动话筒混音器

自动话筒混音器经常改变每个麦克风通道的增益。 当他们在麦克风之间切换时,这会极大地改变混音中的回声路径。 将 AMM 放在单个 AEC 通道之前很诱人,因为 AEC 资源是有限的。 然而,回声路径中的增益变化使 AEC 总体上表现不佳。 所以 AMM 应该放在 AEC 之后,而 AEC 应该紧跟在每个麦克风后面。

音量控制

音量控制与动态有同样的问题,但频率较低。 如果在回声路径中应用音量控制,则在用户改变音量后可能会短暂听到残余回声。

失真

不太可能故意在会议系统的信号路径中引入失真。 不良的增益结构或质量差的组件可能会在回声路径中引入失真。 失真不能由 AEC 建模,并且会导致残留回声。 这种回声听起来会明显失真(比 AEC 之前的麦克风信号更严重)。

线性时不变处理(通常)是安全的

任何线性和时不变的处理都可以通过 AEC 的自适应滤波器进行建模。 只有当这种处理类型出现极端设置时,才可能会引起问题。

增益

固定增益通常不会对 AEC 造成问题,除非使用极端增益设置(即较差的增益结构)。 通常由不良增益设置引起的问题将来自于由此产生的失真,而不是增益本身。

在某些设计中,功放端会提升大量增益,而信号处理端又对增益进行了衰减。 这可能会导致 AEC 参考电平非常低,从而影响 AEC 的双通话检测,无法确定何时启动。 理想情况下,当音量控制处于舒适设置时,AEC 参考信号应该看到良好的标称电平。

均衡

均衡通常可以应用在回声路径中而不会引起问题。 无需将 AEC 参考信号基于信号的 EQ 版本,或将重复的 EQ 应用于 AEC 参考信号。 如果 EQ 用于使扬声器和房间响应变平,则未经 EQ 处理的 AEC 参考可能更能代表回声路径。

同样,麦克风输入上的任何滤波器通常都是无害的,如果需要,可以在 AEC 之前应用。 在某些情况下,例如在具有大量低频噪声的麦克风上使用高通滤波器,在 AEC 之前应用 EQ 可能是有益的。

如果使用分频器,AEC 参考信号必须接收全频信号,而不是分频器的某个输出。

如果 EQ 应用了很多提升,而在 AEC 参考信号中也考虑到这些提升,AEC 的性能可能会稍好一些。

延迟

回声路径中的适度延迟对 AEC 来说不是问题。 由于扬声器和麦克风之间的距离以及系统中的音频缓冲,自然会存在一些延迟。

过长的延迟(超过几十毫秒)可能是 AEC 的问题。 延迟会减少 AEC 自适应滤波器的可用尾长。 它还会扭曲 AEC 参考信号和回声的时间对齐,从而混淆 AEC 的双通话检测。

不一定需要在回声路径中添加延时。 许多显示设备会为唇形同步添加延迟(有时超过 100 毫秒)。 可能需要仅向 AEC 参考添加延时,以对此进行补偿。

必须注意,不要在 AEC 参考信号之前插入比回声路径中已经存在的延迟更长的延时。 这会导致回声是非因果的(回声会在参考信号之前到达),从而导致AEC 无法建模,导致远端可听见回声。

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