自主可控声学回声特征

时间:2021年11月16日 来源:

    3.双耦合滤波器设计当滤波器的结构确定下来之后,我们要去设计滤波器系数了。设计过程我把它总结成了三步,第一步就是构建优化准则,第二步是求解滤波器的权系数——Wl和Wn,一步就是构建耦合机制。第一步就是构建优化准则。我觉得构建优化准则,应该是整个滤波器设计里面重要的一步,因为它决定了滤波器性能的上限。什么样的优化准则是一个好的优化准则呢?我觉得好的优化准则需要跟问题的物理特性有效匹配起来,所以在构建优化准则之前,我们先对非线性声学回声的特性进行分析,希望通过这种分析去挖掘非线性声学回声的一些物理特性。我们的分析是基于上面的函数,我们称它为短时相关度,它所表示的是两个信号,在一个短时的观测时间窗“T”这样一个尺度范围内的波形的相似程度,需要注意的是这个函数它是统计意义上的,因为我们对它进行了数学期望运算。同时在分子的一项我们还加了一个相位校正因子,目的是为了将这两路信号的初始相位对齐。基于前面构建的短时相关度函数,我们对大量声学回声数据进行分析,并挑选了几组比较典型的数据:绿色的曲线对应的是一组线性度非常好的回声数据。我们从这个数据上可以看到,在整个时间T的变化范围内,它的短时相关度都非常高。

     非线性声学回声消除方面的资料非常少。自主可控声学回声特征

  为什么要费那么大周折去抑制回声?这个话题应该不言而喻了。会议、语音扩声讲究的即是STI语音清晰度(可懂度),而回声是语言清晰度的比较大。设想踩脚跟式的语音信号传达到耳朵,听者难受,讲者费劲,对于这样的语音会议来说,那必将是一场灾难。我们把声学回声消除这个技术变成一张实体的插件(设备插卡),在系统中,为实现次回声过滤(过滤回声源则过滤多次回声)。这个技术应该插入在系统的哪个环节呢?我们不妨来找找系统中具备近乎相同/相似信号的一级进出环节。我们并不难发现一组具备相似信号的输入输出环节。而AEC技术认为,在这里对回声下手是治根的办法!市面上有多种类的回声消除器,也有部分抑制器,其算法和解决办法各有不同,本文就不详细阐释了。须知,通过对具有相似性极高的输入、输出信号的比对,约掉这一具备相似信号的输出,即切断了回授的根源,A地将不再听到回声现象。辽宁声学回声是什么右边的非线性声学回声场景。

    n)为加混响的远端参考信号x(n)+近端语音信号s(n)。理论上NLMS在处理这种纯线性叠加的信号时,可以不用非线性部分出马,直接干掉远端回声信号。图7(a)行为近端信号d(n),第二列为远端参考信号x(n),线性部分输出结果,黄色框中为远端信号。WebRTCAEC中采用固定步长的NLMS算法收敛较慢,有些许回声残留。但是变步长的NLMS收敛较快,回声抑制相对好一些,如图7(b)。线性滤波器参数设置#defineFRAME_LEN80#definePART_LEN64enum{kExtendedNumPartitions=32};staticconstintkNormalNumPartitions=12;FRAME_LEN为每次传给音频3A模块的数据的长度,默认为80个采样点,由于WebRTCAEC采用了128点FFT,内部拼帧逻辑会取出PART_LEN=64个样本点与前一帧剩余数据连接成128点做FFT,剩余的16点遗留到下一次,因此实际每次处理PART_LEN个样本点(4ms数据)。默认滤波器阶数为kNormalNumPartitions=12个,能够覆盖的数据范围为kNormalNumPartitions*4ms=48ms,如果打开扩展滤波器模式(设置extended_filter_enabled为true),覆盖数据范围为kNormalNumPartitions*4ms=132ms。随着芯片处理能力的提升,默认会打开这个扩展滤波器模式,甚至扩展为更高的阶数。

   

    就得到了非线性滤波器的比较好解,它具有小二乘估计形式。第三步构建耦合机制。在介绍耦合机制之前,先说一下我对这种耦合机制的期望特性。我希望在声学系统的线性度非常好的情况下,线性滤波器起到主导作用,而非线性滤波器处于休眠的状态,或者关闭的状态;反过来,当声学系统的非线性很强时,希望非线性滤波器起到主导作用,而线性滤波器处于半休眠状态。实际声学系统往往是非线性与线性两种状态的不断交替、叠加,因此我们希望构建一种机制来对这两种状态进行耦合控制。为了设计耦合机制,就必须对线性度和非线性度特征进行度量。因此,我们定义了两个因子,分别是线性度因子和非线性度因子,对应左边的这两个方程。而我们进行耦合控制的基本的思想就是将这两个因子的值代入到NLMS算法和小二乘算法之中,调整二者的学习速度。为了便于大家对双耦合声学回声消除算法有一个定性的认识,我又画了一组曲线,左边一组对应的是线性回声的场景。我们首先来看一下NLMS算法,黄色曲线真实的系统传递函数,红色曲线是NLMS算法的结果。可以看到,在线性场景下,NLMS算法得到的线性滤波器可以有效逼近真实传递函数,进而能够有效抑制线性声学回声。下面再来看一下这个双耦合算法。

     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。

    第三个部分是通过实验来检验这个算法的性能;再做一些简单的总结。非线性声学回声1什么是非线性声学回声?,什么是非线性的声学回声?的是声学回声的路径,左边对应的是发射端,右边对应的是接收端。我们发出的信号首先要经过D/A变换,从数字域变换到模拟域,然后再经过功率放大器,放大之后驱动喇叭,这样就会发出声音。发出来的声音经过空气信道传播之后,到了接收端被麦克风采集到,然后再次经过功率放大器,再通过A/D变换,从模拟域又变回到数字域。那么这里的y[k]就是我们收到的回声信号。,我们接收到的回声y[k]到底是线性回声还是非线性回声呢?或者说我们应该怎么去判断它?我觉得要解决这个问题,就是要认识清楚这里面的每一个环节,看看它们到底是线性系统还是非线性系统,如果所有的环节都是线性的话,那么很自然y[k]就是一个线性的回声,否则只要有一个环节是非线性的,那么这个回声就是非线性回声。在这里我将整个回声路径分成了A、B、C、D四个部分。我们一起来看一下,ABCD里面哪一个环节有可能是非线性的?答案应该是B。也就是回声路径里面的功率放大器和喇叭,具体的原因稍后会做详细分析。接下来我想再解释一下为什么A、C、D它们不是非线性的。

    对于耳机来讲,主要是声学回声,表现为收发环路的隔离度不好。陕西无限声学回声是什么

非线性声学回声消除的技术难点。自主可控声学回声特征

    反映到听感上就是回声(远端判断成近端)或丢字(近端判断为远端)。(2)计算近端信号d(n)与估计的回声信号e(n)的相干性,如图5(b),第二行为估计的回声信号e(n),第三行为二者相干性cohde,很明显近端的部分几乎全部逼近,WebRTC用比较严格的门限(>=)即可将区分绝大部分近端帧,且误判的概率比较小,WebRTC工程师设置如此严格的门限想必是宁可一部分双讲效果,也不愿意接受回声残留。从图5可以体会到,线性滤波之后可以进一步凸显远端参考信号x(n)与估计的回声信号e(n)的差异,从而提高远近端帧状态的判决的可靠性。存在的问题与改进理想情况下,远端信号从扬声器播放出来没有非线性失真,那么e(n)=s(n)+v(n),但实际情况下e(n)与d(n)很像,只是远端区域有一些幅度上的变化,说明WebRTCAEC线性部分在这个case中表现不佳,如图6(a)从频谱看低频段明显削弱,但中高频部分几乎没变。而利用变步长的双滤波器结构的结果会非常明显,如图6(b)所示无论是时域波形和频谱与近端信号x(n)都有很大差异,目前aec3和speex中都采用这种结构,可见WebRTCAEC中线性部分还有很大的优化空间。如何衡量改进的线性部分效果?这里我们对比了现有的固定步长的NLMS和变步长的NLMS。近端信号d。

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