视频会议系统中产生回声的解决办法

东看西看 · 发表于 2004-10-9 21:21:00

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前言
日常生活中人们在打电话时，如果能听到自己的声音电话听筒里重复出现，就意味着出现了回声。回声实际上就是你自己的声音“泄漏”到你的接收路径里。在任何通讯系统中都会出现这种现象，在视频会议系统中，回声产生这种现象更为严重。

回声的产生原理及原因
1、回声产生的途径
在任何一个通讯会议系统中，至少包括两个节点以上。从每一个节点看来，每个呼叫都包括两个语音路径：
发送路径——本地拾取声音，远端回放声音。也就是说从呼叫方的嘴巴传送到接收方的耳朵中。
接收路径——远端拾取声音，本地回放声音。也就是接收方在接收到会话时创建接受路径，发送方的声音由接收方的耳朵接听到。
下图给出了房间A和房间B之间的简单语音呼叫显示图。从房间A方看来，传送路径把房间A的语音信号发送到房间B听众的耳朵中，接受路径把房间B的声音送回到了房间A听众的耳朵中。

我们知道，回声是由于自己的发言声音泄漏到自己的接收回路中。一般来说从发送端泄漏到接收端而引起的回声现象，可以有两个产生途径：
A、线路回声—— 通讯回路中节点设备对发送/接收信号的耦合所产生的回声。可能产生回声的节点设备包括：音频混合转换器、电话机、视频会议终端、路由器、PBX电话交换器等。
B、声回声——通过空气作为传播媒介，由喇叭直接耦合到话筒所产生的回声影响。

2、回声的两个主要属性
音量和延迟：回声和原始信号如果相差50毫秒以下的时候，人耳一般不会感受到回声。而是感觉原始信号被增强了。另外，在混响时间较长的大会场。如果系统泄漏的回声信号低于原始信号30dB以上，而且延时小于80毫秒的时候。回声信号一般会被混响声所淹没，用户则听不到回声。

3、回声的两个基本特征
A 、回声声音越大(回声的幅度越大)，越令人烦恼。
B 、回声延迟越大(语音往返延迟越长)，越令人烦恼。

4、回声的实际危害
A 、严重影响了会议的清晰度。
B 、多点回声容易引起网间声音振荡。

回声的问题定位
回声的泄漏问题总是发生在终端设备的原因如下

A 、泄漏仅发生在模拟电路部分，网络数字部分的语音不会从一个路径到另一个路径。
B 、在终端设备的模拟部分，信号容易从一条路径泄漏到另一条路径。它们可以是电路电子信号的泄漏，也可以是从扬声器到麦克风声波的泄漏。
既然回声大多产生在终端设备上，我们的回声消除设备一般也设计在终端设备上。从应用方式上主要分为消除本地回声的消除器和消除异地回声消除器。从回声消除能力上分为线路回声消除器、声回声消除器。

四、回声消除原理与两种消除方式的对比

回声消除的原理：假设我们要消除房间 A所能听到的回声。我们把房间A 发送回路的声音送入采样器(Echo Canceller Reference)进行采样，采样后这个样值被送到回声抑制模型电路进行回声抑制模型建立。再把这个回声抑制的模型送入接收回声上的回声比较器进行比较。最终达到回声抑制的效果。

1、回声采样电路有一个重要参数是回声消除器的覆盖范围时间，它决定了最大的回声消除延迟时间，也就是说可以消除延迟多长时间后返回的回声。这个时间可以是网络延迟、也可以是声波在空气传播时的速度延迟。一旦回声延迟时间超过了回声消除器的覆盖范围时间，任何回声消除器也都不起作用了。

2、另一个重要参数是回声强度，回声信号的强度一定要低于原始语音信号的强度。一旦回声信号高于原始信号的强度，回声消除电路也会失去作用。因为这时候系统已经无法区别哪个信号应该是回声了。

3、如果声波是从扬声器以空气为媒介泄漏给麦克风的话，仅仅带有以上两个特征的回声消除器是不能完全消除回声的。因为声波在空气中传播时，波形会有很大的变化。因此，回声消除比较准确的说是相似比较。回声抑制器中配备的NLP电路能够提供多个回声消除比较的相似度等级，保证了回声抑制器更加准确的消除回声。

4、回声消除器要两边都装才能两边都消除，如果只是一个远端装一台，那么只会有1端的回音可以消除。

五、常见的回声的消除方式及解决办法

1、本端回声消除器(以CISCO内置回声消除器为代表)：回声消除电路内置在本端通讯终端设备上，为本地会场消除远端回声影响。　
实际效果：对于用耳机和听筒形式的个人对话，回声消除效果明显。对于利用音箱和麦克风的大型会场所产生的声回声不能完全的消除。原因主要有两个：这种回声消除器所需要考虑的回声消除延迟时间包括声波速度延迟和网络延迟的总和，而网络延迟一般很难确定并且往往超过回声消除覆盖范围时间，引起回声效果失效;CISCO的回声消除电路没有提供NLP电路，不能应付空间对回声信号的多样变化。

2、异端回声消除器(以ClearOne的回声消除器为代表)：本地的回声消除电路是用来消除对端的回声。
实际效果：能够有效的实现声回声消除和线路回声消除，回声消除效果非常明显。主要原因是: 这种回声消除器从采样电路到回声消除电路之间,只存在声波在空气中的速度延迟，而这个延迟的大小是由扬声器到麦克风这段距离所用的实际时间决定的。一般500～1000人的大会场延迟也只有100毫秒左右。而常规的回声消除器的覆盖范围时间都远远超过这个数字。因此，不存在因回声延迟时间过长而产生的无法正常消除回声的现象。考虑到声波在空气中传输的变化，回声消除器中添加了NLP电路，达到识别不同变化程度的回声信号。

3 、分布式回声消除
前面我们提到了由于声波在空气中传播时，信号的波形会出现很多变化。当使用多只话筒拾取回声的时候，进入每一只话筒的回声大小、波形都是不同的。因此，我们只用一个回声消除模型来消除多个话筒产生的不同回声是完全不能把回声消除干净的。分布式回声消除技术给每一个话筒建立不同的回声抑制模型，分别有效的抑制不同话筒拾取的回声。典型的产品如ClearOne XAP800数字音频处理器。

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