回声消除技术原理与解决办法

回声消除本质：

1.消除回声之后的信号，不是近端减去远端。

2.而是近端减去远端的延迟信号（而且不是某一个特定的延迟，是多个不同的延迟，因为同一个声音从喇叭出来，可以经过多条不同的反射路径，最后进入话筒）。

回声消除常用方法

• 声场环境材料处理
  • 墙壁、天花板换成吸音材料，有效的较少声音的反射，
  • 优缺点：可以较为直接的抑制间接噪声，但是直接噪声无法抑制；成本较高
• 回声抑制器
  • 通过一个电平对比单元 轮流打开和关闭扬声器和麦克风
  • 优缺点：导致功放设备的输出信号不连续，总体效果不好
• 自适应回声抵消（用的最多）
  • 通过自适应算法来调整滤波器的迭代更新系数，估计出一个期望信号，逼近经过实际回声路径的回声信号，也就是去模拟回声信号，然后从麦克风采集的混合信号中减去这个模拟回声，达到回声抵消的功能

　　如今解决 AEC 问题最常用的方法，就是

使用自适应滤波算法调整滤波器的权值向量，估计一个近似的回声路径来逼近真实回声路径，从而得到估计的回声信号，并在纯净语音和回声的混合信号中除去此信号来实现回声的消除。

目前智能会议终端是远程会议不可缺少的一个工具，相对于手机直接通话，它具有外放音量大，音色饱满，拾音距离远，支持单端多人参会等优势。但是这些用户体验上的优势给音频处理带来了很大挑战，特别是会议终端的回声消除环节。

所以我今天想和大家探讨一下回声消除技术。在讨论回声消除技术之前，小编先介绍一下什么是回声。

何为回声？

从通讯回音产生的原因看，可以分为声学回音（Acoustic Echo）和线路回音（Line Echo），相应的回声消除技术就叫声学回声消除（Acoustic Echo Cancelation，AEC）和线路回声消除（Line Echo Canceltion，LEC）。声学回音是由于在免提或者会议应用中，扬声器的声音多次反馈到麦克风引起的；线路回音是由于物理电子线路的二四线匹配耦合引起的。

回声的产生

回音的产生主要有两种原因：

1． 由于空间声学反射产生的声学回音；

2． 由于2-4线转换引入的线路回音

不管产生的原因如何，对语音通讯终端或者语音中继交换机需要做的事情都一样：在发送时，把不需要的回音从语音流中间去掉。

试想一下，对一个至少混合了两个声音的语音流，要把它们分开，然后去掉其中一个，难度何其之大。就像一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，然后需要把红 墨水提取出来，这恐怕不可能了。所以回声消除被认为是神秘和难以理解的技术也就不奇怪了。诚然，如果仅仅单独拿来一段混合了回音的语音信号，要去掉回音也 是不可能的（就算是最先进的盲信号分离技术也做不到）。但是，实际上，除了这个混合信号，我们是可以得到产生回音的原始信号的，虽然不同于回音信号。

尽管回声消除是非常复杂的技术，但我们可以简单的描述两种处理方法：

1. 回声路径消除

1) 房间A的音频会议系统接收到房间B中的声音

2) 声音被采样，这一采样被称为回声消除参考

3) 随后声音被送到房间A的音箱和声学回声消除器中

4) 房间B的声音和房间A的声音一起被房间A的话筒拾取

5) 声音被送到声学回声消除器中，与原始的采样进行比较，移除房间B的声音

2. 自适应滤波器

自适应滤波器是以输入和输出信号的统计特性的估计为依据，采取特定算法自动地调整滤波器系数，使其达到最佳滤波特性的一种算法或装置。自适应滤波器 可以是连续域的或是离散域的。离散域自适应滤波器由一组抽头延迟线、可变加权系数和自动调整系数的机构组成。

目前国内也有许多音频企业开发出回声消除算法，例如：科大讯飞、思必驰、时代拓灵等。其中，我选取了时代拓灵研发的回声消除算法为例，与大家简要介绍。

时代拓灵回声消除算法性能：

l 全双工回声消除，快速收敛和深度回声消除最大可达 60dB

l 单路回声消除复杂度< 100 MIPS；单路回声消除 memory 需求 < 512kB；lib size < 1M

l 支持多麦克风，多 speaker 情况下的回声消除；支持双端通话（double talk）下的回声消除

l 支持 8, 16, 32, 44.1 和 48kHz 采样，可根据各种声学环境进行配置调整保持最优质量

使用拓灵回声消除算法前

使用拓灵回声消除算法后

由图片对比可以清晰看出时代拓灵的回声消除算法对于回声消除起了很大的作用，不仅可以用在会议室内，也可用在话筒、耳机都多重场景。强烈建议大家都去试一试其算法的强大。