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视频会议室之回声消除
作者:彭兴明
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一、反馈和回声的区别

声反馈的形成是音频系统输入的某些音频信号经过放大输出后又重新回到音频系统的输入而逐渐放大。反馈产生后轻则导致啸叫发生,影响音质,重则烧毁音频设备。

为了避免声反馈的发生,可以通过增加反馈抑制器来防止反馈。反馈抑制器原理和参量均衡基本相同,只不过反馈抑制器能够自动识别反馈频率点,并且迅速地在反馈点进行衰减,整个过程不需要人为干预,具体原理如图1。

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反馈抑制器不是解决音频反馈的唯一办法,还有其他很多办法,这里不作为重点介绍。

回声的产生和反馈产生的原因类似,也是音频系统的输出回到音频系统的输入,讲话人能够从音箱中听见自己讲话的回声,具体原理如图2。

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回声对于反馈来说主要有以下两点不同。

(1) 回声延时较长

在召开视频会议时,本地视频会议终端和远端视频会议终端进行音频编码和解码所造成的延时,这一部分的延时时间相对较短,也不容易被察觉到,但理论上是存在的。另一部分是声波从音箱出来又回到话筒中所产生的延时,声音在空气中传播速度较慢,不同大小的会议室音箱到话筒的距离也不相同,因此产生的延时长短也不相同。

(2) 回声不进行放大或放大较小

回声在本地话筒到远端的会议终端和远端话筒到本地会议终端之间这一段是不进行放大的,放大的只是在本地会议终端到音箱和远端会议终端到音箱这一段。从本地音箱到本地话筒和远端音箱到远端话筒这一段是在空气中以声波方式传输的,因此会有衰减。当声波再次进入话筒时,信号经过延时和衰减,此时的强度不足以产生反馈时,就会听到讲话者的回声。

二、回声消除原理

通过对上面回声产生的原理进行分析,可以得出如下结论:如果要消除系统回声就要保证本地会议终端和远端会议终端只输出讲话者的音频信号给对方的会议终端,换句话说,本地或者远端音箱的声音不能进入会议终端的话筒。

让“本地或者远端音箱的声音不进入话筒”,听起来比较容易,但做起来很难,尤其是会议室面积比较大,不使用视频会议终端自带的话筒时,要满足这个要求就更难了。只有一种情况的视频会议应用满足这种要求,就是采用软件类型的视频会议系统,通过PC 方式召开远程视频会议,会议参加人数只有一人,开会的这个人使用头戴式耳麦。但这种一个人带耳麦的视频会议模式实在太少了,因此通过让“本地或者远端音箱的声音不进入话筒”来消除系统回声的方法很难实际应用。

另一个消除系统回声的办法就是使用回声消除器——AEC(Acoustic Echo Cancellation)。假设本地会议室配置了具有回声消除功能的设备,当远端音频信号经过视频会议终端时,回声消除器会将该信号进行采样并保留记录,同时将远端音频信号声音输出到功放扩声,此时话筒会把本地讲话者的声音和音箱扩出的远端的声音同时采集到,当采集到的混合信号经过回声消除器时,回声消除器开始启动,对所采集到的混合信号和上次保留记录的信号进行对比和分析,如果音频信号频率有相同部分,那么就会切掉同保留记录信号一样的信号,再通过视频会议终端传到远程。具体原理见图3、图4、图5。

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这样就可以保证经过回声消除器后只传递本地的发言声音,远端就听不到自己的声音了,远端因而就能听到本端清晰流畅的发言,见图6 和图7。

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问题又出来了,为什么本地会议室配置了回声消除器,只有远端能够听到本端清晰流畅的发言,而本端依旧有回声呢?那是因为回声消除器是为远端消除回声的。如果要消除本端的回声,就需要在对方增加一台带回声消除的设备。如果是多个点的视频会议,为了达到很好的会议效果,每个点都需要增加一台带回声消除功能的设备。当两端或者多端同时增加回声消除设备, 就可以保证每个点都能够听到清晰流畅的声音, 见图8。

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三、回声消除设备使用情况

是不是每种远程视频会议系统都需要使用回声消除设备呢?不是的,因为回声消除设备刚刚推出市场,很多人都不熟悉,设备造价较高,而且也不是每种情况都必须使用回声消除设备。

有一种情况可以不使用回声消除设备,那就是视频会议终端自带回声消除功能,而且使用视频会议终端所自带的话筒。发生回声情况一般是因为所接入的话筒线路不走视频会议终端的话筒接入线路,而直接接入视频会议终端的线路入,这样进入视频会议终端的音频信号不经过视频会议终端自带的回声消除器,从而导致不能消除回声。当会议室面积较小,会议终端所带的话筒能够满足使用要求,视频会议终端所带的回音消除功能能够起到很好的作用,就没有必要配置专门的回声消除设备(注:并不是所有品牌的视频会议终端都带回声消除功能,具体情况参考视频会议终端说明书)。除此情况之外,尤其是会议室面积较大,不使用视频会议厂商自带的话筒而使用其他多支话筒线路输入时,强烈建议视频会议的每个点都增配回声消除设备。

四、回声消除设备的系统连接

不同品牌型号的具有回声消除功能的处理器,具体的连接使用方法都不相同,但原理差不多。图9 是国产的回声消除器系统连接图,输入输出非常明确,连接简单,只需一一对应即可。国产回声消除器的功能相对简单,一般只具备回声消除和反馈抑制功能,几乎不需要任何操作就可以达到很好的使用效果。进口的具有回声消除功能的设备,连接比国产的更加简单,具体的回声消除功能和会议终端的输入输出可使用随机软件进行设定,除了回声消除、反馈抑制功能,还具备其他强大的数字音频处理功能,但操作相对复杂,必须由具备专业人员操作。

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五、回声消除器发展方向

前面已经讲到,回声消除器是为对方会议室服务的,经过分析,采用同样的原理,也可以为本地会议室服务。采样位置发生变化,对本地话筒的输出进行采样,并保留记录,将本地会议终端的输出采样后和本地话筒输出采样进行比较,如果音频信号频率有相同部分,切掉同保留记录信号一样的信号,再送到功率放大器进行扩声。这样回声消除器就可以在本地会议室实现消除回声的功能。

能够实现本地和远端同时消除回声的设备最终是会被客户认可的,市场上可能已经出现这样的设备了,相信不久后这种类型的设备在多点视频会议项目中会大显身手。

六、总结

视频会议系统出现回声现象,很多时候大家相互推三阻四,都说是对方的本地扩声系统造成的,常听到“我和XX 点召开会议没有任何问题,肯定是你那里的问题”,甚至有些设备供应商也这样说。其实只要对产生回声的原因进行具体分析,就能找到最佳的解决方法,最终解决问题。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (12/7/2010)
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