AEC工作流程:
Near-End Voice Far-End Voice
AEC block diagram 。Sin 為麥克風訊號,Rout and Rin 揚聲器訊號。 Sout為經過回升消除的訊號。
由上圖中可以得知AEC最基本需要HP、NLP、DTD及NLMS四個部份。
HP:
Highpass Filter,高通濾波器。經由許多臨床實驗得知,我們人的耳朵對於大約300Hz以下的低頻訊號,將會聽不清楚,並感到吵雜不舒服,因此我們便在訊號輸入後先使用一個高通濾波器把低頻訊號過濾掉。
DTD:
Double Talk Detector,近端語音偵測裝置。偵測是否雙方同時說話(Double Talk;DT),當兩端皆有訊息輸入時,使NLMS中的回授功能終止;當只有遠端有訊號輸入(Single Talk;ST)時,回授路徑不變,使用原本的無限脈衝響應系統(IIR)。
NLMS:
Normalized Least Mean Square,正規化最小平方誤差演算法。NLMS演算法是適應性濾波器消除聲學回音的方法之一,也是我們這次專題最主要的部份,其詳細演算方法容後再敘。
NLP:
Non Linear Processor。NLP系統的主要運作原理,是把所要處理的訊號能量降低。我們將此機制加在回音消除系統之後,使消除後的訊號能利用此系統將其能量降得更低,增進消除效能。
AEC實際工作流程:
我們已經知道各個工作區塊所司的功能之後,接下來讓我們來重新介紹聲學回音消除的實際工作流程。
遠端的聲音源我們視為原始訊號輸入。在 Fig. 03 的圖中,當原始訊號經過麥克風由Rin端輸入時,首先DTD系統會先偵測在近端是否有訊號輸入。
我們先考慮只有Single Talk的情形。當近端沒有輸入訊號時,遠端聲音源會流經NLMS進行回聲估測,當原始訊號由近端揚聲器傳出,經過反射,再由近端麥克風輸入時,會先經過一個 High Pass Filter 進行高通濾波,消除低頻雜訊。接下來這筆資料跟剛才由 NLMS 所預測的回音訊號相減,得到一組我們所想要的訊號。理想情況下,NLMS 所預測的回音訊號應該要與實際產生的回音訊號完全相同,亦即在相減之後應該可以把所有訊號消除,但是事實上我們並沒辦法得到如此完美的結果,對於某些頻率或是參雜有某些噪音的訊號,並不能符合 NLMS 的估計,消除回音的效果未必能如預期完美,因此我們藉由 NLP 系統,把 NLMS 消除後的訊號其能量降得更低,減低誤差,增進消除效能。而剛才由實際上與 NLMS 估計回音相減後的訊號,將藉由回授傳回 NLMS 系統,進而修正 NLMS 係數,改善回音消除效能。
而當有訊號經過近端麥克風,由 Sin 端輸入(亦即 Double Talk情形)時,DTD 區塊會先偵測得到,此時 DTD 將會使回授至 NLMS 的回授路徑截止,避免影響適應性濾波器的係數(詳細情形容後再敘),與 Single Talk 時情形相同的,聲音訊號藉由 NLMS、HP 及 NLP 達成回音消除,唯一不同的是消除後的訊號並不會經由回授傳入 NLMS 區塊,影響下一筆資料的回音估計。