回音消除器产品设计的技术因素.docx

　　回音消除器产品设计的技术因素 “回音”是通讯产品及配件在实际使用的过程中，时常遇到的问题。客观地说，无论模拟式通讯、还是数字式通讯，在使用过程中，都一定存在回音的现象。因此，回音消除器产品的设计，就成为了通讯业至今不息的论题。 　　在设计一款“回音消除”产品、或者模块化电路的时候，设计人员首先要了解“回音”产生的机理，而后从实际的条件入手，选择适合的产品方案。以下所讨论的，仅限于视频会议行业常规的使用条件下的产品设计。 　　一、回音的产生 　　回音的产生，最早是人们在一个空旷的峡谷中喊话，会多次听到自己的声音，这种现象是“声学回音”，指声源产生后，声波在某个物体的表面得到发射，形成“二次声源”，如果声波得到多次的反射，就会形成在峡谷中喊话的效果了。 　　中国北京天坛回音壁就是人为地采用了这种回音原理，建造出的历史景点。 　　在电话出现后，人们又发现，在通话过程中，会在一定的短暂延时之后，听到自己说的话。这种回音现象，我们称之为“网络回音”，特别是采用两线式的电话系统，在两条铜线上要承载双向的语音信号，在电波延时后，就会出现“二次信号”了。 　　通讯中的回音，如果造成“多谐波”，就会发生“自激啸叫”，影响通讯效果。但是在电话通讯中，一定水平的“网络回音”是有利于通话双方的沟通感觉。 　　目前的视频会议行业中所讨论的回音，同时包含了电路的信号延时产生的侧音和会场环境造成的声学回音两种因素，主要是由于声学回音Acoustic Echo造成，在下图中，解释了产生的原因： 　　在通讯中，远端用户和本端用户形成了通讯的环路(Loop)，一个双向的通信线路组成了一个封闭的环路。 　　图中所示：远端用户的语音信号经过话筒的采集后，以数据信号的方式通过通信线路传递到本端设备，通过扬声器播放出来;播放出来的声音和本端用户讲话的声音同时进入话筒，形成混合信号，再通过通信线路传递给远端用户。 　　经过这样的过程，远端用户从其扬声器中听到的声音信号包括了本端用户讲话的声音和自己讲话的声音，即形成“回音”。 　　回音问题的产生影响了通讯效果，严重的情况下会造成“啸叫”，干扰通话过程。 　　二、回音消除的原理 　　我们都了解，声波作为一种传导波，包括两个参数，一个是波的相位、一个是波的幅度。在波的逻辑关系中，反相、等量的信号，逻辑和的结果为零。 　　回音消除的基本原理就是：用一个人为干预的信号波，去消除通讯过程中产生的回音信号，同时保留其它正常的语音信号，以达到通讯的正常使用。 　　目前各品牌回音消除器产品的方案，基本都是在会场声源的输出端，同步获取一个音频信号，对此信号做一定延时的位移+反相，同时根据使用条件的不同，将该信号的幅度放大到“二次声源”平均的幅度值范围。处理后的信号与会场声源(话筒)输入端的信号进行逻辑加的处理，从而抵消回音信号。会场其它的语音信号，因为没有抵消信号，所以正常输入系统。 　　目前，有相当一部分的软件产品采用了源自Skype的软件回音消除源码方式，来提升产品的质量。软件回音消除的方式，同样也是通过AC97音频标准，增加音频的数字处理过程，来实现回音消除的效果。对于声音的传送会造成本环节的延时，同时，在超过4用户的多用户通讯中，对语音的完整性和真实性产生影响。 　　三、模拟式回音消除器的设计 　　模拟式回音消除器常见在免提电话中，可以采用独立元件构成的简易电路，或者类似MC34119的整合电路。模拟式回音消除器的工作原理是对远方送达/输出的音频信号和本地采集输入的音频信号进行音量比较，采用半双工的方式，进行切换。 　　在切换的过程中，保留一定的开关时间，以保证语音信号的平滑过渡。 　　模拟式回音消除的优点是不对语音信号进行数字采样处理，可以保证语音信号的真实感，而且开发成本低，电路方案完整，可以快速成品化;缺点是在切换的过程中，有一个信号上升沿和下降沿，会导致一句话的头和尾被卡断。 　　这种工作方式适合于电话机的免提通话设计，也符合常规电话通讯的沟通模式。 　　四、数字式回音消除器的设计 　　数字式回音消除器是现代通讯设备中所使用的方案，根据产品规模和定位的不同，可以采用多种不同的方案，包括了美国富迪、日本冲电气、台湾卓隆等芯片厂商提供的方案。 　　数字式回音消除器的基本原理还是一样，不同的是对信号的采样方面，采用了ADPCM的格式进行编码，再进行相位、幅度、逻辑加等各种不同的处理。数字式回音消除器在实现AEC回音消除功能的同时，还具备ANC自动噪音消除、AGC自动增益控制两项基本功能。 　　1、 与终端接口 　　我们所指的终端是指视频会议通讯的会场终端，包括了硬件产品的独立终端和软件产品所使用的PC终端。 　　对于硬件产品来说，外部的音频接口基本上是RCA莲花头输出口和“卡农头”的话筒输入口。这类产品的回音消除，基本要求采用