AEC回声原理及消除
高保真IP指挥调度系统关键技术应用
高保真IP 指挥调度系统关键技术应用牛晓华1，袁素华2（1.北京跟踪与通信技术研究所，北京100094；2.广州智讯通信系统有限公司，广东广州510310）收稿日期：2021-03-160引言指挥调度系统[1]是实现组织指挥、协同会商及信息沟通的专用特种通信系统，目前已经广泛应用在交通、电力、消防及应急救险等多个行业和领域，主要用于保障各相关单位及人员迅速、准确、不间断地指挥调度、业务协调及协同通信，确保任务组织实施全过程中各项指令和各项工作按计划按步骤、按流程顺利实施，确保各级组织实施指挥调度顺畅高效。
高保真IP 指挥调度系统是在继承传统话音指挥调度系统的体系架构和业务应用模式的基础上，为更好地提升调度话音业务质量，满足未来指挥调度业务需求而研制的新一代话音指挥调度系统，以群为基本使用单位，以通播扬声为基本调度功能，通过群与群之间的级连，实现上级用户对下级用户基于主叫控制方式的点到多点的通播和会议模式。
1系统组成高保真IP 指挥调度系统由调度主机、操作维护控制台和调度单机组成[2]，系统组成如图1所示。
调度主机是高保真IP 指挥调度系统的核心设备，由公共控制模块和业务模块组成，2个模块以功能板卡的形态插入调度主机，其中公共控制模块内集成了会议控制、时隙交换、网络交换及会议混音功能，并通过冗余控制模块实现主、备公共控制模块的冗余热备份切换；业务模块包含实现系统业务功能的各种板卡，主要实现调度单机等终端设备的接入、用户发话电平信号采集及分发、多个调度群之间的级联和多个主机间的中继通道互联互通等。
操作维护控制台为用户提供可视化的人机交互界面，用户通过操作维护控制台提供的系统操作界面，将各种调度指令发送给调度主机，调度主机执行相应的指令，对调度单机等终端设备进行各项调度功能及话音控制，并将终端设备的当前状态返回给操作维护控制台进行反馈和集中显示。
调度单机作为用户终端设备直接面向用户使用，一方面采集模拟话音信号，经过音频编码算法转换为IP 话音包，通过IP 网络发送至调度主机。
详解低延时高音质：回声消除与降噪篇
详解低延时⾼⾳质：回声消除与降噪篇在实时⾳频互动场景中，除了我们上⼀篇讲到的编解码会影响⾳质与体验，在端上，降噪、回声消除、⾃动增益模块同样起着重要作⽤。
在本篇内容中我们将主要围绕回声消除和降噪模块，讲讲实时互动场景下的技术挑战，以及我们的解决思路与实践。
回声消除的三⼤算法模块优化在语⾳通信系统中，回声消除（Echo Cancellation）⼀直扮演着核⼼算法的⾓⾊。
⼀般来说，回声消除的效果受诸多因素的影响，包括：声学环境，包括反射，混响等；通话设备本⾝声学设计，包括⾳腔设计以及器件的⾮线性失真等；系统性能，处理器的计算能⼒以及操作系统线程调度的能⼒。
声⽹回声消除算法在设计之初，就将算法性能、鲁棒性和普适性作为最终的优化⽬标，这⼀点对于⼀个优秀的⾳视频 SDK 来说⾄关重要。
⾸先，回声是怎么产⽣的？简单来讲，就是你的声⾳从对⽅的扬声器发出，这个声⾳⼜被他的麦克风给收录了进去，这个被麦克风收录的声⾳⼜传回到你这⼀端，你就听到了回声。
为了消除回声，我们就要设计⼀个算法将这个声⾳信号从麦克风信号中去除掉。
那么声学回声消除模块（AEC, Acoustic Echo Cancellation）是如何消除回声的呢？具体的步骤见如下简图所⽰：第⼀步需要找到参考信号/扬声器信号（蓝⾊折线）跟麦克风信号（红⾊折线）之间的延迟，也就是图中的 delay=T。
第⼆步根据参考信号估计出麦克风信号中的线性回声成分，并将其从麦克风信号中减去，得到残差信号（⿊⾊折线）。
第三步通过⾮线性的处理将残差信号中的残余回声给彻底抑制掉。
与以上的三个步骤相对应，回声消除也由三个⼤的算法模块组成：延迟估计（Delay Estimation）线性⾃适应滤波器（Linear Adaptive Filter）⾮线性处理（Nonlinear Processing）其中「延迟估计」决定了AEC的下限，「线性⾃适应滤波器」决定了 AEC 的上限，「⾮线性处理」决定了最终的通话体验，特别是回声抑制跟双讲之间的平衡。
AEC回声原理及消除
AEC Automatic Echo Cancellation 自动回音消除“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。
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”。
AEC回声原理及消除
AEC回声原理及消除AEC的原理基于自适应滤波算法，通过分析音频信号的特征以及不同采样时刻的音频数据来估计回声路径，并产生一个和回声相等但振幅相反的信号进行抵消。
AEC通常由以下几个步骤组成：1.回声路径估计：AEC首先通过麦克风接收到的扬声器声音和自己已经发出的声音来估计回声路径。
估计过程中会考虑声音传播的时间延迟、衰减以及声音频率响应等因素。
2.回声抵消：根据回声路径估计的结果，AEC生成一个与回声相等但振幅相反的信号，通过扬声器输出，从而抵消回声。
3.双向滤波：为了进一步提高抵消效果，AEC还采用双向滤波器对输入信号和输出信号进行处理。
双向滤波器可以提高回声抵消的效果，并减少对输入信号的颜色损失。
4.自适应更新：由于回声路径可能会随着时间的变化而改变，AEC需要通过自适应更新来适应回声路径的变化。
通过监测输入信号和输出信号之间的差异，AEC可以动态地更新滤波器参数，以实时调整回声抵消的效果。
为了进一步提高AEC的效果，还可以结合其他技术和算法，如噪声抑制、立体声处理等。
噪声抑制可以削弱环境噪声对回声抵消的影响，提高回声的辨识度；立体声处理可以更好地分离扬声器和麦克风之间的声音，进一步提升回声抵消的效果。
尽管AEC技术已经相对成熟，但仍然存在一些挑战和限制。
首先，AEC需要高性能的处理器和存储资源，以实时处理音频信号并更新滤波器参数。
其次，AEC的效果受到回声响应的影响。
如果回声路径非常复杂或时间延迟较大，AEC可能无法完全消除回声，从而影响通信质量。
此外，AEC还可能将非回声信号误判为回声，从而导致输出信号的失真。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的AEC参数和算法，以平衡回声抵消和信号失真之间的关系。
视频会议室之回声消除
视频会议室之回声消除作者：彭兴明一、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。
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。
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。
aec 原理
aec 原理
AEC（自动曝光控制系统）原理是利用反馈机制，检测接收转换介质的表面剂量，如果达到预设剂量要求，就停止曝光。
这样，系统不管路径上如何衰减，只管达到接收转换介质的X线剂量是否达到预设值即可，从而确保X
线的接受转换介质接收到的X线剂量相对恒定，有利于影像质量的稳定控制。
此外，AEC也指声学回声消除技术，主要分为基于DSP等实时平台的回声
消除技术和基于Windows等非实时平台的回声消除技术。
声学回声消除技术主要是通过自适应建模滤波器来消除扬声器播放的声音经不同路径反射后进入麦克风所产生的回声集合，从而提高语音通信质量。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
回声消除(AEC)原理
回声消除（AEC）原理回声消除（AEC）是一种用于音频通信系统的信号处理技术，主要用于解决回声问题。
在通信系统中，回声是指由于声音从扬声器输出到麦克风，然后再次传回扬声器产生的不完美效果。
这种回声会导致语音通信中的声音质量下降和通信的不便。
回声产生的原因主要有两个方面：声音的传播延迟和音频设备之间的声音耦合。
声音的传播延迟是指声音从扬声器到麦克风的时间差，通常由于音频信号在通信链路上的传输时间引起。
而声音耦合则是由于扬声器声音漏到麦克风上产生的。
回声消除技术的原理是通过自适应滤波器来模拟和去除由回声产生的音频信号。
自适应滤波器是一种能够根据输入信号自动调整其滤波特性的滤波器。
在回声消除中，自适应滤波器的输入信号是麦克风接收到的声音，输出信号是扬声器输出的声音。
自适应滤波器的工作原理是通过检测输入信号和输出信号之间的差异来调整滤波器的系数。
具体步骤如下：1.麦克风接收到输入信号，并经过A/D转换器转换为数字信号。
2.输入信号通过自适应滤波器，产生模拟的去除回声信号。
3.模拟的去除回声信号经过D/A转换器转换为数字信号。
4.数字信号经过扬声器输出。
5.扬声器输出的声音经过声学传播到麦克风，并经过A/D转换器转换为数字信号。
6.输入信号和输出信号之间的差异（即回声信号）被检测到。
7.回声信号经过自适应滤波器调整其滤波特性，并与输入信号相减，得到模拟的声音输出信号。
8.模拟的声音输出信号经过D/A转换器转换为数字信号。
9.数字信号被传输到对方的扬声器进行播放。
通过反复地调整自适应滤波器的系数，尽量使得输出信号与输入信号之间的差异减小至最小，从而达到去除回声的效果。
回声消除技术在实际应用中还会遇到一些挑战和难点。
例如，由于通信链路上可能存在传输延迟的变化，自适应滤波器的系数需要实时调整。
此外，在多麦克风或多扬声器的音频系统中，回声消除还需要解决麦克风和扬声器之间的耦合问题。
总结起来，回声消除是一种通过自适应滤波器来模拟和去除回声的技术，主要用于音频通信系统。
声学回声消除技术(AEC)在会议扩声系统的应用
声学回声消除技术(AEC)在会议扩声系统的应用潘晓东【摘要】从分析声学回声在电话会议的互联互通会议中的形成过程出发,解析了何为声反馈、回声及声学回声.详细讲解了声学回声的形成原理、过程以及危害所在,并提出在电话会议室会议扩声系统中消除声学回声的技术方法.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2012(036)002【总页数】6页(P10-14,24)【关键词】声反馈;回声;声学回声;声学回声消除;电话会议系统【作者】潘晓东【作者单位】安恒利(国际)有限公司,广东广州510100【正文语种】中文【中图分类】TB541 声反馈扩声系统的特点是声源和放声用的扬声器处于同一地区，在接收人语音信号的同时向听众播放。
因为传声器和扬声器处在同一区域内，所以经过放大并由扬声器辐射的声音会反馈到传声器，因而引起畸变或啸叫［1］。
声反馈(acoustical feedback)主要指室内同时使用传声器和扬声器，由扬声器到传声器直接和间接地传输。
扩声的一个特例，即声反馈系数为零就是放音系统，系统的传声增益大于0时，系统处于正反馈工作状态，系统失控。
因此为保证扩声系统正常工作，扩声系统应该远离自振点，一般至少有6 dB的稳定度，即系统的传声增益为－6 dB。
因此要减少啸叫就需使系统的频率传输特性平直，减少再生混响的干扰。
在国家多项扩声系统指标要求内，都要求系统的主频段内的频率传输特性在±4 dB 以内，实际包括了电声系统的频率传输特性和房间的频率传输特性;一般使用的传声器的频率传输特性在±3 dB以内，因此包括传声器在内的扩声系统的整个主频段频率传输特性一般控制在±4 dB以内，以减少产生啸叫的机会。
回声会使房间的频率传输特性变坏，同时也会产生更大的再生混响干扰。
由于扬声器的再生信号在传声器上引起声压逐渐降低的现象和室内混响过程类似，所以称为再生混响。
因为声反馈系数的频率特性不均匀度很大，所以各频率的再生混响时间的变化也非常大，它不像标准混响那样有利于音质的改进而是干扰了扩声系统的正常工作。
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AEC Automatic Echo Cancellation 自动回音消除
“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。
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。
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。