NXP平台回声消除算法原理及应用
回声消除几种常用的算法比较
回声消除几种常用的算法比较（1）LMS与RLS自适应滤波算法性能比较最小均方(LMS, Least Mean Squares)和递推最小二乘(RLS, Recursive Least Squares)两种基本自适应算法进行了算法原理、算法性能分析。
计算机模拟仿真结果表明，这两种算法都能通过有效抑制各种干扰来提高强噪声背景中的信号。
检测特性相比之下，RLS算法具有良好的收敛性能，除收敛速度快于LMS 算法和NLMS算法以及稳定性强外，而且具有更高的起始收敛速率、更小的权噪声和更大的抑噪能力。
基于自适应噪声抵消系统，对比研究了两类自适应滤波算法在噪声抵消应用中的滤波性能。
计算机仿真实验结果表明，两种算法都能从高背景噪声中提取有用信号。
相比之下，RLS算法具有比LMS好得多的启动速度和收敛速度，对非平稳信号适应性强，其滤波性能明显好于LMS算法，但其计算复杂度高，不便于实时处理。
而LMS算法相对存在收敛速度不够快和抵抗突出值干扰能力不够强。
值得深入研究的是降低RLS算法的计算复杂度，进一步提高LMS算法的收敛速度并减少其残余(失调)误差。
(2)LMS与NLMS的比较通过理论分析和实验对比得出NLMS算法的复杂度最小且鲁棒性最好，但是遇到相关信号时，收敛速率最慢。
在实际应用中，NLMS算法便可以基本满足要求，但是NLMS算法步长选择一种收敛速度和收敛精度的折衷。
(3) NLMS算法与NBLMS算法的比较由于回声消除的效果除了与算法有关外，还与滤波器系数的个数、采样率、削波处理、近端语音信号检测等因素相关，因此对两个算法进行比较时，这些因素都取相同值．两种算法在代码大小和所需指令周期上的比较两种算法在代码大小和所需指令周期上的比较见表1．由此可见：两种算法在性能上的差异与滤波器系数的个数N 和滤波器系数块大小M有关．上述的几种算法各有特点。
(1)RLS算法即使是在输入信号相关矩阵的特征值扩展比较大的情况都能实现快速收敛，且对输入参考信号特征值散布不敏感，但其实现都以增加计算复杂度和稳定性问题为代价，而这些问题对于基于LMS准则的算法来说却并不重要，因此实际应用中很少采用。
回声消除典型应用方案
回声消除降噪芯片典型应用方案引言手机用户数量的空前增长，以及使用场合的复杂性，使得环境噪声抑制技术已经成为移动通讯的迫切需求。
环境噪声通常包含点噪声和弥散噪声两部分或两者的中和。
点噪声距离使用者较近，其幅度和频率的变化较快；弥散噪声则距离使用者较远，而且幅度和频率变化缓慢，如背景噪声。
弥散噪声用一个麦克风的技术就可以抑制，而点噪声由于其变化快，需要快速捕捉和抑制，通常需要用两个麦克风阵列进行快速定位，形成空间滤波器快速收敛，并进行噪声抑制(见图1)。
本文将以MTK平台为例，介绍FM2018-380在抗噪声手机中的设计要点。
如其他型号设计有疑问可联系扣247547622，共同探讨相关技术，解决相关问题，提高设计效率。
图1手持模式的抗噪声空间滤波器极性示意图及直观图SAM技术设计要点和一个麦克风的手持应用不一样，阵列麦克风需要考虑两个麦克风之间的灵敏度差异和摆放位置(见图2)。
两个麦克风之间的距离大于60mm。
对于近场信号，主麦克风(靠近使用者嘴)拾取的近场语音信号比参考麦克风(靠近使用者耳)大6dB以上，对于远场信号(超过0.5m的噪声)，主麦克风和参考麦克风拾取的信号基本一致。
根据阵列麦克风之间的差异，通过芯片处理，区别对待近场和远场信号，保留近场有用信号，对远场所有方向的噪声进行抑制。
图2直板手机麦克风的摆放位置结构设计使两个麦克风的开孔大小一致，保证麦克风腔体的气密性，若有免提通话功能，还需要更多考虑喇叭、麦克风减振等问题。
图3FM2018-380在手机的典型应用原理图抗噪声手机的设计以MTK的手机平台(MT6225、MT6318、MT6319)为例(见图3)，主麦克风(MIC0)和参考麦克风(MIC1)分别需要单独的偏置电路，使用差分信号输入到芯片，麦克风偏置电路需要增加小电容以滤除射频干扰。
阵列麦克风信号经FM2018-380处理后，经线路输出(LINE_OUT)，采用假差分电路送到MT6225的麦克风输入端(MICP0，MICN0)，假差分电路可以减少射频干扰和本地噪声。
回音消除芯片
回音消除芯片回音消除芯片是一种用于消除电话、对讲机等通信设备中的回音噪音的技术装置。
回音是指在通话过程中，话筒或扬声器发出的声音在环境中传播后，再次通过电话线路返回到接收端，从而造成干扰和噪音。
回音消除芯片的作用就是通过算法和电路设计，对回音进行实时的识别和消除，以达到清晰、稳定的通话效果。
回音消除芯片的工作原理主要分为两个步骤：回音检测和回音取消。
在回音检测阶段，回音消除芯片会将正在通话的声音进行采样，并和从扬声器发出的声音进行比较。
由于回音是经过一定时间延迟后返回的，因此可以通过对延迟时间的测量来识别回音信号。
一旦检测到回音信号，芯片就会进入回音取消的阶段。
在回音取消阶段，芯片会根据回音信号的参数，通过算法计算出一个与回音相同但相位相反的信号，并发送到扬声器端口。
这样，两个相反的声音相遇后就会互相抵消，从而消除回音噪音。
为了实现更好的效果，回音消除芯片通常还会进行自适应滤波等处理，以适应不同环境下的回音特性。
除了回音检测和回音取消，回音消除芯片还可以具备其他的功能。
比如，对于某些特殊情况下的回音噪音，芯片可以通过降噪算法进行处理，减少噪音干扰。
同时，一些高级的回音消除芯片还可以增加自动增益控制功能，使通话声音更加稳定、清晰。
回音消除芯片的应用非常广泛。
除了常见的电话、对讲机等通信设备，回音消除技术也被广泛应用于会议系统、音频设备等领域。
例如，在会议系统中，多个扬声器和话筒同时存在时，由于声音的相互干扰，可能会产生严重的回音效应。
通过使用回音消除芯片，可以有效减少回音噪音，提高会议的语音质量。
总结来说，回音消除芯片是一种用于消除通信设备中回音噪音的技术装置。
它通过回音检测和回音取消两个步骤，对回音进行实时的识别和消除，从而达到清晰、稳定的通话效果。
回音消除芯片的应用范围广泛，可以提高不同领域的通信设备的声音质量。
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。
回声 混响 算法
回声混响算法回声和混响是音频处理中的重要概念，它们在许多应用中都有广泛的应用，如语音识别、音乐制作、视频会议等。
回声是指声音在房间内反射后再次被麦克风捕捉到的现象，而混响则是指声音在房间内反射多次后的总效果。
这两种现象都会对音频质量产生负面影响，因此需要通过算法进行处理。
回声消除算法是一种用于消除音频信号中的回声的算法。
它的基本思想是通过分析音频信号的特性，如幅度、频率和相位等，来估计回声信号，并将其从原始信号中减去。
回声消除算法可以分为两类：基于滤波器的方法和基于非线性方法的方法。
基于滤波器的回声消除算法主要包括自适应滤波器、最小均方误差（LMS）滤波器和RLS（Recursive Least Squares）滤波器等。
这些算法的基本思想是通过调整滤波器的参数，使得滤波器的输出与回声信号尽可能接近，从而实现回声的消除。
基于非线性方法的回声消除算法主要包括神经网络、模糊逻辑和遗传算法等。
这些算法的基本思想是通过模拟人脑的思维方式，对音频信号进行复杂的非线性处理，从而实现回声的消除。
混响消除算法是一种用于消除音频信号中的混响的算法。
它的基本思想是通过分析音频信号的特性，如幅度、频率和相位等，来估计混响信号，并将其从原始信号中减去。
混响消除算法可以分为两类：基于频域的方法和基于时域的方法。
基于频域的混响消除算法主要包括谱减法、Wiener滤波器和最大熵谱减法等。
这些算法的基本思想是通过分析音频信号的频谱特性，来估计混响信号，并将其从原始信号中减去。
基于时域的混响消除算法主要包括自相关法、互相关法和倒谱法等。
这些算法的基本思想是通过分析音频信号的时间特性，来估计混响信号，并将其从原始信号中减去。
总的来说，回声和混响是音频处理中的重要问题，需要通过各种算法进行处理。
这些算法各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择。
同时，由于音频信号的特性非常复杂，因此这些算法的实现也需要一定的专业知识和技能。
啸叫的消除方法和应用范围
2、回声消除 技术原理
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。
从通讯回音产生的原因看：
声学回声
电路回声
声学回声消除
电路回声消除
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 要做的事情相同：在发送时，把不需要的回音从语音流中间去掉。
对应的有： 声学回声消除器
【声学回声消除器介绍】
作用
对B端采集到的声音进行处
理，把采集到的声音去掉 A的声音再传给A，这样，
A就不会听到自己说过的话。
要求
回音路径可能是变化的， 一旦出现变化，回声消
除算法要能自主判断出
来，因为自适应滤波器 学习要重新开始。
注意
传给回声消除器的两个声
音信号，必须同步得非常
的好，如果传给消除器的 两个信号同步得不好，即 两个信号找不到频域相同 的部分，就没有办法进行 消除了。
4、回声消除 的应用范围
基于DSP平台的回声消除技术
各种嵌入式设备 DSP芯片作载体
（较为成熟）
终端设备 手机视频会议电信网络设备 交换机 网关
加拿大、瑞典、国内 科莱特斯科技
基于Windows平台的回声消除技术
条 件
有声源发声
有介质传播声音，比如空气
声音遇到障碍物反射回来 回声到达人的耳朵比原声晚0.1秒 以上
回声分类
声学回声
（空间声学反射产生）
线路回声
（物理电子线路的二四线匹配耦合引起的）
不良效果
使人听到多重声音， 重音，不利于接受 信息。严重时，会 对人体的听觉系 统造成伤害。
在室内（比如晚会，报 告会等场合)，回声还会 与麦克风产生自激，造 成“啸音”（尖叫）
回声消除 单片机的方法
回声消除单片机的方法
回声消除是在声音信号传输或记录过程中应用的一种数字信号处理技术。
在单片机中
实现回声消除可以通过以下方法：
1. 自适应滤波器：使用递归的滤波器结构，通过不断调整滤波器的系数来适应环境
中的回声，以实现回声消除。
2. 双声道消除：将输入的声音信号分成两路，一路为主声音，另一路为回声声音，
然后通过对比两路声音信号的相关性，消除回声声音。
3. 延迟补偿：通过在回声回放之前对主声音信号进行一定的延迟，使其与回声信号
同步，然后相减来消除回声。
4. 自相关法：通过对声音信号进行自相关分析，找到回声的延迟时间，然后将延迟
后的主声音与回声进行消除。
5. FFT滤波器：将声音信号转换到频域，然后使用特定的频率滤波器来消除回声。
6. 反相法：通过反相主声音信号，并与回声信号相加，使得回声信号减弱。
7. 遗忘因子法：在自适应滤波器中引入遗忘因子，用于控制滤波器系数的更新速度，以实现回声的快速消除。
8. 波束形成法：使用多个麦克风阵列，通过采集和处理多个麦克风的信号，以消除
回声。
9. 动态增益法：通过动态调整声音信号的增益，使得回声信号与主声音保持一致，
从而实现回声消除。
10. 噪声抑制法：通过对环境噪声的抑制，减小回声对主声音的干扰，达到回声消除
的效果。
以上是一些关于回声消除的常见方法，每种方法都有其适用的场景和特点。
在单片机
中实现这些方法需要结合具体的硬件设备和编程语言，在算法实现和计算资源上做出权
衡。
echo cancel noise reduction 实现原理
echo cancel noise reduction 实现原
理
回声消除（Echo Cancellation）是一种数字信号处理技术，用于消除或减少通信系统中的回声干扰。
回声是由于声音在传输过程中遇到障碍物或反射而产生的，它会在麦克风中重新采集并发送回远端，影响通话质量。
回声消除的基本原理是利用回声的特性，通过数字信号处理技术，将回声从麦克风采集的信号中消除。
具体实现过程如下：
采集信号：首先，麦克风会采集周围的声音，包括回声和原始声音。
回声估计：回声消除器会通过回声估计算法，分析采集到的声音中的回声成分。
这个过程通常涉及到对回声路径的建模，以便能够准确地模拟回声的特性。
信号抵消：在得到回声的估计值后，消除器会生成一个反向的信号，该信号与原始回声信号在幅度和相位上相匹配。
这个反向信号会与原始声音信号相加，以消除其中的回声成分。
反馈控制：最后，通过反馈控制机制，不断调整回声估计和信号抵消的参数，以实现最佳的回声消除效果。
在实际应用中，回声消除技术通常与噪声抑制技术相结合，以提高语音通信的质量。
噪声抑制技术通过分析麦克风采集到的声音中的噪声成分，并对其进行抑制或降低，以进一步提高通话的清晰度。
总的来说，回声消除和噪声抑制是数字信号处理技术在通信领域的重要应用之一，它们通过数字信号处理技术，改善了通信系统的性能和用户体验。
如何解决音频会议回声消除
如何解决音频会议回声消除如何解决音频会议回声消除声学回声消除(AEC)是通过声音链路使房间内各个位置声音产生相关性的一种技术。
只要是一个有多个房间同时参与的、无障碍的、全双工会议，并且会议话筒会拾取到音箱中的声音时，就需要用到AEC。
一、声学回声产生的原因在一个典型的会议形式中(图1)，从房间B中通过电话线或者音频网络传输到房间A的声音，又通过音频网络传了回去。
在房间B里的人就会听到了一个经过音频网络和房间A之后有了延时的自己的声音。
如果人们在交谈时听到了自己的回声，那么就很容易被分散注意力，而且也很难有一个非常自然的交谈。
对于有效的沟通来说，消除回声是非常重要的。
消除声学回声有许多种方法。
有一种方法是在话筒和音箱之间加入选择开关，使它们不能同时启用(图2)。
这样就打破了声音产生回声的信号通路。
但它也破坏了交流，使会话的进行一点都不自然，因为听者必须等到另一端的发言人讲完。
在这一系统中的声音是半双工的。
这种方法通常用于对讲机系统和双通道广播，但是由于交流的自然性受到限制，所以最好不要在音频会议系统中使用。
另一种方法是在物理上把音箱和话筒隔离开来。
一个简单的例子就是电话的听筒。
因为听筒中的小喇叭离人耳非常近，所以就可以把声音的电平做的很小，这样既能够听清楚又不会被话筒拾取到。
因为在听筒的喇叭与话筒之间没有联结，所以在远端也就不会有回声。
当然，为每个人配发听筒也就无法兼顾会议的自然交流和正常活动。
AEC已经成为会议系统中提供全双工音频的标准方法。
AEC是通过消除或者移除本地话筒中拾取到的远端的音频信号来阻止远端的声音返回去的一种处理方法。
这种音频的移除都是通过数字信号处理来完成的。
二、回声消除的工作原理尽管回声消除是非常复杂的技术，但我们可以从简单的描述中来了解一下这种处理方法：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的声音只有房间A的声音才会被送到房间B中，这样就得到了无回声的声音。
回声消除在voip中的应用
回声消除在voip中的应用回声消除在VOIP中的应用摘要本文介绍了回声消除产生及消除的原理和算法，阐述了回声消除对VoIP网络的意义。
并在DSP芯片上实现了一个基于频域的自适应滤波器的回声消除算法，对测试结果进行了分析。
关键词声学回声消除;VoIP;G.168标准前言VoIP(Voice over IP)业务利用Internet网络传输语音数据，与传统的PSTN网络相比，具有:成本低、网络带宽利用率高、可集成多媒体业务等优势。
由于VoIP在网络采用分组交换传输语音数据，因此，网络带宽和编解码性能制约了通话质量。
在网络会议中，网络延时大或编解码性能低等原因会造成语音数据的延迟，会议用户收听到自己的声音。
这个声音是由对端麦克风从附近的扬声器拾取的，会对语音传输造成干扰，这就是通常所说的声学回声。
因此，在VOIP通话过程中，为提高VOIP的通话质量，有必要加入回声消除的功能，在将声学回声从语音数据中消除。
1. 回声消除的原理2.1 回声产生原理根据通话过程中的回声产生的源，可将回声分为电学回声和声学回声。
电学回声是在传统的电话交换系统中，由于交换电路的阻抗不匹配产生的。
声学回声是由设备的音频数据采集系统接收了本设备发声系统输出的音频信号，这种声音理论上是不应该存在的。
音频输出系统输出的声音经过一定的途径回馈到本设备的音频数据采集系统，这些路径叫做回声路径。
回声路径可将回声分为直接回声和间接回声。
直接回声是指回声从音频输出系统经过音频媒介(通常是空气)，直接回馈到音频采集系统。
这种回声得耗时最小，只取决于设备音频采集系统和音频输出系统之间的空间直线距离。
间接回声是指音频经过周围障碍物(例如墙、桌椅等)的一次或多次反射后，回馈到音频采集系统。
这种回声的回声路径与设备周围的环境有关系，因此不确定性和复杂度较高。
其主要特点是回声路径冲激响应变化范围大,变化快,冲激响应持续时间长,一般在50,300 ms。
这使得自适应建模滤波器的阶数很高,因而成为语音通信系统回声的主要难题[朱灿彬,毛玉泉,李晓楠,等. Vo IP 回声消除算法研究[J ] . 舰船电子工程, 2007 , 27 (4) :29232 ] 。
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Ｖｏ ０． Ｎ ｏ ７ ｌ１
电
子与封源自装 ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩ ＣＳ ＆ ＰＡＣＫ＿ ＡＧＩ ＮＧ
总 第８ ７期 ２ｌ ０ ０年 ７月
④ ⑨ ④ ④ ⑧ ⑤ ⑨ ④
ＮＸＰ平 台 回 消 法原 理及 应 用 声 除算
任 东
（ 上海交通大学 电子信息与 电气工程学院 ，上海 ２ ０ ３ ） ０ ０ ０
ｔ ｅ ｅ ｏ ｅｃ ｕ ｅ ｒ ａ ｉ ｃ ｔｅ ｈ ｒ ｆ ｒ ａ ｓ ｄｇ ｅ ｔｄ ｆ ｕｌ ｓｔ Ｒ＆Ｄ ｎｇｎ ｅ ｓＴ ｓａ ｉｌ ｅ ｃ ｂｅ ＸＰ ｐ ａｆ ｒ ｅ ｈ ａ ｃ ｌｅ ｌ ｏ ｉ ｉ ｏ ｅ ｉｅ ｒ ．ｈｉ ｒ ｃｅｄ ｓ ｒ ｓＮ ｔ ｉ ｌｔｏ ｍ ｃ ｏｃ ｎ ｅｌｒａｇ －
中图分类号 ：Ｔ ２ ． Ｎ９ ９５ ４
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ８ —０ ０（ ０ ０ ７０ ３ —４ ６ １１ ７ ２ １ ）０ —０ ０ １
ＮＸＰ ａ ｆ ｒ ｈｏＣａ ｃ ｌｅ ｇ ｒｔ ｉ ｉ ｌ ｎ ｐｆ ａ ｏ Ｐｌ ｔｏ ｍ Ｅｃ ｎ ｅ ｌｒ Ａｌ ｏ ｉ ｈｍ Ｐｒｎｃｐ ｅａ ｄＡｐ ｉ ｆ ｎ ｃｉ
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多，因此 给研 发工程 师调试 带来很 大 困难 。文章介 绍 Ｎ ＸＰ平 台回声 消 除算法 的原理及 其应 用 ， 旨 在 帮助工程 师较 快理 解此平 台回声消 除算 法机理 并运 用介 绍的 思路 进行 软 件音频 调试 系统 的开 发 和 应 用 ，从 而达到 改善 无 线通信 终端 回 声效 果的 目的。 关 键词 ：回声 消除 ；控 制逻 辑 ；激活检 测 器 ；开环 双 工检 测 器 ；闭环校 正 器
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除 回声 。通过介绍 回声产生 机理及 ＮＸＰ平 台 回声消
１ 引言
近十 年来 ，随 着社会 经济 的不 断发 展 ，手机 被
除算法原理 ，有的放矢地在 Ｆ ＡＳ 中改写回声相关 Ｌ Ｈ
摘 要 ：随着 无线通 信技 术的迅 猛 发展 ， 以手机 为代表 的 无线通 信终端 已经 成 为大众应 用最 为广
泛 的通信 工具。这 其 中语 音通话 功能是 非 常重要 的用途 ，通话质 量 的优 劣直接 影响 着用户感 受。而
通话 回 声问题 是 最难 解决 的部 分 ， 因为回声产 生途 径 多样 、软件 处理 算 法复杂 、 回声调试 参数 众
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