北京录播声学回声噪声

时间:2023年01月28日 来源:

    这样会带来一个新的问题:按照Widrow的自适应滤波理论,滤波器的长度越长,其收敛速度越慢,同时权噪声越大,进而导致强混响下回声消除不够理想。第二个问题是延时跳变问题。在实时音视频通话领域,延时跳变是一个比较普遍的问题。主要现象是麦克端采集的信号和回声参考信号之间的时延关系会发生跳变,每次跳变之后就需要重新对齐信号,就会漏一些回声出来。第三个问题是啸叫问题。啸叫的检测和啸叫的抑制是公认的在回声领域的经典难题。还有双讲问题。双讲是评估回声消除算法性能的一个重要指标,当然也是很难处理的一个问题,因为双讲很容易导致滤波器系数发散。综合以上这些维度我们可以看到,非线性的声学回声消除是一个很有挑战的研究方向。双耦合声学回声消除算法这个是我们团队提出来的一种算法,它的主要特点是,在构建滤波器模型的过程中结合了非线性声学回声的一些特性,因此它在抑制非线性回声方面,也体现出固有的优势。1.非线性声学回声系统建模,继续回到前面的这个声学回声路径。我们对这个模型进行了简化。我们将左边的喇叭端用一个传递函数Wn来表示,假设它的是非线性的回声路径传递函数;同时我们将喇叭右边,就是麦克端,统一用Wl来表示。

    AEC声学回声,电话的扬声器的声音。北京录播声学回声噪声

    底噪也就是本底噪声,一般指在电声系统中,除去有用的信号外的总噪声。底噪有来自于固有的电子、电磁噪音,也有确是功放电路或电源性能问题导致的。理论上底噪是无法去除的,当然只有当底噪大到影响听感的时候才是问题。很多时候可以提高信噪比把底噪给压低,这确实可以降低听音乐时噪声的影响。但是总之人们还是有带耳机不听音乐的时候,典型的如ANC耳机降噪工作的时候,此时显得尤为重要,近期几大品牌都因为ANC底噪问题造成过批量退货。为了准确的检测产品底噪,我们需要知道目前行业内耳机功放工作类型大概有以下两种:1、产品处于蓝牙播放状态时,功放IC有打开,输入端无任何音源,喇叭输出端有底噪信号输出。2、产品处于蓝牙播放状态时,IC会被系统静音,信号输入端需要给一个很小信号触发功放IC打开,喇叭输出端有底噪信号输出。总的来说,底噪时需要多种指标和技术手段来验证和管控。指南测控整个标准声学测试系统通过极高灵敏度的仪器和声学传感器,采用多种评估底噪能量值的方法,以及专门为底噪测试而设计的箱体及治具结构,测试软件逻辑等一体化的设计,可以准确快速的进行底噪测试。下图TWS耳机中的左耳,在喇叭播放空声源时,喇叭端有略微的电流声底噪。 广东语音交互声学回声自抑制算法先对非线性声学回声的特性进行分析。

    在线性的回声场景里,双耦合的非线性滤波器是处于休眠的状态,所以它的值是趋于0的,这个时候起主导作用的是线性滤波器。接下来我们再看一下右边的非线性声学回声场景。我们假设非线性的失要出现在t1到t2这个时间段内,大家可以看到黄色线在这个时间里,出现了一次突变,对于NLMS算法,当出现非线性失真之后,它的线性滤波器会去逼近非线性失真。但是由于学习的速度跟不上滤波器变化的速度,所以它跟真实的值之间总是存在一个比较大的gap。同时当非线性失真消失之后,它还需要一段时间恢复到正常状态,因此在整个时间段里,都会出现回声泄露的问题。接下来我们再看双耦合算法,在非线性失真出现之后,线性滤波器会进入到一种相对休眠的状态,就是前面所提到的耦合机制,会降低它的更新速度,所以在整个非线性出现的这段时间里,他的值是缓慢变化的。进入非线性失真状态之后,非线性滤波器开始工作,它会快速非线性特性的变化,而当非线性失真消失之后,非线性滤波器又进入休眠状态。将这两个滤波器结合起来,就可以实现对整个声学回声路径的变化进行有效。这里只是给出了一个示例,实际情况往往要复杂很多。接下来我们对这2个滤波器做了特性比较,主要是从4个不同的维度。

    

    运用声学处理来控制回声和混响,当有某个房间或建造一个录音棚时,如出现下述问题,就需要进行声学处理:(1)在墙边拍一下手,然后可听到颤动回声。这是由于声音在硬的平行墙面之间的来回撞击而产生的。(2)录音棚有非常活跃的环境,诸如像一个车库或是混凝土结构的地下室之类,可以听到很多的房间混响。(3)录音棚体积很小。(4)从录音作品中可以听到外界的噪声。(5)低音吉他放大器和音箱的声音有隆隆声。(6)缺乏在数英尺之外作不拾取噪声或不拾取过量房间混响的拾音的自由度。(7)在传声器信号中可听到大量的泄漏声。一些泄漏的例子,如吉他传声器拾取了鼓声,或是由于铙镲传声器拾取了电吉他的声音。如果有上述情况出现,则可按如下的建议来改善录音室的声学状况。混响和回声是由于房间表面的声音反射引起的,因此,强吸声的表面会有助于化解这些问题。高频吸收如要吸收高频,可使用诸如多孔的褶皱(凹凸不平的)的泡沫垫材料。这些材料是高可燃性的,所以,要作阻燃处理。把它们钉住或粘贴在墙面上,或者把它们固定在框架上。从效果上看,使用厚的泡沫材料要比薄的好。装在墙上的,这取决于声音撞击到泡沫材料上的角度。在泡沫材料嵌板之间要留有一些空隙。

     我们把声学回声消除这个技术变成一张实体的插件(设备插卡),在系统中,为实现次回声过滤。

    也就是说吸声可提高音质,但对降噪能力效果不好。3.吸声系数在一定面积上被吸收的声能与射入声能之比称之为该界面的吸声系数(α)。当入射声能被完全反射时,α=0,表示无吸声作用;当入射声波完全没有被反射时,α=1,表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数α=0~1,α值越大,表示吸声能越好,它是目前表征吸声性能常用的参数。4.吸声量又称等效吸声面积,等于吸声材料面积与其吸声系数的乘积。单位为平方米。5.吸声材料吸声系数大于(acousticalabsorptionmaterials)。吸声材料是多孔、疏散的材质,常用的吸声材料有玻璃棉、岩棉、聚酯纤维吸音板、羊毛毡、矿渣棉、卡普隆纤维、棉麻等植物纤维、泡沫微孔吸声砖等。雪也能吸声。6.隔声隔声是指声波在空气中传播时,一般用各种易吸收能量的物质消耗声波的能量使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施,这种措施称为隔声。7.隔声量声波从一空间向另一空间透射,被中间界面阻隔的声能。8.吸声降噪指采用吸声的材料吸收噪声、降低噪声强度的方法。一般利用吸声装置(吸声饰面、空间吸声体等)吸收室内的声能以降低噪声。在室内建筑厅堂和工厂降噪的声学设计中,主要是解决低频吸声降噪的问题。。

     非线性声学回声系统建模。浙江语音识别声学回声祛混响算法

回声来自于非预期的泄露,一般分为电学回声和声学回声。北京录播声学回声噪声

    只需要近端采集信号即可,傲娇的回声消除需要同时输入近端信号与远端参考信号。有同学会问已知了远端参考信号,为什么不能用噪声抑制方法处理呢,直接从频域减掉远端信号的频谱不就可以了吗?行为近端信号s(n),已经混合了近端人声和扬声器播放出来的远端信号,黄色框中已经标出对齐之后的远端信号,其语音表达的内容一致,但是频谱和幅度(明显经过扬声器放大之后声音能量很高)均不一致,意思就是:参考的远端信号与扬声器播放出来的远端信号已经是“貌合神离”了,与降噪的方法相结合也是不错的思路,但是直接套用降噪的方法显然会造成回声残留与双讲部分严重的抑制。接下来,我们来看看WebRTC科学家是怎么做的吧。信号处理流程WebRTCAEC算法包含了延时调整策略,线性回声估计,非线性回声抑制3个部分。回声消除本质上更像是音源分离,我们期望从混合的近端信号中消除不需要的远端信号,保留近端人声发送到远端,但是WebRTC工程师们更倾向于将两个人交流的过程理解为一问一答的交替说话,存在远近端同时连续说话的情况并不多(即保单讲轻双讲)。因此只需要区分远近端说话区域就可以通过一些手段消除绝大多数远端回声。

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