北京录播声学回声喇叭抑制算法

    非线性声学回声消除技术,非线性的声学回声消除问题，在实际声学系统里面非常普遍也非常棘手，到目前为止还没有特别有效的办法来解决。目前介绍非线性声学回声消除的公开文献也少之又少。如何处理非线性声学回声消除的，效果又如何？将从非线性声学回声消除产生的原因、研究现状、技术难点出发，详细介绍双耦合的声学回声消除算法以及实验检验结果。我要讲的内容是《非线性声学回声消除技术》，之所以选择这样的方向，主要是基于两个方面的原因：非线性的声学回声消除问题是一个困扰了行业很多年的技术难题，这个问题在实际的声学系统里非常普遍，同时又很棘手，到目前为止，还没有特别有效的办法。我猜测大家应该会对这个课题感兴趣。还有另外一个原因，我之前做过一些技术的调研，在现有公开的文献资料里，介绍非线性声学回声消除方面的资料非常少，我想借这样一个机会，介绍一些我们团队在这个领域的进展，希望能够对大家后续的研究有一些帮助，同时也想跟各位**做一下技术交流。我介绍的内容包括四个部分，个部分什么是非线性声学回声，它产生的原理、研究现状以及技术难点等问题；第二个部分重点介绍双耦合声学回声消除算法。

    回到前面的这个声学回声路径图。北京录播声学回声喇叭抑制算法

    26.声聚焦指凹面对声波形成集中反射、使反射声聚集于某个区域，造成声音在该区域特别响的现象。声聚集造成声能过分集中，使声能汇聚点的声音嘈杂，而其他区域听音条件变差，扩大了声场不均匀度，严重影响听众的听音条件。27.声影区由于障碍物或折射的原因，产生声音辐射不到的区域。在声影区内声压级很低，音量很轻。因此声影区的存在也是声压不均匀的原因。28.声染色由于室内频率响应的变化，使原始声音被赋予外加的音色特点。容积小的听音室，本征频率在低频端分布不够密集连续，因此在低频段易产生“共振”的音染现象。共振现象产生的声染色效应，引起声音信号的失真，产生主观听感上的厌恶情绪，严重影响听音效果。29.声闸（声锁）两道门之间保留较大的间距做成通常所称的“门斗”，并对其内表面做强吸声处理，以提高隔声效果，此“门斗”称为声闸（声锁）.30.声桥材料直接固定在龙骨上时，受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板，这种象桥一样传递声能的现象被称为声桥。31.浮筑结构（房中房）通常只有外部环境很差或声学环境要求较高的情况下才会考虑浮筑结构，即在原房间中再建一个房间（即内套和外套）。分轻质和重质两种。内套和外套之间设置弹性垫层。

    北京录播声学回声喇叭抑制算法非线性声学回声消除方面的资料非常少。

    需要注意的是，如果index在滤波器阶数两端疯狂试探，只能说明当前给到线性部分的远近端延时较小或过大，此时滤波器效果是不稳定的，需要借助固定延时调整或大延时调整使index处于一个比较理想的位置。线性部分算法是可以看作是一个固定步长的NLMS算法，具体细节大家可以结合源码走读，本节重点讲解线型滤波在整个框架中的作用。从个人理解来看，线性部分的目的就是很大程度的消除线性回声，为远近端帧判别的时候，很大程度地保证了信号之间的相干值(0~1之间，值越大相干性越大)的可靠性。我们记消除线性回声之后的信号为估计的回声信号e(n)，e(n)=s(n)+y''(n)+v(n)，其中y''(n)为非线性回声信号，记y'(n)为线性回声，y(n)=y'(n)+y''(n)。相干性的计算（Matlab代码）,两个实验（1）计算近端信号d(n)与远端参考信号x(n)的相关性cohdx，理论上远端回声信号的相干性应该更接近0（为了方便后续对比，WebRTC做了反向处理:1-cohdx），如图5(a)，行为计算近端信号d(n)，第二行为远端参考信号x(n)，第三行为二者相干性曲线:1-cohdx，会发现回声部分相干值有明显起伏，比较大值有，近端部分整体接近，但是有持续波动，如果想通过一条固定的门限去区分远近端帧，会存在不同程度的误判。

    为什么声学器件的小型化容易产生非线性的失真呢？这个需要从喇叭发声的基本原理说起，我们都知道声波的本质是一种物理振动，而喇叭发声的基本原理就是通过电流来驱动喇叭的振膜发生振动之后，这个振膜会带动周围的空气分子相应发生振动，这样就产生了声音。如果我们要发出一个大的声音的话，那么就需要在单位时间内用更多的电流去驱动更多的空气分子发生振动。假设有大小不同的两个喇叭，他们用同样的功率去驱动，对于大喇叭而言，由于它跟空气接触的面积要大一些，所以他在单位时间内能够带动更多的空气分子振动，所以它发出来的声音也会大一些。而小喇叭如果想发出跟大喇叭一样大的声音，就需要加大驱动功率，这样会带来一个问题：我们的功率放大器件会进入到一种饱和失真的状态，由此就会带来非线性的失真。这就是声学器件小型化容易产生非线性失真的一个主要的原因。这里廉价化比较好理解了，就不多说了。原因之二，就是声学结构设计的不合理。典型的一个实例就是声学系统的隔振设计不合理。喇叭发声单元跟麦克接收单元之间，通常是需要做隔振处理的，如果没有隔振处理的话，那么在喇叭发声的过程中，他所产生的振动会通过物理方式传递到麦克接收端。

     非线性声学回声产生的原因。

    23.避免厅堂音质缺陷的方法主要是从厅堂的体形设计和吸声材料布置两方面入手，消除产生音质缺陷的条件。例如，为了消除回声，应在可能引起回声的部位布置强吸声材料，使反射声减弱经；另一种方法是调整反射面角度，将后墙与顶棚交接处作成比较大的倾角，将声音反射给后区观众，彻底消除回声，取得化害为利的效果。为了消除声聚集现象，应尽量控制厅堂界的曲面弧度，采用凸形结构，并在弧面上布置合适的吸音材料。为了消除音质缺陷，可根据厅堂内声源的位置。采用几何作图法，用声线的分布找出各种声缺陷的条件和部位，再采取必要的措施进行抑制。24.回声指强度和时间差大到足可以引起听觉将它与直达声区分开来的反射声。从单一声源产生的一连串可分辩的回声则叫多重回声，当室内两个界面之间距离大于一定数值，且吸声量不足时，在其中间声源发出的声音就可能产生多重回声。回声会影响听音注意力，影响声音的清晰度，破坏立体声聆听的声像定位效果。25.颤动回声当声源在平行界面或一平面与一凹面之间发生反射，界面距离大于一定数值时会出现颤动回声。发生颤动回声时，声音有连续的重叠声，并有颤抖的感觉。颤动回声会引起听力疲劳，使人感到厌烦。

    双耦合声学回声消除算法的主要贡献体现在两个方面。上海通话声学回声处理算法

非线性声学回声消除的技术难点。北京录播声学回声喇叭抑制算法

    男人说话的声频为～150Hz，女人说话声频为～230Hz,发动机声频为～250Hz，绝大部分机器的噪音也是以低频为主的中低频噪音）,9.声音频率(声频)声波在单位时间内的振动次数称为频率(frequency)，单位赫(Hz)。人耳能够听到的声音的整个范围是20~20000Hz，一般把声音频率分为低频（500Hz以下）、中频（500-1000Hz）和高频(1000Hz以上)三个频带。听觉好的成年人能听到的声音频率常在30~16000Hz之间，老年人则常在50~10000Hz之间。10.混响声源停止发音后，产生的声音延续现象。11.混响时间当声场达到稳定的状态后，突然关掉声源使其停止发声，声能逐渐减小到原来声能（稳定时具有的声能）的百万分之一所经历的时间，通常用声压级60dB所需要的时间，一般用T60表示（有时也用T），单位为秒（S）；(简而言之：声能密度衰减60dB所需要的时间)。12.混响时间计算公式塞宾公式T60=αS。其中A为总吸声量，α为吸声系数，S为样件面积，V为混响室体积。13.比较好混响时间对大量音质效果评价认为较好的各种用途的厅堂实测的500HZ和1000HZ满场（指实际使用状态）的混响时间进行统计分析，从而得到的混响时间称为比较好混响时间。14.直达声与混响声声源发出的直接到达的声音是直达声。

     北京录播声学回声喇叭抑制算法