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上海机器人唤醒声学回声环境噪声抑制算法

来源: 发布时间:2022年04月07日

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,右耳无此不良现场,通过指南测控的标准声学测试系统进行左右耳TWS声学测试,可以在底噪测试步骤中检测到,有底噪异常的左耳的一些频段能量值偏高,无底噪问题的右耳的表现就“平顺”很多。再结合与更多正常品的对比和设定合理的limits,可以快速准确的检查出耳机在各种状态下的底噪不良。耳机回声回声来自于非预期的泄露,一般分为电学回声和声学回声。前者一般由于麦克风和扬声器线路布局不合理的电路耦合造成,后者则是由于麦克风和扬声器的声学泄露耦合而成。对于回声不良的耳机来说,在通话时,耳机喇叭播放的声音信号通过麦克风又传回电话另一头的手机,从而让讲话者听到自己的声音。对于耳机来讲,主要是声学回声,表现为收发环路的隔离度不好,其根本原因就是耳机在装配时麦克风与喇叭的密封隔离没做好,导致通话时回声出现的不良体验。图中的耳机,在通话时,人耳会略微的感受到回声,也就是佩戴人讲话的声音又传递到了耳机本身的喇叭后播放出来,也有会在通话对方的手机端出现回声现像影响双方的通话质量。指南测控的标准声学测试系统,根据回声传输路径。回声消除AEC(AcousticEchoCancellation)一般指的是声学回声消除,其主要用于抑制产品本身发出的声音。上海机器人唤醒声学回声环境噪声抑制算法

    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。

    上海机器人唤醒声学回声环境噪声抑制算法介绍非线性声学回声消除的公开文献也少之又少。

    而在模拟音频大举转向数字音频、网络音频的,网络信号的延迟也为音频领域赋予了新的现象,尤其应用在远程会议这样的音频传输系统当中,它能将一次次回授剥离成一次次听似回声的现象,这就是网络音频回声。通常由A地发出的声源A在几乎不经过延迟处理的本地系统中,通过A地音箱扩声;而其经过网络终端编码送向远端时,除了考虑A地的上传时间X,还得考虑B地的下载时间Y。在这样一个架构在Internet网络传输环境中的声音,其到达B地扩声音箱出来的信号则是A+X+Y。经B地本地话筒拾取后的该信号,再由B地的上传网速(时间)Z、A地的下载时间W传送回A地扩声音箱,其表现出的信号则会出现一次A信号,及一次赋予了(X+Y+Z+W)时间的A信号。假设A地—B地传输时间总和为200ms,B地—A地传输时间总和为200ms,则信号的一去一回,体现在A扩声音箱中至少会存在A和A+400ms的信号,若反馈信号电平足够强,则再被话筒拾取,这将不止产生一次的回声,而是多次规律的回声现象。AEC即AcousticEchoCancellation(声音回声消除)技术简称。该技术的出现旨在消除这种因远程网络会议所带来的回授现象,以遏制次回声产生所需的必要条件来遏制多次回声的出现。

 

    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。

     非线性声学回声消除技术。

    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。

     非线性声学回声消除技术研究现状。上海机器人唤醒声学回声环境噪声抑制算法

回声来自于非预期的泄露,一般分为电学回声和声学回声。上海机器人唤醒声学回声环境噪声抑制算法

    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。

     上海机器人唤醒声学回声环境噪声抑制算法