本文对LecNet 2解决方案所提供的处理及性能进行了解释，其中，探讨了用于电话会议的语音系统所面临各种问题时。本文的读者是系统集成商、咨询及其它与系统设计有关的人员。 
    问题的提出 
    由于扬声器和麦克风被安装同一声学空间中，具有语音系统的电话会议就会面临一个独特的挑战。如图所示的这一问题是麦克风与扬声器之间的声耦合。
    远端音频由房间中的扬声器传递，然后由麦克风拾取后，又把它返回到远端。这一过程的延迟产生出在电话会议的远端能够听到的回声。
    当语音系统要同时提供电话会议和声音放大功能时，声耦合会更为严重。声音放大会把远端音频信号均匀地传送到房间内听众的耳朵里，这就意味着它也会均匀地把信号传送到麦克风中。
    要继续讨论电话会议所存在的问题和解决方案，有两个关键的概念必须要明白： 
    1. ERL (回声回波损耗) 
    2. ERLE(回声回波损耗增益)
    ERL是指远端音频信号从远端穿过房间内近端的扬声器和麦克风又返回到远端的过程中，这一信号的自然衰减。好的电话会议室的设计目标是，在座位数要求和声学考虑的限制内使ERL最大化。人们努力采取以下几种方式在基本的室内设计中把扬声器和麦克风隔离开来：
    1. 把麦克风放在接近演讲者嘴部的位置。
    2. 在考虑扬声器和麦克风之间距离和它们的定向覆盖图的同时，决定它们的位置以使耦合最小化。
    3. 采用混合负矩阵布线，进一步隔离扬声器和麦克风。 
    尽管这些努力对提高系统性能有所帮助，它们仍不足以完全消除电话会议中远端能听到的回声。这时就需要进一步处理来完全抑制和/或消除回声。
ERLE(回波返回损耗增强)是指用于进一步增加回波损耗的附加电路和处理。
LecNet 2方案
    LecNet 2系统采用两种处理使回声得到显著的衰减：
    一  回声消除器(AEC)
    二  自动混音算法(增益共享算法)
    回声消除器(AEC)
    在DMTH4中的两个数字回声消除器进一步减少了本地返回远端的信号。一个回声消器连接到电话会议系统上运行，另一个专门连接到视频编解码器。它们与自动混音处理一起发挥作用，使回声最小化，并且不会被远端的听众听到。
    当远端信号强度超过最低电平，并且远端信号对于本地室内声音的比率超过最低比率时，回声消除会连续地收敛。这种动态控制防止了在远端室内无声或在“双向通话”情况期间出现发散。收敛进行得非常快，以跟上由自动混音算法和室内出现的其它改动所造成变化。这样，设置得到极大的简化，并且诸如用遥控系统改变电平这样的任何调节都可以自动地进行。
    在控制面板GUI中微调到特定位置，可以调整收敛速度。收敛时间越快，它就能够几乎同时跟上室内的多种变化，但是回声消除的深度将会降低；收敛时间越慢，则要花更长的时间来完全收敛，但能更多地消除回声。
    由回声消除器所实现的ERLE值会显示在GUI上，改变收敛速度的影响也是立即看得见、听得出的。至关重要的一点是回声消除器将不出现“发散”(无法收敛)。这一特有的算法在一个连续正弦波上也可以收敛，当室内出现DTMF音时，这一点是尤其重要的。
     ACE对ERLE的贡献，这些图适用于任何回声消除器，而不仅仅只适用于LecNet 2设计。在回声消除器收敛之前，要求有最低的信噪比。这一比值越大，收敛得就越快，容许收敛的时间也越长，消除也就越大。
斜线表明在麦克风上测量到的远端音频与室内语音加噪声的比率。远端信号越是高于室内的语音加噪声，AEC的贡献就越大。如果房间本身的自然ERL是15dB，远端音频比室内的语音加噪声要高12dB，AEC对ERLE的贡献大约就是26dB。 
    自动混音
    在LecNet 2系统中自动混音采用比例增益算法(美国专利 5,414,776)。根据信道的行为，要采取无缝和连续的方式分配所有的信道的增益。算法是以简单和透明的方式操作的，并且还结合了自适应自动斜率(AutoSkewTM)处理，以消除传统的自动混音方案中出现的像梳状滤波和突然选通这样的人工处理痕迹。远端电话会议发出的声音就会像本地语音系统的麦克风传出的声音一样，参与本地混音算法。
    自动混音算法在回声消除以及声音增强方面是有好处的。最大和最活跃的信号被增强，而其它的信号则被衰减。在电话会议中，来自远端的重复循环的声音(回声)，通过房间中的ERL被自然地衰减(在麦克风处测得)。正因为这一点，任何被重复循环的声音甚至会由自动混音器进一步衰减，从而使室内的ERL有效地增加了一倍。
    自动混音算法还消除了所有参与信号中的突然门控信号(abrupt gating)，为电话会议提供无缝音频及本地声音增强。通过在所有工作中的麦克风及远端信号之间增益共享的平稳转换，电话会议活动可以完全双向地进行。
    例如，当室内自然ERL是15dB时，自动混音器将再增加15dB。结果得到的30dB的回声回波损耗实际上对许多电话会议的情形都是足够的。这增强了语音系统设计中努力把扬声器和麦克风彼间尽可能隔开的重要性。
    AEC和自动混音的结合
    AEC和自动混音器一起工作以使回声回波损耗最大化的结果。斜线表明在麦克风处测得的远端音频与室内语音和噪声的比率。
    当室内本身的ERL是15dB，远端信号高于室内语音加噪声12dB时，通过AEC和自动混器结合可获得超过40dB的额外回波损耗。这再加上室内本身的 ERL，会产生一个总计超过55dB的回声回波损耗。
    注意：这些图以自动混音器的偏移稳定下来以及AEC充分收敛的稳定状态条件为基础绘制。
    AEC和自动混音器动态特性
    AEC和自动混音器独立地工作，但在动态信号活跃期间会叠加，以使ERLE最大化。这一实例说明，在5秒钟时间内近端和远端音频信号之间有一个简短的无声期时，AEC和自动混音器的行为。
    当远端音频信号首次出现时，AEC收敛非常迅速。在约200ms内，这一实例中的ERLE超过了20dB。它快到足以跟上自动混音器的活动。这种高速收敛允许一个AEC被用于输出中，以消除从音频信号发送到远端的回声。
    除了AEC外，自动混音器也能使回声衰减，这是因为它的强度比远端音频信号本身要低。自动混音器使系统本身的ERL增加一倍。AEC的ERLE和自动混音器一起，把电话会议中所有能听得到的回声都排除了。
    自动混音器所施加的增益从近端转移到远端，并由音频信号动态地控制。要强调的是：近端信号的增益会保持稳定(“最后一个麦克风被保持”)，直到远端信号开始出现时，然后迅速转移到远端。近端和远端的信号不会在处理过程中改变。
    在“双向通话”状态期间的动态行为
    在这一实例中，近端音频信号持续约3秒，而远端音频信号与之交迭并持续约4秒。这种交迭的状态往往被称为“双向通话”。
    当近端和远端音频信号在强度上相等时，在远端信号再次占优势之前，AEC收敛要停止工作并维持过去设置好的消除参数。
    在“双向通话”期间，近端和远端音频信号均会被自动混音器衰减约3dB，以便使它们的总和与信号本身相同。在“双向通话”期间AEC收敛会被停止；当远端音频信号再次高于近端的音频信号时，AEC收敛才会按照以前设置的数值继续执行消除操作。
    如上所述，从近端到远端的增益转移在5秒时间内完成。在施加处理后，电话会议的两端听到的经处理过的音频信号在强度上是恒定的。远端的增高时间(增加增益)是由远端音频信号自身控制的。在信号完成平滑转换而停止之后，施加于近端音频信号的增益会逐渐地下降。
    结论及好处
    LecNet 2 为具有语音系统的电话会议提供了有效的办法。通过自动混音和混—减分区，进一步增强了系统设计，高级的DSP算法增加了复杂的声学回声消除功能。把这些发挥作用的多种处理方法相结合，消除了电话会议远端能听到的回声，在没有近端的反馈和回响的情况下使声音得到增强。
    特殊的好处有：
    1．集中处理—一回声消除器会把广阔的数字信号处理能力集中到一个非常精密复杂的算法中，而不是把多个资源划分到许多个输入中。
    2．可扩展性— 一个回声消除器能够处理任何数量的输入，从而使语音系统具有可扩展性，对于一个非常具有成本效益的方案有可能处理几百个输入。
    3．极快的AEC收敛—验证了比例增益自动混音算法在产生极佳的总回声回波损耗上独一无二的特性。
    4．不需要针对合适的操作做校准或“培训”。
    5．很容易与其它品牌的音频设备及较早时期的LecNet音频组件集成。
    6．多个DMTH4数字电话混合装置可被用于把多个电话线和编解码器桥接起来。 
    带LecNet2的DM系列数字音频处理器
    LecNet2和新的DM系列数字音频矩阵混合器把音频处理能力带到新的水平。DM数字音频矩阵混合器是DSP技术基本结构、处理速度和效率的又一个创新。DM数字音频矩阵混合器可用安装了Windows 2000或Windows XP的电脑，通过USB或RS232端口进行设置，LecNet2可以方便地进行离线系统配置、有功能强大的宏工具和快速的配置下载，减少系统工作准备时间。其独特的设计允许把多个系统链接在一起。


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