Audio Architect für akustische Echokompensation

  

Was ist akustisches Echo und warum muss es kompensiert werden? 

Akustisches Echo entsteht in einem Konferenzsystem, wenn die Sprache der Gegenseite, die über die lokalen Lautsprecher wiedergegeben wird, von den Mikrofonen im Raum der Nahseite aufgenommen und zur Gegenseite zurückübertragen wird. Dieses übertragene Signal ist eine verzögerte Version des Originals, wodurch das Echo entsteht.

Das empfangene Signal der Gegenseite gelangt nicht direkt vom Lautsprecher zum Mikrofon, sondern wird durch den Raum verändert. Dazu können unterschiedliche Signalwege, die Nachhall verursachen, sowie Frequenzfilterung und Dämpfung gehören. Diese Effekte sind das Ergebnis der Übertragungsfunktion des Raums. Diese Übertragungsfunktion ist zudem dynamisch, da sich Gegenstände im Raum bewegen oder das Mikrofon seine Position verändert.

Um das unerwünschte Signal korrekt zu subtrahieren, muss der AEC-Prozessor (Acoustic Echo Cancellation) die dynamische Raumübertragungsfunktion simulieren. Anschließend kann er diese Übertragungsfunktion auf das empfangene Signal anwenden und das modifizierte Originalsignal korrekt subtrahieren.

Jede Soundweb London AEC-Eingangskarte verfügt über vier AEC-Eingangskanäle.

 

Jeder Kanal bietet die folgenden Funktionen: 

      ●  Unabhängiger Algorithmus von 20 Hz bis 8 kHz

      ●  Individuelle AEC-Referenzen

      ●  Automatische Pegelregelung

      ●  Rauschunterdrückung

      ●  Adaptive nichtlineare Verarbeitung (Speech Passing)

      ●  Extrem schnelle Konvergenzraten von 49 dB/s

 

BEISPIEL: EINFACHE KONFERENZANWENDUNG MIT LOKALER BESCHALLUNG

Dieses Beispiel zeigt vier Mikrofone, deren Signal über eine Telephone Hybrid Karte zur Gegenseite und zugleich zur lokalen Beschallung an die Raumlautsprecher geführt wird. Die Signalmischung wird mit dem Gain Sharing Automixer-Verarbeitungsobjekt durchgeführt. Am besten eignet sich für diese Art von Design ein Mix-Minus-Setup, das eine korrekte Gain-Struktur sicherstellt und verhindert, dass der Lautsprecher direkt über der sprechenden Person eine raumgefärbte Kopie wiedergibt, die erneut in das offene Mikrofon gelangt und zusammen mit dem ursprünglichen Sprachsignal zur Gegenseite übertragen wird.

In dem hier gezeigten Design speisen sowohl das Signal der Gegenseite als auch das der Nahseite die lokalen Raumlautsprecher. Dieses Design funktioniert, aber wie zuvor erläutert, wird der AEC-Algorithmus nicht sein volles Potenzial entfalten.

Wird die Referenz an dieselbe Stelle wie im vorherigen Beispiel „Ohne lokale Beschallung“ verschoben, ist zwar die Regel erfüllt, die Referenz so nah wie möglich am Lautsprecherausgang abzugreifen, doch dann wird die Referenz mit einer Mischung aus Nahseiten- und Gegenseitensignal gespeist.

Da das Referenzsignal genau das Signal ist, das aus dem Eingangs-Audiopfad entfernt werden soll, löscht der AEC-Algorithmus das Mikrofonsignal an der AEC-Eingangskarte aus. Weil der Signalpfad des Eingangsmikrofons sowohl zur Gegenseite als auch zu den lokalen Lautsprechern führt, könnten die Zuhörer auf der Gegenseite das Mikrofonsignal nicht hören. Aufgrund des Zustands der Voice Activity Detection wird nur ein Teil des Mikrofonsignals ausgelöscht. Die Voice Activity Detection ermittelt, ob es sich beim Audiosignal um Sprache oder um Stille bzw. Hintergrundgeräusche handelt. Dadurch würde das Mikrofonsignal sowohl lokal als auch auf der Gegenseite verzerrt.

Als Lösung werden ein weiterer Satz Hochpass-/Tiefpass-Verarbeitungsobjekte und ein parametrischer EQ eingesetzt, damit die Referenz dasselbe Signal erhält wie der Raumlautsprecher. So dient nur das Signal der Gegenseite als Referenz und wird entfernt, während die Raumlautsprecher weiterhin eine Mischung aus Nahseiten- und Gegenseitensignal erhalten.
Es ist unerlässlich, in beiden Signalpfaden identische Einstellungen beizubehalten. Insbesondere ist darauf zu achten, dass alle nichtlinearen Verarbeitungen wie Kompression oder Limitierung, die auf das Lautsprecherausgangssignal angewendet werden, auch auf das Referenzsignal angewendet werden. Mit der Funktion Copy Parameter Values sollte sichergestellt werden, dass die Einstellungen identisch sind.

 

 

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