什么是回聲消除？

 回聲消除是處理前端聲學信號的重要方法。回聲消除的應用場景和原理是怎么樣的？

回聲消除(AEC)介紹。

1.定義

所謂的回聲是指通過麥克風收集設備本地揚聲器播放的聲音形成的聲學信號?；芈曄侵冈诒Ａ舯镜赜脩粽Z音的前提下，從麥克風收集的信號中消除這些回聲的過程。因此，回聲消除算法解決了設備揚聲器與其自身麥克風之間的耦合現象。

2.使用場景。

實時音視頻通信(RTC)和智能語音交互中斷是目前最常見的兩種場景。

(1)RTC。

常見的應用場景包括在線會議系統、手機通話、藍牙耳機通話、車載通話系統等。

(2)智能語音交互中斷。

例如在語音交互設備播放內容時語音喚醒，或在與語音助手對話時用戶打斷語音助手。

3.意義

如果沒有回聲消除算法，在RTC場景中，遠程演講者的聲音通過揚聲器播放，然后通過近端的麥克風收集并傳輸回遠端，導致遠端演講者聽到自己的聲音，這也是回聲一詞的由來。因此，在通信過程中，回聲將大大降低信息傳輸的正確性和效率。

在智能語音交互場景中，如果回聲消除算法不好，通過設備本身的麥克風收集交互設備對用戶的響應語音，作為用戶的指令識別，導致操作錯誤，甚至設備也會繼續提問和回答。因此，回聲消除算法對于語音交互系統的體驗非常重要。

二、回聲生成模型。

下圖顯示了回聲生成模型。系統接收到的信號通常稱為遠程信號x，這也是揚聲器準備播放的語音信號。信號首先通過系統路徑（主要包括一些軟件接口、軟件緩沖區、硬件緩沖區、數字模式轉換器和功率放大器等）。系統路徑通常只會導致信號延遲，而不會改變信號的特性。

然后，電信號到達揚聲器并轉換為振動信號，通過聲音傳輸被用戶聽到。在這個過程中，由于揚聲器的特性，信號會發生變化。振動信號的一部分將直接傳播到麥克風（直接耦合），而另一部分將通過房間墻壁和物體的反射傳遞到麥克風，這就是所謂的房間聲學路徑。通過揚聲器轉換和房間聲學路徑傳遞到麥克風的遠程信號與原始遠程信號不同。在這里，信號y通常被稱為線性回聲。麥克風采集了信號y、干凈的聲音s和噪聲n。這種混合信號稱為近端信號，用D表示。在這種模式下，回聲消除算法的目標是通過遠程信號x和近端信號d以某種方式得到y的估計，并將其從d中減去。遠程信號x相當于向算法提供參考，因此也稱為參考信號。

回聲生成模型。

三、回聲消除法。

根據回聲的生成原理，回聲消除的核心是估計揚聲器對麥克風的聲學影響響應，使用參考信號和估計濾波器接近麥克風接收到的回聲信號，然后從混合信號中減去，保留近端語音信號?；芈曄惴ǖ囊话憬Y構如下圖所示。

回聲消除算法的主要模塊由三個模塊組成：延時估計、自適應濾波器、剩余回聲估計和消除。

其中，延遲估計模塊的作用是檢測系統路徑和房間聲學路徑對遠端信號的延遲，及時對齊遠端信號和相應的近端信號。

自適應濾波器模塊將揚聲器特性和房間聲學路徑簡化為線性系統，試圖通過自適應濾波器找到線性系統的傳輸函數，通過系統將遠程信號x轉換為相應的y，然后從近端信號中減去。

在實際系統中，由于存在非線性劃分和自適應濾波器本身的誤差，僅靠自適應濾波器模塊無法消除回聲，總會有一些回聲殘留。因此，有必要估計和消除模塊，以進一步處理剩余的回聲。該模塊通常為非線性處理。

而且在RTC場景中，還需要舒適的噪聲生成模塊，補充輕微的白噪聲，使主觀聽覺更加舒適。

因此，回聲一般可以分為線性回聲和非線性回聲，線性回聲可以通過自適應濾波來處理，非線性回聲可以通過殘留回聲來估計和消除。