自從個(gè)人與團(tuán)隊(duì)之間開始遠(yuǎn)程通信以來，電話會議的通信質(zhì)量一直備受關(guān)注。電話會議可能受到多種技術(shù)問題的困擾，如糟糕的麥克風(fēng)拾音效果、不當(dāng)?shù)柠溈孙L(fēng)放置位置、噪聲控制、連接和帶寬等問題。由于這些問題的存在，建立和保持音質(zhì)出色且易用可靠的電話會議是非常具有挑戰(zhàn)性的。更難的是，由于無法確定產(chǎn)品將會被如何使用和安裝，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師需要開發(fā)出盡可能適用多種類型空間的產(chǎn)品。
聲學(xué)回聲現(xiàn)象是電話會議中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，Nureva研發(fā)了一種獨(dú)特的方法，通過其他系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的方式調(diào)整和校準(zhǔn)聲學(xué)回聲消除器，從而有效處理聲學(xué)回聲。
您是否聽到回聲，回聲，聲......
聲學(xué)回聲是指講話者在講話后能夠聽到他們的聲音在擴(kuò)聲系統(tǒng)中低音量延遲播放的效果，就像在峽谷或非常大的房間里可能聽到的回聲。假如您在大峽谷中大喊一聲："Hello！" 半秒或一秒后您會聽到同樣的“Hello”。在某些情況下您可能會聽到同樣的”Hello”兩到三次。如果這種現(xiàn)象發(fā)生在電話會議期間，可想而知會有多么糟糕，很可能導(dǎo)致聽覺混亂、遠(yuǎn)端聲音的清晰度會受到嚴(yán)重影響。電話遠(yuǎn)端的人不會像您一樣聽到回聲，所以如果對方在回聲消失之前就開始說話，您就會同時(shí)聽到回聲和對方的聲音。
房間就像大峽谷
會議系統(tǒng)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音會在房間內(nèi)反射并被系統(tǒng)麥克風(fēng)拾取，如圖1a所示。如果這種現(xiàn)象沒有得到處理，就會產(chǎn)生聲學(xué)回聲信號。如果沒有回聲消除電路來消除這種回聲信號，遠(yuǎn)程與會者就會聽到他們的聲音出現(xiàn)延遲——與您對著大峽谷大喊時(shí)的情況類似。
圖1a：會議系統(tǒng)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音會在房間內(nèi)反射并被系統(tǒng)麥克風(fēng)拾取。
圖1b：每個(gè)揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的組合都有其獨(dú)特的聲學(xué)回聲路徑延遲，這是由房間的聲學(xué)特性決定的。
每個(gè)揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的組合都有其獨(dú)特的聲學(xué)回聲路徑延遲，這是由房間的聲學(xué)特性決定的。從每只揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音通過不同的路徑（房間反射）進(jìn)入不同的麥克風(fēng)，從而每只麥克風(fēng)都有獨(dú)特的聲學(xué)回聲路徑延遲。所安裝的揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)越多，系統(tǒng)產(chǎn)生的聲學(xué)延遲組合就越多，從而產(chǎn)生更多的必須被消除的聲學(xué)回聲。由于存在如此多的變量和可能性的組合，這個(gè)問題不容小覷（如圖1b和圖1c）。
圖1c:從每只揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音采取不同的路徑（房間反射）到達(dá)不同的麥克風(fēng)，需為每只麥克風(fēng)創(chuàng)建獨(dú)特的聲學(xué)回聲路徑延遲。
一般來說，房間越大，聲學(xué)延遲就越長。房間聲學(xué)延遲（也被稱為回聲路徑延遲），是衡量信號從系統(tǒng)揚(yáng)聲器到房間內(nèi)反射并被系統(tǒng)麥克風(fēng)拾取所需的時(shí)間毫秒數(shù)。小房間的延遲時(shí)間較短，大房間的延遲時(shí)間較長。此外，一個(gè)房間可能聽起來死氣沉沉（混響較小），也可能聽起來生氣勃勃（混響較大）�；芈曄餍枰軌蛱幚砣魏吻闆r，這增加了處理器的復(fù)雜性和系統(tǒng)內(nèi)存要求。
自適應(yīng)回聲消除
處理回聲問題的常用方法是自適應(yīng)回聲消除，如圖2所示。自適應(yīng)回聲消除眾所周知的局限性限制了它的自適應(yīng)效果，因此可能導(dǎo)致通話質(zhì)量不佳等問題。通常來說，自適應(yīng)回聲消除將包含遠(yuǎn)程講話者聲音x(n)的揚(yáng)聲器輸出信號與包含遠(yuǎn)程講話者在房間內(nèi)反射的聲音h(n) 的麥克風(fēng)輸入信號d(n)進(jìn)行比較。自適應(yīng)濾波器測量e(n)并隨時(shí)間調(diào)整回聲消除器參數(shù)y(n)，目的是在會議系統(tǒng)向遠(yuǎn)程與會者發(fā)出聲音回聲信號（遠(yuǎn)程聲音）之前降低其電平。
可能被忽略的一點(diǎn)是，為了讓自適應(yīng)回聲消除器測量和調(diào)整其濾波器參數(shù)，需要一個(gè)有源的遠(yuǎn)端講話者信號x(n)和一個(gè)僅包含聲學(xué)回聲x(n)的室內(nèi)麥克風(fēng)信號d(n)作為輸入。這極大限制了自適應(yīng)回聲消除器管理實(shí)時(shí)房間變化和保證高質(zhì)量電話會議性能的能力。
讓我們從另一個(gè)方向來了解自適應(yīng)回聲消除器在什么時(shí)候可以或不可以動態(tài)地調(diào)整其濾波器參數(shù)。圖3描述了系統(tǒng)在通話過程中可能處于的四種狀態(tài)。當(dāng)只有遠(yuǎn)程與會者說話時(shí)，就會被定義為 "遠(yuǎn)程聲音 "狀態(tài)；當(dāng)只有近端與會者說話時(shí)，就會被定義為"室內(nèi)聲音“狀態(tài)；如果遠(yuǎn)程與會者和近端與會者碰巧同時(shí)說話（經(jīng)常發(fā)生），那么呼叫狀態(tài)就會被定義為 "遠(yuǎn)程和室內(nèi)聲音 "狀態(tài)，也被稱為雙重通話；第四種狀態(tài)被稱為 "空閑狀態(tài)"，即沒有人在說話或房間內(nèi)沒有人。
事實(shí)證明，自適應(yīng)濾波器（如圖2所示）僅限于在 "遠(yuǎn)程聲音 "狀態(tài)下校準(zhǔn)和調(diào)整回聲消除電路。理想情況下，自適應(yīng)濾波器應(yīng)檢測非有效狀態(tài)并暫停校準(zhǔn)程序，但這在實(shí)際應(yīng)用中可能很難做到，由此會導(dǎo)致回聲消除器參數(shù)有誤，因?yàn)榛芈曄魇窃诓粦?yīng)該處于的通話狀態(tài)下進(jìn)行校準(zhǔn)的，這樣會導(dǎo)致回聲消除器需要額外的時(shí)間進(jìn)行恢復(fù)。所有這些情況都經(jīng)常發(fā)生并可能導(dǎo)致通話質(zhì)量受到影響。
圖2：處理回聲問題的常見方法是自適應(yīng)回聲消除。
復(fù)雜的系統(tǒng)安裝可能需要技術(shù)人員綜合考慮房間聲學(xué)特性后通過手動校準(zhǔn)來配置和校準(zhǔn)回聲消除器系統(tǒng)。手動校準(zhǔn)完成后，房間內(nèi)的任何變化（如人數(shù)、家具布置或麥克風(fēng)/揚(yáng)聲器位置）都可能降低手動校準(zhǔn)的有效性，并可能影響回聲消除器的性能。因此遠(yuǎn)端說話者可能又會聽到回聲，這時(shí)就需要進(jìn)行新的手動校準(zhǔn)過程。
手動校準(zhǔn)過程會產(chǎn)生脈沖響應(yīng)（持續(xù)時(shí)間很短的音頻脈沖，如拍手或氣球爆裂），該脈沖響應(yīng)會通過揚(yáng)聲器系統(tǒng)傳輸并被麥克風(fēng)系統(tǒng)拾取。聲學(xué)回聲延遲可以被測量，并用于計(jì)算系統(tǒng)的回聲消除器參數(shù)。該過程可能會影響系統(tǒng)其他部分的正常工作且非常耗時(shí)，在會議室正在使用時(shí)運(yùn)用該方法是不實(shí)際的，因此會議室需要進(jìn)行脫機(jī)校準(zhǔn)。
圖3：系統(tǒng)在通話過程中可能處于的四種狀態(tài)。
Nureva的創(chuàng)新方法
Nureva專利的Microphone Mist技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一種回聲消除器校準(zhǔn)和運(yùn)行的新方法。由于目前的方法和技術(shù)存在短板，因此Nureva決定挑戰(zhàn)研發(fā)一種新方法，即通過關(guān)注情況和環(huán)境的不斷變化，同時(shí)避免自適應(yīng)回聲消除器僅局限于 "遠(yuǎn)程聲音 "狀態(tài)和/或在復(fù)雜系統(tǒng)中需要手動校準(zhǔn)的限制，來改善遠(yuǎn)端講話者的電話會議體驗(yàn)。我們很榮幸的向您宣布，我們已經(jīng)完成了這項(xiàng)挑戰(zhàn)!
利用在許多商業(yè)環(huán)境中普遍存在的稱為聲音掩蔽的概念，我們可以在通常不適合校準(zhǔn)的情況下校準(zhǔn)回聲消除器。其創(chuàng)新之處在于使用類似于聲音掩蔽的信號來實(shí)時(shí)測量每個(gè)麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器組合的聲學(xué)環(huán)境。這種方法不僅不需要響亮的校準(zhǔn)信號（這在會議室正在使用時(shí)是很難實(shí)現(xiàn)），回聲消除器也不限于只在遠(yuǎn)程聲音狀態(tài)下進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整，在空閑狀態(tài)等所有通話狀態(tài)下都能隨時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整。這意味著回聲消除器從通話開始到結(jié)束期間性能會保持一致。
聲音遮蔽信號通常是某種形式的粉紅噪聲，這種信號在商業(yè)空間中傳輸，從而增加環(huán)境的背景噪聲。由于聲音遮蔽信號通常被視為背景環(huán)境噪聲，因此很容易被忽略。通過這種創(chuàng)新的方式使用聲音遮蔽信號，Microphone Mist技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)比典型的回聲消除器校準(zhǔn)方法更顯著的性能優(yōu)勢。
圖4：常見的自適應(yīng)回聲消除器被Nureva特有的聲音遮蔽處理器取代。
圖4說明了Nureva特有的聲音遮蔽處理器取代常見的自適應(yīng)回聲消除器。聲音遮蔽處理器產(chǎn)生一個(gè)類似于聲音遮蔽的SM(n)信號，該信號與發(fā)送到揚(yáng)聲器系統(tǒng)的任何遠(yuǎn)端講話者的x(n)信號一起傳輸?shù)綋P(yáng)聲器音頻輸出路徑。聲音遮蔽信號SM(n)在聲學(xué)環(huán)境中被反射后，由麥克風(fēng)系統(tǒng)d(n)拾取并重新輸入聲音遮蔽處理器。
這種方法可以完成每個(gè)揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)組合的回聲路徑h(n)的測量。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樵诜植际禁溈孙L(fēng)和揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，每個(gè)麥克風(fēng)都需要獨(dú)立的回聲消除功能。每個(gè)麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器組合的聲學(xué)回聲路徑是唯一的，不能為了聲學(xué)回聲消除的目的而將其視為麥克風(fēng)信號的總和。聲音遮蔽處理器將校準(zhǔn)信號RTF(n)輸出到每個(gè)麥克風(fēng)的輸出路徑，以抵消麥克風(fēng)通道中存在的回聲信號。
圖5：由于聲音遮蔽處理器不需要遠(yuǎn)端講話者，因此會議系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)不工作時(shí)調(diào)整和優(yōu)化回聲消除器參數(shù)。
圖5說明了聲音遮蔽處理器是如何運(yùn)行的。由于聲音遮蔽處理器不需要遠(yuǎn)端講話者，因此會議系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)不工作時(shí)調(diào)整和優(yōu)化回聲消除器參數(shù)。例如，在空閑狀態(tài)下（如空曠/安靜的房間），聲音遮蔽處理器可以測量聲學(xué)環(huán)境并確定回聲路徑值，從而校準(zhǔn)回聲消除器。這樣可以確保系統(tǒng)能夠快速執(zhí)行電話會議期間所需的即時(shí)操作。
隨時(shí)做好準(zhǔn)備
當(dāng)其他系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)時(shí)，Microphone Mist技術(shù)正在為您的下一次通話做準(zhǔn)備。最重要的是，您不再需要手動校準(zhǔn)過程。例如，當(dāng)有人進(jìn)入房間和/或布置家具和輔助設(shè)備時(shí)，即使沒有人發(fā)言，聲音遮蔽處理器也可以測量出這種變化并實(shí)時(shí)調(diào)整回聲消除器的參數(shù)。請記住，自適應(yīng)回聲消除器需要正在說話的遠(yuǎn)端講話者來才能進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整。而聲音遮蔽處理器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整，因此遠(yuǎn)端與會者（遠(yuǎn)程聲音）能夠保持參與并專注于會議室中的對話，無需擔(dān)心自己或其他遠(yuǎn)程與會者的回聲。
這種回聲消除方法能夠隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加而進(jìn)行擴(kuò)展，可以減少聲學(xué)工程師或IT人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)校準(zhǔn)的費(fèi)用。
Nureva音頻會議解決方案的一部分
實(shí)時(shí)回聲消除器的校準(zhǔn)功能基于Nureva專利的Microphone Mist技術(shù)，該技術(shù)通過數(shù)以千計(jì)的虛擬麥克風(fēng)均勻填充滿整個(gè)空間，保證出色的拾音和聽音效果。用戶還可以選擇將拾音范圍控制在空間內(nèi)的特定區(qū)域，如房間前部。這些功能特點(diǎn)使Nureva成為企業(yè)演示和高校講座等應(yīng)用場景的理想選擇。
Microphone Mist技術(shù)通過復(fù)雜算法同時(shí)處理來自所有虛擬麥克風(fēng)的聲音，通過實(shí)時(shí)自動校準(zhǔn)、實(shí)時(shí)回聲消除、基于位置的自動增益控制和聲音遮蔽等功能為遠(yuǎn)程與會者帶來高質(zhì)量的音頻體驗(yàn)。Microphone Mist技術(shù)技術(shù)可以調(diào)整聲源電平，以便與Microsoft Teams、Skype for Business、Zoom、Cisco Spark、Cisco WebEx、GoToMeeting、Pexip Infinity Connect等其他常見的UC&C應(yīng)用程序集成使用。
