自從個人與團隊之間開始遠程通信以來，電話會議的通信質量一直備受關注。電話會議可能受到多種技術問題的困擾，如糟糕的麥克風拾音效果、不當的麥克風放置位置、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，由于無法確定產品將會被如何使用和安裝，產品設計師需要開發(fā)出盡可能適用多種類型空間的產品。
聲學回聲現象是電話會議中經常出現的問題，Nureva研發(fā)了一種獨特的方法，通過其他系統(tǒng)無法實現的方式調整和校準聲學回聲消除器，從而有效處理聲學回聲。
您是否聽到回聲，回聲，聲......
聲學回聲是指講話者在講話后能夠聽到他們的聲音在擴聲系統(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，很可能導致聽覺混亂、遠端聲音的清晰度會受到嚴重影響。電話遠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，您就會同時聽到回聲和對方的聲音。
房間就像大峽谷
會議系統(tǒng)揚聲器發(fā)出的聲音會在房間內反射并被系統(tǒng)麥克風拾取，如圖1a所示。如果這種現象沒有得到處理，就會產生聲學回聲信號。如果沒有回聲消除電路來消除這種回聲信號，遠程與會者就會聽到他們的聲音出現延遲——與您對著大峽谷大喊時的情況類似。
圖1a：會議系統(tǒng)揚聲器發(fā)出的聲音會在房間內反射并被系統(tǒng)麥克風拾取。
圖1b：每個揚聲器和麥克風的組合都有其獨特的聲學回聲路徑延遲，這是由房間的聲學特性決定的。
每個揚聲器和麥克風的組合都有其獨特的聲學回聲路徑延遲，這是由房間的聲學特性決定的。從每只揚聲器發(fā)出的聲音通過不同的路徑（房間反射）進入不同的麥克風，從而每只麥克風都有獨特的聲學回聲路徑延遲。所安裝的揚聲器和麥克風越多，系統(tǒng)產生的聲學延遲組合就越多，從而產生更多的必須被消除的聲學回聲。由于存在如此多的變量和可能性的組合，這個問題不容小覷（如圖1b和圖1c）。
圖1c:從每只揚聲器發(fā)出的聲音采取不同的路徑（房間反射）到達不同的麥克風，需為每只麥克風創(chuàng)建獨特的聲學回聲路徑延遲。
一般來說，房間越大，聲學延遲就越長。房間聲學延遲（也被稱為回聲路徑延遲），是衡量信號從系統(tǒng)揚聲器到房間內反射并被系統(tǒng)麥克風拾取所需的時間毫秒數。小房間的延遲時間較短，大房間的延遲時間較長。此外，一個房間可能聽起來死氣沉沉（混響較�。部赡苈犉饋砩鷼獠ɑ祉戄^大）�；芈曄餍枰軌蛱幚砣魏吻闆r，這增加了處理器的復雜性和系統(tǒng)內存要求。
自適應回聲消除
處理回聲問題的常用方法是自適應回聲消除，如圖2所示。自適應回聲消除眾所周知的局限性限制了它的自適應效果，因此可能導致通話質量不佳等問題。通常來說，自適應回聲消除將包含遠程講話者聲音x(n)的揚聲器輸出信號與包含遠程講話者在房間內反射的聲音h(n) 的麥克風輸入信號d(n)進行比較。自適應濾波器測量e(n)并隨時間調整回聲消除器參數y(n)，目的是在會議系統(tǒng)向遠程與會者發(fā)出聲音回聲信號（遠程聲音）之前降低其電平。
可能被忽略的一點是，為了讓自適應回聲消除器測量和調整其濾波器參數，需要一個有源的遠端講話者信號x(n)和一個僅包含聲學回聲x(n)的室內麥克風信號d(n)作為輸入。這極大限制了自適應回聲消除器管理實時房間變化和保證高質量電話會議性能的能力。
讓我們從另一個方向來了解自適應回聲消除器在什么時候可以或不可以動態(tài)地調整其濾波器參數。圖3描述了系統(tǒng)在通話過程中可能處于的四種狀態(tài)。當只有遠程與會者說話時，就會被定義為 "遠程聲音 "狀態(tài)；當只有近端與會者說話時，就會被定義為"室內聲音“狀態(tài)；如果遠程與會者和近端與會者碰巧同時說話（經常發(fā)生），那么呼叫狀態(tài)就會被定義為 "遠程和室內聲音 "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沒有人。
事實證明，自適應濾波器（如圖2所示）僅限于在 "遠程聲音 "狀態(tài)下校準和調整回聲消除電路。理想情況下，自適應濾波器應檢測非有效狀態(tài)并暫停校準程序，但這在實際應用中可能很難做到，由此會導致回聲消除器參數有誤，因為回聲消除器是在不應該處于的通話狀態(tài)下進行校準的，這樣會導致回聲消除器需要額外的時間進行恢復。所有這些情況都經常發(fā)生并可能導致通話質量受到影響。
圖2：處理回聲問題的常見方法是自適應回聲消除。
復雜的系統(tǒng)安裝可能需要技術人員綜合考慮房間聲學特性后通過手動校準來配置和校準回聲消除器系統(tǒng)。手動校準完成后，房間內的任何變化（如人數、家具布置或麥克風/揚聲器位置）都可能降低手動校準的有效性，并可能影響回聲消除器的性能。因此遠端說話者可能又會聽到回聲，這時就需要進行新的手動校準過程。
手動校準過程會產生脈沖響應（持續(xù)時間很短的音頻脈沖，如拍手或氣球爆裂），該脈沖響應會通過揚聲器系統(tǒng)傳輸并被麥克風系統(tǒng)拾取。聲學回聲延遲可以被測量，并用于計算系統(tǒng)的回聲消除器參數。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，在會議室正在使用時運用該方法是不實際的，因此會議室需要進行脫機校準。
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技術實現了一種回聲消除器校準和運行的新方法。由于目前的方法和技術存在短板，因此Nureva決定挑戰(zhàn)研發(fā)一種新方法，即通過關注情況和環(huán)境的不斷變化，同時避免自適應回聲消除器僅局限于 "遠程聲音 "狀態(tài)和/或在復雜系統(tǒng)中需要手動校準的限制，來改善遠端講話者的電話會議體驗。我們很榮幸的向您宣布，我們已經完成了這項挑戰(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的情況下校準回聲消除器。其創(chuàng)新之處在于使用類似于聲音掩蔽的信號來實時測量每個麥克風和揚聲器組合的聲學環(huán)境。這種方法不僅不需要響亮的校準信號（這在會議室正在使用時是很難實現），回聲消除器也不限于只在遠程聲音狀態(tài)下進行校準和調整，在空閑狀態(tài)等所有通話狀態(tài)下都能隨時進行校準和調整。這意味著回聲消除器從通話開始到結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技術可以實現比典型的回聲消除器校準方法更顯著的性能優(yōu)勢。
圖4：常見的自適應回聲消除器被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回聲消除器。聲音遮蔽處理器產生一個類似于聲音遮蔽的SM(n)信號，該信號與發(fā)送到揚聲器系統(tǒng)的任何遠端講話者的x(n)信號一起傳輸到揚聲器音頻輸出路徑。聲音遮蔽信號SM(n)在聲學環(huán)境中被反射后，由麥克風系統(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揚聲器和麥克風組合的回聲路徑h(n)的測量。這一點很重要，因為在分布式麥克風和揚聲器系統(tǒng)中，每個麥克風都需要獨立的回聲消除功能。每個麥克風和揚聲器組合的聲學回聲路徑是唯一的，不能為了聲學回聲消除的目的而將其視為麥克風信號的總和。聲音遮蔽處理器將校準信號RTF(n)輸出到每個麥克風的輸出路徑，以抵消麥克風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端講話者，因此會議系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)不工作時調整和優(yōu)化回聲消除器參數。
圖5說明了聲音遮蔽處理器是如何運行的。由于聲音遮蔽處理器不需要遠端講話者，因此會議系統(tǒng)能夠在其他系統(tǒng)不工作時調整和優(yōu)化回聲消除器參數。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環(huán)境并確定回聲路徑值，從而校準回聲消除器。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操作。
隨時做好準備
當其他系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)時，Microphone Mist技術正在為您的下一次通話做準備。最重要的是，您不再需要手動校準過程。例如，當有人進入房間和/或布置家具和輔助設備時，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時調整回聲消除器的參數。請記住，自適應回聲消除器需要正在說話的遠端講話者來才能進行校準和調整。而聲音遮蔽處理器能夠實時調整，因此遠端與會者（遠程聲音）能夠保持參與并專注于會議室中的對話，無需擔心自己或其他遠程與會者的回聲。
這種回聲消除方法能夠隨著系統(tǒng)復雜性的增加而進行擴展，可以減少聲學工程師或IT人員進行系統(tǒng)維護校準的費用。
Nureva音頻會議解決方案的一部分
實時回聲消除器的校準功能基于Nureva專利的Microphone Mist技術，該技術通過數以千計的虛擬麥克風均勻填充滿整個空間，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的特定區(qū)域，如房間前部。這些功能特點使Nureva成為企業(yè)演示和高校講座等應用場景的理想選擇。
Microphone Mist技術通過復雜算法同時處理來自所有虛擬麥克風的聲音，通過實時自動校準、實時回聲消除、基于位置的自動增益控制和聲音遮蔽等功能為遠程與會者帶來高質量的音頻體驗。Microphone Mist技術技術可以調整聲源電平，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應用程序集成使用。
