一、 回音消除技術的基礎概念

     回音消除已經替代了早期的回音抑制，回音抑制早始于20世紀50年代，在衛星通訊環境中用來控制由于比較長的信號延時而聽到的回音。早的回音消除理論在20世紀60年代在AT&T貝爾實驗室中發展起來，但是直到20世紀70年代末，由于受到電子行業的技術能力限制，商用回音消除產品一直沒有取得太大的發展。

     隨著DSP的飛速發展使得回音消除產品變得更小和更具有性價比。在20世紀90年代，回音消除器不再作為一個獨立的設備，而是第一次被集成于語音網關中(加拿大北電公司DMS-250)。這個整合使得回音消除直接內置于語音網關中，意味著回音消除器可以在通話過程中非常可靠地被開啟或者關閉，在語音通訊和數據通信中區分不同的干線組取得所需要的信號。

     1、回聲與延時的關系

     回聲和延時是兩個不同的概念，延時不會加重或者改變回聲的量值。聲音有一個遮掩效應，例如我們在山谷里那么清楚的聽到回聲的原因是因為聲音的傳遞時間長，聲音反射回來的時間就長，超過1秒甚至2秒，聲音的傳遞時間長了，聲音的遮掩效應會失去，這樣人的耳朵就會感覺到聽到這個回聲，回聲是一直存在的，專門的研究機構做過專門的測試，聲音的傳遞小于20毫秒左右的時候，遮掩效果發揮作用，人耳一般聽不出來，超過20毫秒以后遮掩效應開始衰減，超過50毫秒，聲音的遮掩效應就基本消失了，只要有微弱的回聲人耳就能聽得到。

     2、回聲和數字延時及語音壓縮技術的關系

     數字延時技術就是把線性的信號，語音信號從喇叭或者電話中傳出去前，經過數字信號采樣處理會延遲一段時間，就使得回音回來延遲的更長，所以我們能夠聽到。而語言壓縮技術是對一段數字信號進行采樣后壓縮，然后再把這個壓縮信號送出去，這一段數字信號一般是30毫秒、40毫秒左右，語音數據經過拿出來做處理，處理之后，再送出去，這樣就增加了40毫秒的延時，導致的結果就是有回音回來被聽到。例如我們現在的電話網絡都采用用數字交換機，而以前都是模擬交換機，送出的都是模擬信號，這個信號是以光速傳遞的，所以在模擬交換機時代，打本地電話和長途電話感覺不到有回音，只有通過衛星打國際電話的時候聽到有回音，因為延遲時間就變長了，那么打本地電話，電信號以光的速度傳遞，只有幾毫秒，我們就聽不見感覺不到回音的存在，而現在的電話網絡全都用數字式的，它把電信號變成數字信號，而數字信號的處理，不是采一個數字就送出去，它是采集一段信號，可能是20毫秒40毫秒的信號進來了，把它處理一下，然后送出去，這樣的數字處理的效率很高，把信號先壓縮以后，再送出去，結果就是效率更高，本來一根線只能送一路電話，現在可能送10個電話，但是提高效率的同時，增加了延時作為結果，這是就導致回音的出現，例如我們打手機有回音，也是這種原因。

二、AEC(Adaptive Echo Control)回聲消除回音器的原理

     1、回聲消除原理

     回音的產生既復雜也簡單。一般喇叭信號出來聲音它會傳遞到麥克風，這個傳遞過程本身從技術上講就有一個傳遞函數，傳遞本身就已經發生了一些變化，在傳遞過程中，高頻和低頻的傳遞系數是不一樣的，通常低頻傳遞的效率更高，高頻傳遞的效率低一點 。麥克風跟喇叭的位置靠的越近，聲音傳遞的時間越短，稍微離的遠一點，那么延遲的時間會多一點，即使聲音直接傳過去，信號就已經有時間延時了，麥克風位置的改變，回音也隨之改變，傳遞的聲音隨著距離位置的改變，它傳遞的時間也發生改變，接觸到信號也就改變了，但聲音除了這個直接信號以外，聲音在空間中它是往各個方向傳遞的，它會碰到墻壁、碰到天花板反射回來，然后反射到麥克風，有的反射到桌面然后到麥克風，各個情況都存在，所以這是一個很復雜的問題，所有的信號終的結果是疊加在一起的，疊加的結果就是有的信號被增強了，有的信號被減弱了，各種各樣的都有，然后墻壁對聲音信號的反射也不一樣，高頻低頻都不一樣，所以結果是一個復雜的所有疊加的結果，有的早有的晚，有的強有的弱，朗谷做回音消除呢，就是把總的傳遞函數效果算出來，那么并不是簡單的說兩個信號一樣，這個你算出來的回音信號，跟送出去的參考信號，送到喇叭去的信號并不一樣，它已經經過了一些傳遞改變了，那么可能有些已經延遲了100個毫秒，這是總的結果，回音消除的原理就是信號出去，然后麥克風收的信號肯定是這些信號各種各樣的直接間接的傳遞，反射回來的信號疊加到一起，我們把這些傳遞函數計算出來，疊加結果計算出來，這樣就能得到一個回音信號和麥克風信號，在理想條件下如果計算出來的和麥克風信號一樣，就可以把回聲消除掉，如果計算出來的有誤差，那么就不可能消除干凈，這就是回聲消除的原理。回聲消除技術后面還有很復雜的數學問題，難的地方是變量太多，即回音模型的改變回音的疊加的結果都要計算出來。另外，還有采用回聲抑制進行回聲處理的方法——非線性的過度，就是兩邊同時說話的時候，它分辨不出那個是回音信號時，就剪切掉。這種處理不當，也可以說是單工。因為線性做的不夠好，還有回音時，就多切掉一點，稱之為回聲抑制。因此回聲消除和回音抑制是不同的。

2、回聲消除技術關鍵性技術指標

     (1)ITU-T的G.167

     這是國際電信聯盟有一個標準，這個標準要求任何回聲消除必須要做到降低45分貝以上，但是達到這個標準不是好的，因為人還能聽到這個回聲，這個是基本的標準。原則上麥克風信號收的信號有一個電平，這個電平我們可以用分貝來標示，如果這個信號的電平比如說是－3dB，如果你消除了30dB，那么結果就變成了－30Db,因為10分貝能量上是10倍，20個分貝就是100倍，人耳能聽到的聲音范圍值大約是100萬倍，所以人耳朵能聽到能量范圍值是60分貝左右，回聲處理要消除60分貝以上人耳才聽不出來，如果只消除30或者40分貝，能量降低到千分之一，萬分之一，雖然能量弱了很多，但還是能聽到。

     (2)回聲消除的帶寬

     窄帶模式頻率： 300Hz—3．4kHz

     寬帶頻率模式： 50Hz—7kHz(應用廠家ploycom/Cisco/skype)

     超寬帶模式：50Hz—14kHz，一般稱HD高清音頻模式

     全音域模式：20Hz—20kHz