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音頻的采集、處理、回放和管理

中國(guó)投影網(wǎng)投影資訊　2010-7-29 10:35:38　編輯：沉默者　[ 大中小 ]

　　當(dāng)今，視頻會(huì)議已經(jīng)成為了主流的通訊型會(huì)議形式。而這種基于網(wǎng)絡(luò)傳輸形式的視頻會(huì)議給人們帶來(lái)極大方便的同時(shí)，又存在很多先天的弊病。

　　1.　網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定造成了，視頻會(huì)議經(jīng)常中斷。

　　2.　由遠(yuǎn)端的揚(yáng)聲器聲反饋而引起的回聲對(duì)本會(huì)場(chǎng)發(fā)言清晰度的影響。

　　3.　多點(diǎn)回聲引起的整個(gè)會(huì)議網(wǎng)絡(luò)嘯叫聲的影響。

　　4.　會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境噪聲對(duì)音頻傳輸質(zhì)量的影響。

　　5.　對(duì)音頻設(shè)備的不正當(dāng)操作引起的故障，不能迅速的找到原因排除故障。

　　6.　不能實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議各點(diǎn)音頻系統(tǒng)的統(tǒng)一式集中管理，加大了視頻會(huì)議開(kāi)始前，音頻系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的難度和時(shí)間消耗。

　　7.　還有一些聲學(xué)特性和應(yīng)用習(xí)慣造成的聲音問(wèn)題，我們應(yīng)該如何解決。如：多MIC混音，多音箱布聲時(shí)的聲音同步問(wèn)題，聲場(chǎng)的均衡問(wèn)題。

　　為了解決這些問(wèn)題的影響，人們嘗試了很多的應(yīng)用方式。最成功有效的就是采用專業(yè)數(shù)學(xué)音頻矩陣處理器來(lái)解決這些問(wèn)題。下面我們以行業(yè)內(nèi)最典型的ClearOne XAP400音頻處理器來(lái)講解這些問(wèn)題的解決方法。

　　首先，我們來(lái)看一下ClearOne XAP400的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用形式。下圖是XAP400的基本應(yīng)用系統(tǒng)圖。從外部結(jié)構(gòu)上看提供了：

　　1.　MIC／Speaker的接入能力。

　　2.　視頻終端的接入能力。

　　3.　PSTN電話線路的接入能力。

　　4.　音頻錄制設(shè)備和回放設(shè)備的接入能力。

　　5.　多種控制管理接口及其界面。

　　以上這些從XAP400的外觀上可以看到了功能，結(jié)合XAP400內(nèi)部提供的專業(yè)的音頻處理技術(shù)。生成了很多有效視頻會(huì)議音頻問(wèn)題的方法。

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圖1 XAP400基本應(yīng)用系統(tǒng)圖

　　1.　視頻會(huì)議音頻雙備份
　　采用PSTN電話和視頻會(huì)議通訊互為備份的方式保證視頻會(huì)議中音頻的不間斷傳輸，真正的實(shí)現(xiàn)斷網(wǎng)不斷會(huì)。

　　實(shí)現(xiàn)方法：XAP400同時(shí)接入視頻會(huì)議音頻和電話音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)整和相應(yīng)的信號(hào)處理，做到兩種信號(hào)時(shí)間、強(qiáng)度、波形的同步。配以信號(hào)傳輸管理規(guī)則，實(shí)現(xiàn)電話會(huì)議和視頻會(huì)議音頻的相互備份。

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　　2.　反饋回聲的解決
　　回聲產(chǎn)生原理：當(dāng)會(huì)場(chǎng)A發(fā)言時(shí)，聲音通過(guò)視頻網(wǎng)絡(luò)傳送到會(huì)場(chǎng)B，被會(huì)場(chǎng)B的麥克拾取后又通過(guò)視頻網(wǎng)絡(luò)將聲音回傳給會(huì)場(chǎng)A，從而會(huì)場(chǎng)A又從音箱里聽(tīng)到了自己的聲音，這就是我們所說(shuō)的聲回聲。同樣，會(huì)場(chǎng)B也存在類(lèi)似的問(wèn)題。

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　　從上圖顯示，回聲的作用點(diǎn)在MIC。因此，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)我們?cè)诿恳宦稭IC的輸入通道增加回聲消除模塊。此模塊把MIC拾取的全部聲音和回聲抑制模型（Sample EC Ref)進(jìn)行比較，從而做到回聲消除。

　　分布式回聲消除的實(shí)際意義：實(shí)際應(yīng)用中在比較大的會(huì)場(chǎng)每一個(gè)MIC所采集到的回聲信號(hào)的大小和時(shí)間相位是不同的，不同電平相位的回聲信號(hào)互相混合疊加后生成的新的信號(hào)和從揚(yáng)聲器輸出的音頻信號(hào)完全不同，這是回聲消除器很難做到對(duì)回聲信號(hào)的比較而準(zhǔn)確的將其消除。解決方法只有采用不同MIC非別去消除回聲的方法，才能完全的解決回聲的問(wèn)題。

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回聲消除原理模型

　　3.　噪聲的消除
　　一般來(lái)說(shuō)任何空間都有一些持續(xù)的，同時(shí)波形、電平比較恒定的噪聲。這些噪聲如果過(guò)多過(guò)大就會(huì)嚴(yán)重影響語(yǔ)音的清晰度。而噪聲抑制器正是利用了這些噪聲信號(hào)比較恒定的特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的噪聲抑制電路。有效的消除線路噪聲，環(huán)境噪聲。

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　　4.　預(yù)制位恢復(fù)
　　系統(tǒng)本身通過(guò)儲(chǔ)存多個(gè)配置列表，這些列表每一個(gè)都包含有完整而不同的配置信息。如果我們保存一個(gè)系統(tǒng)最佳狀態(tài)配置列表。在操作中一旦調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題，我們可以通過(guò)快速啟動(dòng)這個(gè)配置列表做到快速的把系統(tǒng)恢復(fù)到最佳狀態(tài)。實(shí)際上我們的預(yù)制位執(zhí)行相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單。它可以是用面板按健啟動(dòng)預(yù)制、軟件啟動(dòng)預(yù)制、中控系統(tǒng)啟動(dòng)預(yù)制。

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　　5.　遠(yuǎn)程管理和集中管理

　　通過(guò)支持TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制接口。視頻會(huì)議管理員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制管理各會(huì)場(chǎng)的音頻設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)控制接口所開(kāi)放的控制代碼還可以開(kāi)放專門(mén)的集團(tuán)會(huì)議音頻系統(tǒng)控制界面實(shí)現(xiàn)集中式管理。

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　　6.　會(huì)議室基本聲學(xué)問(wèn)題的解決
　　(1) 第一MIC優(yōu)先

　　我們開(kāi)會(huì)時(shí)常出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，就是當(dāng)某人對(duì)一個(gè)MIC發(fā)言的同時(shí)，相近MIC也在拾取這個(gè)人的發(fā)言。這些信號(hào)混合后嚴(yán)重的影響了信號(hào)的明晰度，語(yǔ)音比較含糊。ClearOne產(chǎn)品提出了第一麥克優(yōu)先功能來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。第一麥克優(yōu)先功能保證一個(gè)發(fā)言者的語(yǔ)音只激活一路麥克。第一麥克優(yōu)先允許在同一時(shí)間激活多路麥克，它只是避免同一音源激活多路麥克。

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　　(2)自動(dòng)混音
　　簡(jiǎn)單的說(shuō)就是MIC自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉功能，當(dāng)一個(gè)人面前的MIC長(zhǎng)時(shí)間不使用的情況下，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉這支MIC。當(dāng)發(fā)言人再次對(duì)這支MIC講話的時(shí)候，它將自動(dòng)開(kāi)啟，此功能有效避免了在沒(méi)有人發(fā)言的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)吸入噪聲。

　　(3 )分布式擴(kuò)聲帶來(lái)的音箱信號(hào)延時(shí)問(wèn)題和聲像定位
　　擴(kuò)聲的3大基本標(biāo)準(zhǔn)：足夠的響度(音量)、語(yǔ)音清晰度、布聲均勻度。

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　　首先，大會(huì)場(chǎng)要想滿足響度條件、布聲均勻度的條件，采用單組音箱進(jìn)行擴(kuò)聲是根本不可能的。因?yàn)樵跁?huì)場(chǎng)遠(yuǎn)離音箱的位置會(huì)有很大的擴(kuò)聲盲區(qū)存在。為了彌補(bǔ)這些擴(kuò)聲盲區(qū)實(shí)現(xiàn)均勻布聲，我們通常采用的是多音箱的分布擴(kuò)聲方式。而這些音箱同一時(shí)間發(fā)聲時(shí)，由于每一只音箱到人耳的距離不同。造成了處在會(huì)場(chǎng)聲音傳輸末端位置的聽(tīng)眾總能聽(tīng)到持續(xù)多個(gè)同樣的聲音到達(dá)他們的耳朵。

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　　為了彌補(bǔ)這種現(xiàn)象，我們需要把會(huì)場(chǎng)所有的音箱以發(fā)言人講臺(tái)位置為起點(diǎn)，按照傳輸方向所產(chǎn)生的距離和會(huì)場(chǎng)溫度這兩個(gè)屬性加一定的延遲。使多組音箱的在同一位置的發(fā)聲的信號(hào)趨于同步，避免音箱之間發(fā)聲的干擾。

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