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    音视频通话中的关键——DSP消噪技术

    2019-09-06

    DSP(数字信号处理技术),是利用计算机或专用处理设备,以数字形式对信号进行处理,以得到符合人们需要的信号形式的新兴学科,其涉及许多学科而又广泛应用于许多领域,以音视频应用领域最为广泛。
     
    亿联音频通话技术

    目前市面上广为运用的DSP实现方法有很多,在这里主要列举两项,一是利用通用的可编程DSP实现,即非专用的DSP芯片。与单片机相比,DSP芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源,可用于复杂的数字信号处理算法。二是用专用的DSP芯片实现。
    在一些特殊的场合,要求的信号处理速度极高,用通用DSP芯片很难实现,这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现,无需进行编程。


    大部分的音频回声消除算法都是基于DSP实现的,很少基于Windows电脑,这其中主要原因考虑实时性与高效问题。

    DSP芯片资源有限而回声消除算法所需资源较大。以视频会议系统为例,大规模的会议室可以产生超过512ms的回音,要消除这么长延时的回音,即使按照8k赫兹采样率计算,自适应滤波器W(n)的长度都会达到4096个点,这样一方面需要非常大的存储空间来存储W(n),另一方面,W(n)的更新需要的计算量也是成倍增长,传统自适应滤波器的效率很难保证。

     
    亿联音频通话技术
    目前基于DSP的回声消除算法已比较成熟,市场上也有一批专门的算法/芯片公司的能够对外提供已经优化好的基于DSP的软件回声消除模块,如亿联网络的音视频系统产品均使用独家的智能消噪芯片。
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    回声消除技术最新的应用领域是基于Windows平台的各种VoIP应用,比如软件视频会议VoIP软件电话等。当回声消除算法应用到Windows平台,相对于传统的DSP平台,既带来优势,也带来了新的难点。高效性在Windows平台已经不是问题,现在的pc机,拥有丰富的CPU资源和海量的内存资源,再复杂的回声消除算法都可以运行自如。但是,新增加的麻烦比带来的好处要多。

    首先,Windows平台是一个非实时的平台,音频的采集和播放对回声消除算法而言,也是非实时的。Windows平台下,应用程序很难在底层直接控制声卡的采集播放,获得的是非实时的音频流,从而带来了采集和播放音频流的同步问题。

     
    亿联音频通话技术

    实际情况,在一般的VoIP软件中,接收对方语音(远端语音)并传到声卡播放是在一个线程中进行的,而采集本地语音(近端语音)并传送到对方在另一个线程中进行。声学回声消除(AEC)算法在对近端语音进行回声消除的同时,还需要播放线程中的数据作为参考。而要同步这两个线程中的数据是非常重要的,因为稍不同步,声学回声消除算法中的自适应滤波器就会发散,不但消除不了回音,还会破坏原始采集到的声音,使声音难以分辨。

    从上面分析来看,由于Windows平台的非实时性,基于Windows平台的回声消除技术比DSP平台要难得多,基于DSP的回声消除技术:芯片资源较小,实时性较高,易于实现近端语音信号和远端参考信号的同步;基于Windows的回声消除技术:资源相对宽裕,能够轻松运行音频处理算法,但实时性不足,很难实现近端信号和远端参考信号的同步,导致很难实现回声消除的功能。

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