引 言

　　隨著VOIP 的廣泛應用以及多媒體通信技術(shù)的發(fā)展和成熟，人們對互聯(lián)網(wǎng)語音通信的音頻品質(zhì)提出了更高的體驗要求。主流的視頻會議系統(tǒng)由原先的14 kHz升級到22 kHz 的音頻帶寬，這也標志著語音通信已經(jīng)真正轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)音頻通信的應用階段。當然在基于互聯(lián)網(wǎng)的音頻通信中，聲學回聲和噪聲一直是影響音頻質(zhì)量的最為關(guān)鍵因素之一。

　　聲學回聲消除成為提升音頻通信質(zhì)量的一個非常重要的環(huán)節(jié)。聲學回聲消除采用了自適應濾波來估計回聲產(chǎn)生的回路特征，并不斷修正自適應濾波器的系數(shù)，使得估計值更加逼近真實回聲，最后從話筒信號中去除估計的回聲，以達到回音消除的目的。

　　聲學回聲具有信號沖激響應時間長，特征分布范圍廣且多路徑反射和時變的特點，自適應濾波器在估計回聲路徑的過程中容易受到這些不確定因素的干擾，當然外部環(huán)境的噪音也是一個重要的因素。

　　本系統(tǒng)結(jié)合多種已有信號處理算法，有效提升了聲學回聲的雙工能力和收斂速度，并有效避免了使濾波器發(fā)散的多種因素，提升了濾波器的處理效率。同時利用高速浮點DSP 對回聲消除和噪聲消除進行了整體的實現(xiàn)。

　　系統(tǒng)采用了頻域的MDF 自適應濾波算法，將MMSE No ise SupprESSo r 和多個VAD 添加到回聲消除器中。在加入濾波器系數(shù)更新模塊和非線性檢測模塊后，使得系統(tǒng)在更惡劣的噪音環(huán)境下以及雙方通話過程中，一樣具備良好的回聲消除和噪音消除能力。整個核心運算部分均在頻率域內(nèi)完成，也大大降低了運算量，最后通過調(diào)整DSP 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，合理運用DSP 的資源和指令加速，實現(xiàn)了基于DSP 的高效能實時音頻處理器的設計。

　　1 音頻處理系統(tǒng)相關(guān)算法

　　1. 1 聲學回聲消除

　　聲學回聲消除的基本原理是通過自適應濾波器估計聲學回聲路徑的特征參數(shù)，產(chǎn)生一個模擬的聲學路徑，得出模擬的聲學回聲信號，并從參考信號中減去此信號，實現(xiàn)回聲的消除。圖1 給出了一個最為常見的聲學回聲消除器AEC 的原理圖。

圖1 聲學回聲消除器原理圖

　　1. 2 結(jié)合噪音消除和靜音檢測的回聲處理系統(tǒng)

　　1. 2. 1 MDF 濾波器基本結(jié)構(gòu)和算法原理

　　MDF( Multidelay Block Frequency Domain Adaptive Filter) 是一種將原有的多階濾波器分為K 個等分的子塊，在每個長度為N 的子塊能進行自適應濾波的方法。如此能降低多階自適應濾波器大量的運算量。

　　F 表示對2N×2N 的矩陣進行FFT 變換，若v 表示信號幀序號，而diag 表示對角矩陣運算，則：

　　假設實際路徑產(chǎn)生的回聲信號為y ( v) ，通常也叫近端信號，則：

　　式中，^hk = [ ^hkN ，^hkN + 1 ,… ，^hkN + N- 1 ] T ，k = 0，1，2，,K - 1，它表示濾波器估計的第k 個子濾波器的系數(shù)。