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针对扩声系统中出现的混音、回音和啸叫等问题,本文对比了当前扩声处理器常用的解决方案:参量均衡器、反馈抵消器和移频移相器,并对当前国内外最先进产品的设计思路进行了探索,然后提出了面向应用的解决方案。 在应用中发现反馈抵消器因传声器与扬声器距离的远近引起其性能下降,作者根据声音传播延时的影响提出了滑动阶自适应滤波器,目的是清除由于延时引起的环境冲击响应系数为零的部分来提高滤波器的可用阶数,使其性能与距离无关,并在静态自适应均衡器设计中运用了它。在免提蜂窝电话和电信会议中的声音回声抵消设计中,为降低自适应滤波器的阶数,在自适应滤波器的输入端引入了Δ采样的延迟缓冲器,它也是补偿从扬声器到麦克风的传播引起的延迟,但这种延迟补偿要求扬声器与麦克风的距离固定,这因此限制了其应用;而此处的滑动阶自适应滤波器在跟踪时自动地测出这种距离,因此使用较为灵活,缺点是阶滑动的判定条件较为复杂。 为使滤波器在动态环境下也能实现高阶数来提高模拟环境的能力,考虑在很多情况下对滤波器的跟踪能力只是要求有而不要求很快,这就为分步调整自适应滤波器的应用提供了机会。分步调整自适应滤波器是把要求在一个采样期内完成所有系数的调整分为在多个采样期内完成所有系数的调整,实验证明这样不会降低滤波器对输入信号频谱的跟踪能力,跟踪速度的确有所下降,但其跟踪速度明显优于块调整。实际上块调整具有最快的运算速度,用它来实现高阶数应是可行的办法,但在一般的应用中反馈声与说话声大部分时间内是混合在一起的,用块调整可能没有充分的时间来跟踪环境的变化。分步调整对滤波器阶数的提高存在一个极限值,因为它只降低了调整的阶数而没有降低卷积的阶数。 为解决自适应滤波器去白噪声引入的跟踪噪声,设计中运用了双滤波器跟踪轮流输出的方法,这两个滤波器每隔一段时间其系数都会清零,因此能很好地跟踪动态系统并在去噪应用中取得良好的效果,另外为解决反馈消除器中滤波器的稳定性也使用了双跟踪滤波器。这种滤波器与一般的主从滤波器或前后台滤波器不同,主滤波器作为固定滤波器使用,而从滤波器不断地跟踪系统,当发现从滤波器性能优于主滤波器时,则用从滤波器的系数取代主滤波器系数(前后台滤波器与此类似);而此处的双滤波器则认为自适应滤波器在变系统跟踪中在较长时间跟踪后系统性统性能变坏,因此其系数必须清零以消除以前跟踪的影响(注意与泄漏LMS的区别),但为使两个滤波器轮流输出的变化平缓因此两个滤波器都在不断变化。一般的去噪技术可分为单通道和双通道噪声衰减方法。单通道包括维纳滤波、卡尔曼滤波和频谱相减,频谱相减要求噪声频谱稳定以便估计频谱与当前帧内噪声频谱一致,并且难以用定点DSP处理;双通道是主通道采集信号与噪声,从通道采集噪声,利用从通道与主通道噪声的高度相关性去噪,其困难在于从通道也混有信号。声反馈消除在通信中的运用包括线路回声消除和声音回声抵消,这两种回声消除方法中自适应滤波器有明确的输入信号,因此能够跟踪混合信号;而此处运用环境没有明确的输入信号,因此难以使用一般的方法,因此系统采用跟踪啸叫信号的方法来模拟环境滤波器系数。 移频器是设计中的一个重点,由于它使输入信号的频谱滑动,从而使环境系统对原始信号的频率响应幅度趋于平均化,而在一般情况下环境的频率响应存在一些非常高的幅度值(驻波),这样平均化后就大大消除了啸叫的可能性。反馈抵消器由于阶数的限制其对较长的尾声的消除能力较差,而移频器虽对直接反馈无能为力且正是强烈间接声反馈的克星,因此结合反馈抵消器与移频器设计是较为理想的选择。