智能音箱回声消除影响因素

1、何为回声消除

回声消除（Acoustic Echo Cancellation，AEC），指通过自适应方法估计回波信号的大小，然后在接收信号中减去此估计值以抵消回波。

2、回声消除的目的

回声消除的目的是在音箱扬声器工作（播放音乐或语音）时，从麦克风中收集的信号中，去除自身播放的声音信号。否则，当音乐播放时，我们的声音信号会淹没在音乐声中，不能继续对音箱进行有效的语音控制。

3、回声消除的原则

麦克信号和回采信号的相似度越大，回声消除性能越好。所以要尽量保证麦克信号和回采信号的相似度，尽量降低影响麦克信号质量的因素的影响。

4、回声消除的影响因素

截幅
回采信号截幅会导致回采信号中大于0dBFS的信号被截断，影响是喇叭播放的信号完全失真，人声伴有强烈的噪声。麦克信号截幅则会严重影响识别效果，所以截幅现象是音频信号处理中绝不能出现的情况，如出现务必降低功放或增益输出。

设计原则：
音箱在最大音量下播放满幅扫频信号，扬声器不能出现破音、共振等现象，麦克信号不能出现截幅。这也是规定喇叭输出功率时的判定原则之一。

谐波失真
谐波失真是指输出信号比输入信号多出的谐波成分。谐波失真是系统不是完全线性造成的。造成信号谐波失真的原因有很多，在整个音频通路中，从扬声器单体的失真曲线，到扬声器后腔结构设计，喇叭前网罩，麦克风收音孔结构等，都会造成麦克信号的失真度增加。麦克信号失真越大，麦克信号和回采信号的相似度越差，回声消除的性能越差。

设计原则：

尽量不要用微型扬声器、超薄扬声器等共振频率较高的扬声器单元，该类单体低频失真大；

扬声器后腔结构允许的话，加被动辐射器或导向管设计，可以增加低频，同时减小喇叭的非线性振动；

信噪比
环境噪声和电路噪声会导致麦克信号的信噪比降低，特别是低音量情况下，信号能量所占比重降低，底噪引入的非线性失真增大，实测回声消除数值很差。通常该噪声指电路噪声，音箱测试时会保证测试环境的噪声值。

设计原则：

选用高灵敏度麦克风，提高信号接收幅度，推荐值-26dBV@94dB,1kHz及以上；

输出电路中避免过多的信号处理，防止引入不必要的信号串扰；

自动增益控制
自动增益控制（automatic gain control,AGC）使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。
自动增益控制是限幅输出的一种,它利用线性放大和压缩放大的有效组合对助昕器的输出信号进行调整。当弱信号输入时,线性放大电路工作,保证输出信号的强度;当输入信号达到一定强度时,启动压缩放大电路,使输出幅度降低。也就是说,AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度。

设计原则：
回采电路中，AGC需置于回采电路前，以保证功放给到回采的信号和给到扬声器的信号是一致的。

机械噪声
在智能投影仪类或机器人类设备（如腾讯王者荣耀玩偶音箱）中，风扇噪声和电机噪声引入的变量会导致麦克信号的底噪特别大，识别效果受较大影响。因此，在该类设备中，要特别注意内部风扇、电机与麦克板的距离，如结构空间允许，可对麦克板单独做密封处理，防止内部传音。
电路不良信号
在电路设计存在问题时，通常会在回采信号或麦克信号中引入不良信号，如脉冲、杂波、混叠，甚至丢数据。出现该情况应首先修改硬件电路设计，保证电路信号干净后，再进行声学测试。
直流偏置过大
直流偏置（DC offset）指交流信号中存在直流成分，在智能音箱上，通常该现象多由于模拟麦克风的偏置电压导致。

设计原则：
除电路设计原因外，使用数字麦克风可有效避免该问题。

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