采用TMS320C54x免提開發(fā)平臺的車載信號處理與音頻系統(tǒng)
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AEC 的其他問題在于兩人同時(shí)講話的模糊音(DT)情況。如果沒有檢測到的話，DT 會造成自適應(yīng)算法的發(fā)散。
AEC 軟件利用 NLMS 算法來消除回聲，執(zhí)行 C54x DSP 匯編程序。
NLMS 算法
NLMS 算法可更新自適應(yīng)有限脈沖響應(yīng) (FIR) 濾波器的系數(shù)，可將該濾波器用于預(yù)計(jì)回聲。隨后我們從實(shí)際回聲中減去預(yù)計(jì)值，并給出剩余回聲。
活動通道檢測
AEC 算法的一個(gè)關(guān)鍵特性就是活動通道檢測。遠(yuǎn)端操作者沉默而近端操作者講話時(shí)，濾波器不可進(jìn)行適配，因?yàn)榻瞬僮髡卟辉偈腔芈暋Ｍㄟ^計(jì)算信號能量，并將該能量與自適應(yīng)閾值進(jìn)行比較，可實(shí)現(xiàn)活動通道的檢測。
模糊音 (DT) 檢測
在 DT 情況下，擴(kuò)音器上的近端信號包括回聲與近端話音（即模糊音）。用于更新濾波器系數(shù)的剩余誤差包括近端講話，而如果算法仍在進(jìn)行自適應(yīng)，則算法可能開始發(fā)散，必須避免這種情況。DT 檢測使用基于能量的算法，并配合一個(gè)變量閾值來解決此問題。
基準(zhǔn)
AEC 軟件的基準(zhǔn)（以 16 位字表示）為：
－ 代碼大小：154 字；
－ 靜態(tài) RAM：527 字；
－ 擦寫 RAM：2 字；
－ 最大計(jì)算時(shí)成本為 4.7MIPS。
計(jì)算時(shí)成本在 ST 時(shí)期最大；在 DT 時(shí)期降至 2.4MIPS。ST 時(shí)期表現(xiàn)通話主要部分，而DT 時(shí)期僅在較短的有限情況出現(xiàn)。
4. CVC-HFK 軟件
圖２：CVC-HFK 應(yīng)用圖示
CVC-HFK AEC
CVC-HFK 回聲消除器是"無狀態(tài)"AEC，其采用標(biāo)準(zhǔn)頻率域NLMS算法的一個(gè)變體作為其主要的自適應(yīng)濾波器。我們將在下面說明采用這些方法的優(yōu)勢。首先，子帶頻率域方法可取消關(guān)聯(lián)或白化每個(gè)帶中的輸入信號，這相比于相當(dāng)時(shí)間域的AEC 就可實(shí)現(xiàn)更快的收斂。第二，無狀態(tài) AEC 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的濾波器適應(yīng)，這改善了噪聲環(huán)境中的魯棒性和整體模糊音性能。我們記得，DT 情況下擴(kuò)音器信號既包含回聲，又包含近端話音。近端話音不與回聲信號相關(guān)聯(lián)，如果沒有進(jìn)程避免它的話就會造成自適應(yīng)濾波器的發(fā)散。第三，NLMS可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于輸入振幅的一致收斂。正由于此，CVC-HFK AEC實(shí)現(xiàn)了典型的40 dB ERLE（回聲返回?fù)p失量），最大為50 dB ERLE，并可實(shí)現(xiàn)80ms左右的快速收斂時(shí)間，且在大多數(shù)環(huán)境下可進(jìn)行全雙工操作。此外，CVC-HFK AEC為其自適應(yīng)濾波器采用了 64ms 的尾長，這就在內(nèi)部容量方面實(shí)現(xiàn)了更大的靈活性。
CVC-HFK NS
CVC-HFK 噪聲抑制器是一種利用話音與噪聲特性來幫助從合成噪聲及話音信號中提取話音的頻率域算法。CVC-HFK NS 的兩大主要模塊是語音構(gòu)成分析與語音提取。
語音成份分析模塊采用話音與噪聲的暫時(shí)與相關(guān)屬性來構(gòu)建話音構(gòu)成的可預(yù)測模型。語音提取塊可根據(jù)語音與噪聲模型修改各頻率成份。此外，語音提取塊還可充分利用音質(zhì)原理最小化噪聲底限與感覺的語音失真。
CVC-HFK NS 采用該方案可在噪聲環(huán)境中實(shí)現(xiàn) 10-15dB SNR（信躁比）的改善，同時(shí)還能保持較好的語音質(zhì)量。在SNR已經(jīng)足夠高的極低噪聲環(huán)境中，因?yàn)橐殃P(guān)閉了 NS，不會發(fā)生語音失真。
CVC-HFK NLP
由于系統(tǒng)失真增加，因而 CVC-HFK NLP 最小。由CVC-HFK NLP 增加的失真量比諸如中心削波器等標(biāo)準(zhǔn)NLP模塊要低得多，因?yàn)槠涫褂脕碜暂斎肱c誤差信號的信息來確定額外的衰減。
由于所有的 CVC-HFK 模塊均使用頻率域算法，因而與既使用時(shí)間域又使用頻率域算法的解決方案相比，可以顯著節(jié)約內(nèi)存，并簡化計(jì)算復(fù)雜性。
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