回聲消除是語音信號處理領(lǐng)域常見的處理方法，基于自適應(yīng)預(yù)測的回聲消除是基礎(chǔ)之一。然而，在許多博客中，一些細(xì)節(jié)沒有解釋清楚，這讓讀者感到困惑。這里有一個詳細(xì)的總結(jié)?；芈暦譃榫€路回聲和聲學(xué)回聲。本文重點(diǎn)關(guān)注聲學(xué)回聲。

產(chǎn)生和消除回聲的機(jī)制：回聲是由揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)之間的聲波反射和聲學(xué)耦合引起的，在電話會議系統(tǒng)中，近端麥克風(fēng)接收了揚(yáng)聲器的輸出信號，這些信號是由房間內(nèi)的墻壁、地板等物體定向反射后產(chǎn)生的遠(yuǎn)端語音信號，導(dǎo)致回聲被送回遠(yuǎn)端。因?yàn)榛芈暤拇嬖诟蓴_了正常的通信，所以人們希望通過消除回聲來更好地進(jìn)行通信。一般的回聲消除算法包括以下步驟：

一、估計(jì)房間回聲路徑的特點(diǎn)

二、復(fù)制人工生成回聲信號

三、接著從麥克風(fēng)信號中減去回聲

通過上述三個步驟，可以達(dá)到消除回聲的目的?；谧赃m應(yīng)濾波的回聲消除，在這一點(diǎn)上，對應(yīng)于上一節(jié)的一般回聲消除算法，采用自適應(yīng)預(yù)測的回聲消除步驟如下：

一、估計(jì)回聲路徑特性，我們訓(xùn)練自適應(yīng)濾波器，使濾波器的聲學(xué)特性接近近端房間的聲學(xué)特性

二、通過我們訓(xùn)練的自適應(yīng)濾波器，產(chǎn)生回聲。

三、減去我們從麥克風(fēng)信號中產(chǎn)生的回聲。

這里需要注意的是，我們訓(xùn)練自適應(yīng)濾波器來獲得房間的聲學(xué)特性，許多博客介紹自適應(yīng)濾波器的目的是直接輸出純語音。我們單獨(dú)提取自適應(yīng)濾波部分，研究如下圖所示。這是一個FIR維納濾波器，旨在最大限度地減少輸出信號和預(yù)期信號之間的誤差。如果用LMS來衡量這個誤差，那就是基于LMS的自適應(yīng)濾波器。假定濾波器的權(quán)重為w，階數(shù)為p，期望信號為d。那濾波輸出就是輸入信號x(n)以及濾波器權(quán)重w的卷積：

那LMS誤差如下：

我們的目的是最大限度地減少這個誤差，所以我們需要更新濾波器的權(quán)重。自適應(yīng)濾波器的訓(xùn)練采用梯度下降法，這是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的梯度下降。推送過程不會展開，權(quán)重更新公式直接給出如下:

其中μ對于迭代步長，相當(dāng)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的學(xué)習(xí)速度。上述是基于LMS的自適應(yīng)濾波器訓(xùn)練過程。

 事實(shí)上，完整的回聲消除過程，包括雙向通話檢測、自適應(yīng)濾波和非線性處理。雙向通話檢測是為了保證回聲消除的正常工作。畢竟，如果你繼續(xù)在沒有通話的情況下消除回聲，你肯定會犯錯誤。非線性處理是在沒有近端語音信號的情況下完全或部分消除殘留信號。具體來說，NLP單元慢慢消除回聲，增加舒適的噪音，讓語音聽起來不那么突兀。

實(shí)現(xiàn)回聲消除算法：AEC在真實(shí)工程中比較復(fù)雜(可以參考開源AEC算法，如WebRTC/Speex等)