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Como o AEC funciona?
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Bem-vindo de volta. Para entender como o componente AEC funciona, vamos dar uma olhada no que
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acontece com um sinal de áudio que começa no Far-End e é enviado para o Near-End, e o que o AEC
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faz para evitar que seus ecos retornem ao o Far-End.
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Aqui está um diagrama da jornada de ida e volta deste sinal de áudio. Você nunca saberia de fora,
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mas o Acoustic Echo Canceler coloca o sinal de áudio em vários subsistemas, incluindo o Filtro
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Adaptativo e o Algoritmo Adaptativo, Detecção de Conversação Dupla, Processamento Não-Linear,
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Redução de Ruído e Comfort Noise. Vamos começar com o Adaptive Filter.
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O objetivo da AEC é eliminar qualquer traço da voz do falante do Far-End do microfone do Near End -
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que inclui todos os caminhos diretos e indiretos do alto-falante Near End para o microfone. Para
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eliminar esse ruído, o componente AEC precisa ser capaz de prever como será esse ruído. Se
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transmitirmos um som agudo e impulsivo através do alto-falante, como um clique alto ou um tiro,
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poderemos gravar o sinal que chega ao microfone e obter uma gravação semelhante a essa. Esse
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primeiro pico é o caminho direto do ruído do alto-falante para o microfone, e todos os picos
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subsequentes representam as várias reflexões ao redor da sala - e quanto mais tempo demora para
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chegar ao microfone, mais ele se atenua durante a viagem. Essa imagem é conhecida como a da
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room impulse response e é um mapa preditivo do que acontece com qualquer ruído emitido pelo alto-falante.
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Este room impulse response é usado para criar um Finite Impulse Response - ou FIR - Filter, aqui na
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parte Adaptive Filter do sistema AEC.
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Quando um sinal vem do Far-End, ele é alimentado tanto pelo alto-falante Near End quanto pelo
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Adaptive Filter. O filtro FIR é aplicado ao sinal de entrada para criar sua previsão de como esse sinal
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deve soar quando é recebido pelo microfone.
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Então este ruído é digitalmente subtraído do sinal de microfone do Near End - o resultado deve ser o
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silêncio. A parte mágica é que a operação de subtração não afetará nenhum ruído adicional no sinal
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do microfone, como a voz do locutor do Near End, permitindo que o locutor do Far End tenha uma
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conversa cristalina sem ouvir seus próprios ecos.
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Não, eu posso ouvi-lo alto e claro, então, como vocês estão?
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No entanto, há um problema fundamental com este modelo, que é o fato de que o room impulse
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response muda constantemente. Sempre que uma porta se abre, ou alguém se senta, ou se uma
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borboleta bate as asas, ela muda as superfícies na sala Near End, o que altera os reflexos de áudio do
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alto-falante, que mudam o room impulse response. Agora não é uma boa ideia transmitir
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constantemente grandes sons altos para acompanhar essas mudanças.
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Em vez disso, o Algoritmo Adaptativo é usado para atualizar constantemente o Filtro, monitorando o
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resultado da operação de subtração e depois ajustando o Filtro até que o resultado seja o mais
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próximo de zero, ou silêncio, quanto possível. Este Algoritmo Adaptativo está sempre no trabalho;
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tentando manter o filtro convergido com a resposta dinâmica do impulso da sala.
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No entanto, ele só pode fazer o seu trabalho quando o Far End está falando e o Near End está em
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silêncio. Este é o único momento em que o sinal do microfone, após a operação de subtração, será
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igual a zero. Se o Far End estiver em silêncio, não há nada a medir e, se o Near End estiver falando,
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haverá um áudio extra no microfone para que o resultado não seja zero.
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Este é um trabalho para o Detector de Fala Dupla, ou DTD. O DTD ouve os microfones do Far End e do
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Near End e determina se alguém está falando.
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Se o Far End estiver falando e o Near End não estiver, então ele permite que o Algoritmo Adaptativo
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faça seu trabalho de convergir o Filtro Adaptativo para a resposta ao impulso da sala. Em qualquer
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outra situação, o DTD impedirá o Algoritmo Adaptativo de funcionar.
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Uma vez que todos esses filtros e algoritmos tenham sido aplicados ao sinal, ele ainda tem vários
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processos para passar antes de retornar ao locutor de Extremo Remoto. Primeiro, passa por um
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Processador Não-Linear, ou PNL. Devido à dificuldade em convergir completamente o filtro FIR com o
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room impulse response, há um limite residual remanescente no sinal do microfone neste ponto.
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As constantes do Processador Não-Linear analisam o áudio a cada instante, para determinar se ele é
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composto principalmente da fala do near-end, ou do residual ecos remotos. Ele aponta as áreas que
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são feitas apenas de ecos e atenua essas seções. Os ecos remanescentes serão efetivamente
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inaudíveis sobre o discurso final desejado.
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Próximo no caminho de processamento é Redução de Ruído, ou NR. A Redução de Ruído tenta
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remover a sala de ruído ambiente ouvindo o ruído constante sustentado no sinal e subtraindo-o.
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Isto é para ajudar o falante do Far End a ouvir a sua voz, e não o zumbido do seu ar-condicionado, o
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vento ou os cortadores de grama do lado de fora da janela, ou o exército alienígena invasor.
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Você pode ajustar a quantidade de redução de ruído no painel de controle do seu AEC, e você
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também pode ativá-lo ou desativá-lo com este botão.
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Finalmente, o bloco Comfort Noise é uma característica especial do sistema Q-Sys AEC. Depois de
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passar por Processamento Não-Linear e Redução de Ruído, o Far End deve ouvir o locutor do Near
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End alto e claro, com tudo o mais silencioso.
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Muito quieto. Se o locutor do Near End parar de falar, a linha pode ficar em silêncio e dar a impressão
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de que a linha telefônica foi desconectada.
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Basicamente é um subproduto da AEC fazendo seu trabalho muito bem. Na verdade, parece muito
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estranho… Quando há completo silêncio ... Entre vozes, certo? Assim, o ruído do conforto pode ser
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adicionado, que é um sinal artificial de ruído de baixa passagem que faz parecer que ainda há uma
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conexão quando ninguém está falando.
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Você também pode ajustar o nível do Comfort Noise adicionado no painel de controle. Os únicos
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outros recursos no painel de controle são um bypass mestre para desligar o seu AEC e o medidor do
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Echo Return Loss Enhancement, que mostra quanto, em decibéis, os ecos do Far-End foram
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atenuados no sinal de retorno.
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O nível nominal para este medidor irá variar dependendo das distâncias entre seus alto-falantes e
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seus microfones, mas ainda deve dar uma boa idéia de quão eficientemente seu AEC está operando.
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Então é isso que acontece dentro da caixa mágica - que felizmente você nunca precisará se preocupar.
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Tudo o que você precisa fazer é certificar-se de que está conectado corretamente e depois esquecê-lo.
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Ao contrário de muitos produtos existentes, o cancelamento de eco Q-Sys é
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incluído automaticamente como parte do software Designer - não há hardware adicional para
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configurar e nenhuma taxa adicional. É simplesmente parte do pacote Q-Sys. Agora, na próxima
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seção, veremos como configurá-lo em conjunto com o componente Softphone para criar um sistema
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de teleconferência. Assim, sinta-se à vontade para seguir em frente sempre que estiver pronto.
Descrição da Lição
Como o AEC funciona?
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Explore os muitos processos que o AEC usa para silenciar os ecos da voz do interlocutor remoto.
Dicas e Definições
Como o AEC funciona?
6m 57s
Room Impulse Response: Um diagrama do que acontece com um ruído agudo e impulsivo depois de viajar pela sala.
Filtro Adaptativo: Este processo usa o Filtro de Repetição de Impulsos Finitos (FIR) criado a partir da Resposta de Impulso da Sala, aplicando-o ao Far-End para prever como soará após viajar pela sala
Algoritmo Adaptativo: Este processo analisa o resultado da operação de subtração e ajusta o Filtro Adaptativo de acordo.
Detector de Fala Dupla (DTD): Este detector só permite que o Algoritmo Adaptativo faça seu trabalho quando o Far-End está falando e o Near-End não está.
Processador Não-Linear (NLP): Este processo analisa o áudio para quaisquer ecos residuais residuais remanescentes e atenua as seções apropriadas.
Redução de Ruído (NR): Este processo elimina ruídos de fundo constantes no Near-End.
Ruído de conforto (CN): Este processo reintroduz ruídos brancos suaves para evitar que a linha soe como uma desconexão.