AEC, ANC, AFC, AGC без путаницы: шпаргалка по функциям DSP

В характеристиках профессиональных DSP-аудиопроцессоров постоянно встречаются сокращения AEC, ANC, AFC, AGC. Рядом с ними — автомикшер, компрессор, лимитер, эквалайзер и другие функции. За каждым обозначением стоит отдельный алгоритм, решающий конкретную задачу.

Разберемся, что означают эти термины и где они применяются.

AEC — Acoustic Echo Cancellation

AEC — подавление акустического эха.

Функция необходима прежде всего для видеоконференцсвязи. Голос удаленного участника воспроизводится через акустические системы, попадает в микрофоны и снова отправляется на ВКС. Без AEC собеседник слышит собственный голос с задержкой.

DSP использует сигнал удаленной стороны как опорный, находит его в микрофонном сигнале и удаляет эхо, сохраняя речь людей в помещении.

Где применяется: переговорные комнаты, конференц-залы и любые системы двусторонней аудиосвязи.

ANC — Adaptive Noise Cancellation

ANC — адаптивное шумоподавление.

Микрофон принимает не только голос, но и шум вентиляции, кондиционеров, компьютеров, проекторов и другие постоянные фоновые звуки. ANC анализирует сигнал и уменьшает уровень этих составляющих.

AEC и ANC решают разные задачи: AEC удаляет акустическое эхо удаленного участника, ANC — посторонний шум самого помещения.

Где применяется: переговорные, диспетчерские, учебные аудитории и другие помещения, где важна разборчивость речи.

AFC — Acoustic Feedback Cancellation

AFC — подавление акустической обратной связи

Обратная связь возникает, когда звук из громкоговорителя снова попадает в микрофон, усиливается и повторно воспроизводится. Результат — свист или гул.

AFC обнаруживает проблемные частоты и подавляет их. Для этого могут использоваться режекторные фильтры, частотный сдвиг и другие методы.

Где применяется: системы, в которых микрофоны одновременно работают с локальным звукоусилением — конференц-залы, залы заседаний, аудитории.

При этом AFC дополняет, а не заменяет правильное проектирование: расположение микрофонов и громкоговорителей остается главным условием устойчивой работы системы.

AGC — Automatic Gain Control

AGC — автоматическая регулировка усиления.

Люди говорят с разной громкостью и находятся на разном расстоянии от микрофона. AGC автоматически изменяет усиление, чтобы уровень речи оставался стабильным.

Где применяется: переговорные, конференц-залы, системы записи и ВКС.

Автомикшер — автоматическое управление микрофонами

В зале может быть установлено 10, 20 или больше микрофонов, но одновременно обычно говорят один-два человека. Если держать все микрофоны полностью открытыми, вместе с речью суммируются шум и отражения помещения.

Автомикшер определяет активные микрофоны и автоматически управляет их уровнями. Неактивные каналы приглушаются, а каналы говорящих получают необходимый уровень.

Это снижает общий фон, повышает разборчивость речи и увеличивает запас системы до возникновения обратной связи.

Где применяется: залы заседаний, переговорные и любые системы с большим количеством микрофонов.

Полный набор AEC, AFC, ANC, AGC и автоматического микширования реализован в Tendzone SOLON M1616A.

Что меняют AI-алгоритмы

В традиционном DSP большинство алгоритмов работают по заранее заданным правилам и параметрам. Инженер настраивает пороги, уровни, скорость реакции и другие параметры, после чего процессор применяет их к поступающему сигналу.

В AI-процессорах Tendzone AGATE обработка дополнена алгоритмами анализа речевого сигнала. Процессор способен более точно различать полезную речь, фоновый шум и другие составляющие аудиосигнала и динамически адаптировать обработку к текущей ситуации.

Основное преимущество такого подхода проявляется в условиях, которые постоянно меняются.

AI-алгоритмы позволяют DSP быстрее адаптироваться к таким изменениям и требуют меньше жестко заданных настроек. В результате система может стабильнее поддерживать разборчивость речи, эффективнее отделять ее от фонового шума и более естественно управлять несколькими микрофонами.

При этом назначение самих функций не меняется: AEC по-прежнему отвечает за эхоподавление, AGC — за регулировку уровня, ANC — за борьбу с шумом, а автомикшер — за управление микрофонными каналами. AI в данном случае означает более адаптивный способ реализации этих функций, основанный на анализе речевого сигнала.

Именно такой подход используется в Tendzone AGATE F0808 и AGATE F1616, где AI-алгоритмы применяются совместно с традиционными инструментами DSP-обработки.

Другие функции DSP

Помимо перечисленных алгоритмов, практически любой полноценный DSP содержит дополнительные инструменты обработки.

Параметрический эквалайзер используется для коррекции частотной характеристики микрофонов и акустических систем.

Компрессор уменьшает динамический диапазон и контролирует слишком высокий уровень сигнала.

Лимитер жестко ограничивает максимальный уровень и может использоваться для защиты оборудования звукоусиления.

Экспандер и Noise Gate уменьшают уровень слабого фонового сигнала, когда человек не говорит.

Delay вводит задержку и позволяет согласовать по времени разные группы акустических систем в больших помещениях.

Ducker автоматически уменьшает уровень одного сигнала при появлении другого — например, приглушает фоновую музыку во время объявления.

Матричное микширование позволяет независимо направлять сигналы на различные выходы: в систему ВКС, локальное звукоусиление, запись или другие помещения.

Для систем, где помимо DSP-обработки требуется Dante, можно использовать, например, Tendzone WebGem 1616D с 16×16 аналоговыми и 16×16 Dante-каналами, а более крупных Dante-системах можно использовать Tendzone RUBY T32 с 32×32 сетевыми аудиоканалами

Вместе эти функции превращают DSP в центральный узел обработки и маршрутизации звука.

Функции основных серий DSP Tendzone

При выборе DSP важно смотреть не только на количество входов и выходов. AEC нужен для ВКС, ANC — для борьбы с фоновым шумом, AFC — для устойчивого звукоусиления (для подавления обратной связи возмущаемой связкой микрофон/АС), AGC — для выравнивания уровня речи, а автомикшер — для работы с несколькими микрофонами (с уровнями усиления и баланса уровней нескольких микрофонов). В реальной системе большинство этих алгоритмов работают одновременно, каждый на своем участке аудиотракта.

Подробнее о различиях между сериями можно прочитать в материале «DSP-аудиоплатформы Tendzone: SOLON, WebGem, RUBY и AGATE»