Ввод в эксплуатацию конференц-зала на платформе Tesira

В этой статье описывается метод настройки конференц-системы с использованием технологии AEC (Acoustic Echo Cancellation – Акустическое эхоподавление) в оборудовании Tesira компании Biamp. 

Советы по устранению акустических проблем, которые могут наиболее часто возникать при вводе конференц-системы в эксплуатацию, приведены в статье Акустическая подготовка переговорной комнаты

Описанные ниже шаги позволят получить хорошие результаты в большинстве типовых установок систем с функцией AEC. Помните, что функция AEC обеспечивает эхоподавление для участников конференции, располагающихся на дальнем конце системы. Эта функция не решает проблему локального эха (то есть эха, которое слышно участникам на ближней стороне конференц-системы) и не устраняет акустическую обратную связь.

Ниже подробно описываются методы создания согласованной структуры усиления микрофонов конференцсвязи, приводятся советы по маршрутизации правильных опорных сигналов AEC и примечания по регулировкам, необходимым для оптимизации уровней ERL (Echo Return Loss – Затухание отражения эхо-сигнала) и наилучшего функционирования конференц-системы.

Пример файла конфигурации

Пример конфигурации с тремя частями, показывающими три различных приложения AEC (включая микс-минус), можно найти здесь:

Conference Room with AEC.tmf

В программном обеспечении Tesira компании Biamp параметр AEC Reference (AEC Ref) можно настроить «для одного канала» или «для каждого канала». По умолчанию используется настройка «для одного канала».

• Опция «single channel» (один канал) параметра AEC Reference используется, когда во все каналы опорного сигнала AEC подается один и тот же контент. Под этим фактически скрывается модуль AEC Reference для каждого канала со скрытым разветвлением каналов. (Эта опция была добавлена в версии Tesira 3.1.)
• Опция «single channel with pass-through» (один канал со сквозным подключением) параметра AEC Reference предназначена для размещения в линию выхода на динамики, непосредственно перед выходным модулем, поэтому всё, что направляется на динамики, будет автоматически отправляться на канал опорного сигнала AEC. Данная функция предназначена для помещений без локального усиления микрофонов. (Также сигнал AEC Ref можно выводить через дискретный матричный выход, являющийся зеркальным для выхода подключения динамиков. Любые изменения уровня сигнала для динамиков после матрицы также должны применяться и к сигналу AEC Ref.) Для компиляции тракта входного сигнала узел выхода одноканального модуля AEC Ref должен заканчиваться либо выходом, либо измерителем уровня.
• Опция «per channel» (для каждого канала) параметра AEC Reference используется, когда необходимо предоставить уникальный источник опорного сигнала для каждого микрофона. Эта опция используется, если имеется набор потолочных или настольных микрофонов без локального усиления, а также один или несколько микрофонов с локальным усилением (микрофоны для докладчиков). Кроме того, данная опция может использоваться, если пространство разделено на части, и одни микрофоны находятся в одной комнате, а другие в другой. Следовательно, опорный сигнал уникален для каждой комнаты. Любые изменения уровня сигнала динамиков после матрицы также должны применяться и к сигналам AEC Ref.

В большинстве приложений конференцсвязи с несколькими потолочными микрофонами полезным может быть автоматическое микширование с гейтом, помогающее снизить передаваемые на дальний конец соединения шумы окружающей среды. При желании можно также ограничить количество одновременно включенных микрофонов или разрешить системе включать любое количество микрофонов в зависимости от уровня их сигнала. Автоматический микшер с гейтом следует использовать только для одинаковых микрофонов. Если в помещении имеется шесть потолочных микрофонов, ручной микрофон и микрофон на трибуне, то шесть потолочных микрофонов будут выводиться на шестиканальный автоматический микшер, а остальные два микрофона будут идти напрямую на матричный микшер. Если попытаться добавить переносной микрофон и микрофон на трибуне к автоматическому микшеру, разница в настройках усиления микрофона и уровне собственных шумов микрофонов может привести к непредсказуемой работе гейта. Включение прямых выходов на автоматическом микшере с гейтом и подключение их к измерителю RMS позволит в любой момент легко отследить, какие микрофоны активны.

Для улучшения функционирования системы регуляторы громкости должны находиться до матричного микшера. Это позволяет сигналу AEC Ref правильно следовать уровням сигналов динамиков. Как видно из примеров файлов, это позволит пользователю управлять независимыми источниками. Общий уровень громкости для комнаты зафиксирован. Пользователям должны быть доступны регуляторы уровня только того, что они могут услышать в комнате. Пользователи не должны управлять громкостью передаваемого сигнала (которую они не могут слышать и которой необходимо управлять на дальнем конце за счет изменения уровня принимаемого сигнала).

Калибровка системы

Предполагается, что телефон (аналоговый или VoIP) или компонент видеоконференции уже работает. Последовательность настройки заключается в том, чтобы убедиться в правильной работе усилителя и динамиков, затем проверить входные сигналы и уровни микрофонов и, наконец, отрегулировать настройки функции AEC.

Структура усиления усилителя

ПРИМЕЧАНИЕ: Для надлежащего документирования зоны покрытия в помещении может потребоваться использовать в качестве источника сигнала розовый шум и проводить измерение с предварительно заданным уровнем усиления звука.

• Обратитесь к техническим характеристикам усилителя и найдите значение входной чувствительности (input sensitivity). Этот параметр определяет входное напряжение, при котором максимальная номинальная выходная мощность будет создаваться без одностороннего ограничения сигнала. Этот параметр необходим для установки правильного значения выходного напряжения полной шкалы (dBu) в выходном модуле платформы Tesira. Потребуется согласовать выходное напряжение платформы Tesira с входной чувствительностью усилителя. Платформа Tesira способна выдавать выходное напряжение 12,23 Впри настройке 24 dBu. Если же усилитель ожидает на своем входе сигнал с напряжением 0,775 В, то без изменения настройки на выходе Tesira входной сигнал усилителя может обрезаться. Кроме того, будет трудно или невозможно получить правильное усиление сигнала на платформе Tesira.
• Если по какой-либо причине вам недоступны технические характеристики усилителя, можно выполнить грубое согласование уровней между процессором и усилителем:
  • Уменьшите громкость на усилителе. В программном обеспечении Tesira установите в качестве источника сигнала розовый шум с уровнем 0 dBu. Не ослабляйте его перед усилителем. Медленно увеличивайте громкость на усилителе. Если усилитель не может выдавать полную выходную мощность без одностороннего ограничения сигнала, вернитесь в программное обеспечение Tesira и уменьшайте выходной сигнал полной шкалы (Full ScaleOutput, dBu) в модуле вывода (Output), пока не сможете установить на усилителе полную выходную мощность с уровнем звукового давления (SPL) в помещении, равным 80 дБ(А). Индикаторы на усилителях должны показывать примерно такие же значения, что и индикаторы платформы Tesira. Может случиться так, что усилители будут иметь недостаточную или избыточную мощность для комнаты. В этом случае, возможно, на данном этапе потребуется применить дополнительные регулировки усиления, однако этот процесс вернет вас к исходной точке.

• При воспроизведении подходящей записи устной речи (слова произносятся со среднеквадратическим уровнем около 0 дБ на индикаторах входного сигнала и не ослабляются с помощью процессора DSP в схеме платформы Tesira) в помещении должен быть достаточный уровень звука (около 76 дБ(A)). Записанная устная речь должна воспроизводиться примерно с той же громкостью, что и разговорная речь в комнате. Это около 70 дБ(А) в месте прослушивания. Установка на усилителях уровня с определенным дополнительным запасом (в 76 дБ(A)) позволит пользователям самим настраивать уровень громкости в зависимости от личных предпочтений.

Уровни микрофонов

• При использовании микрофонов Parle компании Biamp обязательно добавьте модуль обработки Parle из меню элементов управления в Tesira.
• Посадив или поставив (в зависимости от ситуации использования помещения) в подходящем месте помощника, отрегулируйте входную чувствительность микрофона (в модуле AEC Input) таким образом, чтобы индикаторы среднеквадратических значений во время разговора показывали примерно 0 dBu. Если используются потолочные микрофоны, такой уровень может быть недостижим.
• Для аналоговых потолочных микрофонов типовой будет настройка усиления входного сигнала от 42 до 54 дБ. Для аналоговых настольных микрофонов типовой будет настройка усиления входного сигнала от 30 до 48 дБ.
• Для обеспечения согласованных результатов калибровки можете использовать предварительно записанные вокальные сэмплы, воспроизводимые через динамик, который установлен на месте выступающего. Также в качестве источника шума можно использовать розовый шум. Однако если он будет непрерывно активен дольше нескольких минут, рекомендуется использовать средства защиты слуха. Установите такой уровень громкости, чтобы A-взвешенный уровень звукового давления, измеренный на расстоянии 30 сантиметров от динамика, составлял от 68 дБ(А) до 71 дБ(А). Громкоговоритель должен быть направлен на настраиваемый микрофон и находиться на том же расстоянии от микрофона, что и предполагаемый говорящий человек. (Не следует использовать в качестве источника звука установленные в помещении акустические системы.)
• Для правильной настройки эквалайзера и других параметров микрофонов нужно иметь возможность прослушивать микрофоны по отдельности. Для этого лучше всего сделать вызов в комнату из другой комнаты на той же площадке или из другого места. Для настройки лучше всего воспользоваться наушниками, находясь в тихом месте, чтобы иметь возможность слышать все нюансы вносимых в систему изменений. Также может потребоваться обеспечить возможность удаленного управления системой с места прослушивания, которая позволит регулировать усиление, эквалайзер и другие настройки. Дистанционное управление возможно либо через сеанс удаленного доступа к системе с подключенного к ней компьютера, либо по соединению WiFi с сетью управления, либо просто по длинному кабелю CAT5, проложенному между комнатами, что позволит обеспечить соединение для передачи данных и достаточную для критического прослушивания акустическую изоляцию.

Настройки AEC

Чтобы увидеть элементы управления для каждого канала, дважды щелкните кнопкой мыши на модуле обработки AEC. Настройки AEC будет необходимо применить для каждого микрофона.

• Функцию AEC нужно включить для всех микрофонов, но не для какого-либо другого источника входного сигнала (индикатор активной функции AEC будет синим). Для устранения эха из сигнала микрофона выполняется сравнение любого сигнала, направленного на AEC Ref, с входным сигналом микрофона. Любые общие компоненты этих двух сигналов устраняются. Все сигналы, направляемые на локальную акустику, должны подаваться на AEC Ref с одним и тем же уровнем (за исключением самого микрофона, если используется локальное усиление микрофонного сигнала).
• Сделайте пробный вызов и послушайте микрофоны. При проведении тестирования может помочь отключение звучания всех микрофонов (в модуле AEC). Это позволит прослушивать микрофоны изолированно по одному. Для настройки включайте звучание микрофонов по очереди.
• Функция NLP Level является нелинейным компонентом обработки AEC. Этот компонент обеспечивает адаптивную фильтрацию для снижения энергии позднего отражения, которая поступает на микрофон вне пределов временного окна алгоритма AEC. Можно использовать настройки None, Low, Medium и High, где Low – это более короткое временное окно и менее агрессивная фильтрация, а High – это более продолжительное временное окно и более агрессивная фильтрация. Для настройки потребуется напарник на дальнем конце соединения. Начните с отключенной функцией, и проверьте настройки от Low до High, прослушивая говорящего. Запаздывающая поступающая энергия может звучать как короткий «лай» (попробуйте настройку Low) или частичное или полное позднее эхо произнесенного слова (вероятно, потребуется использовать настройку High или более низкое усиление входного сигнала микрофона). Слова, заканчивающиеся взрывными согласными, например, «чек», будут создавать более четкое эхо, чем более мягкие слова, например «мышь».
• В настройках Ch Processing (обработка канала) перейдите на вкладку Advanced Filters (расширенная фильтрация). Для удаления низкочастотного «грохота» из входного сигнала микрофона используется регулировка фильтра верхних частот (HPF/ФВЧ). В большинстве случаев прекрасно себя проявляет настройка ниже 150 Гц, однако в некоторых комнатах, возможно, потребуется установить значение в диапазоне 200 – 250 Гц. Выбор более высокого значения частоты фильтра (150 Гц и выше), возможно, приведет не только к устранению шумов, но и к ослаблению низкочастотной составляющей тембра человеческого голоса. Обычно считается, что менее утомительно слышать более высокий по тембру голос, чем постоянный низкочастотный шум. В сложных случаях именно на установщика ложится тяжесть принятия компромиссного решения, которое позволит сбалансировать звучание голосов и наличие шумов. В тракте прохождения сигнала фильтр верхних частот применяется до эхоподавления, но перед шумопонижением, поэтому работает на пользу обеих функций. (Имейте в виду, что предпочтительнее использовать ФВЧ в модуле обработки AEC, а не отдельный модуль ФВЧ для обработки после AEC. Встроенный ФВЧ удалит низкочастотный шум из входного сигнала до того, как он достигнет алгоритмов шумопонижения и эхоподавления, в результате чего эти алгоритмы будут работать в частотном диапазоне произносимых слов, а не в инфразвуковой составляющей сигнала.)
• Теперь самое время начать применять шумопонижение (NR). Начните с настройки Low и оцените звучание, затем перейдите к настройке Medium. Если потребуется воспользоваться настройкой High, имейте в виду, что она очень чувствительна к уровню усиления входного сигнала. Если входное усиление велико, станут слышны возникающие при понижении шумов артефакты (паразитные эффекты), которые обычно описываются как звучание капающей или текущей воды. Снижайте усиление входного сигнала, пока подобные эффекты не исчезнут. Подобные проявления являются остаточным эффектом искусственного повышения уровня собственных шумов.
• Проверьте значение Echo Return Loss (ERL) (затухание отражения эхо-сигнала) в параметрах Ch Processing каждого входа AEC. Для достижения наилучших результатов работы платформы Tesira значение ERL (dB) должно быть в диапазоне от 0 до +15 дБ, когда на дальнем конце кто-то говорит. Идеальным будет значение от +5 до +10 дБ. Оно показывает общую разницу между сигналом, передаваемым по каналу AEC Reference, и тем, что слышно в модуле обработки AEC.
• По мере необходимости повторите описанные выше 4 шага для каждого микрофона.
• Включите звук всех микрофонов.
• Настройте автоматический микшер с гейтом таким образом, чтобы установить желаемое количество одновременно включенных микрофонов (NOM). Для многих приложений конференцсвязи это значение можно не задавать (микшер будет открывать каналы в зависимости от уровня имеющихся на них сигналов). В шумном окружении, возможно, лучше будет ограничить количество одновременно включенных микрофонов, что позволит лучше справляться с шумами на дальнем конце. Включение прямых выходов на автоматическом микшере с гейтом и подключение их к измерителю значения RMS позволит отслеживать, какие микрофоны активны в любой момент времени. Выходной смикшированный сигнал должен подаваться на дальний конец соединения.
• Во время работы системы разрешите пользователям изменять уровень с помощью регуляторов уровня платформы Tesira, но не изменяйте уровень громкости на самом усилителе. Изменение уровня на усилителе нарушит калибровку ERL.

Выход прослушивания

При настройке любого помещения для проведения конференций важно знать, что будет передаваться на дальний конец. Возможно, полезно будет настроить локальный выход для оценки изменений, внесенных в настройки микрофонов. Этот выход может быть просто одним из аналоговых выходов платформы Tesira с адаптером, подключенным к наушникам, или выходом USB Forte или EX-UBT, соединенным с персональным компьютером для мониторинга с помощью наушников и записи аудиосигнала.

В систему можно добавить модуль выбора источника (Source Selector) с четырьмя или более входами. Подключите первый вход к выходу модуля микрофонов Parlé (необработанный выходной сигнал микрофонного массива). Подключите вход 2 к выходу модуля обработки AEC (показывает изменения из-за эхоподавления AEC, шумопонижения и фильтра верхних частот). Вход 3 должен быть подключен к выходу модуля обработки пользовательской библиотеки Parlé (содержит повышение уровня, кривую эквалайзера, автоматический микшер с гейтом и АРУ). Если добавляются дополнительные объекты обработки, то, чтобы включить их в тестирование, для Source Selector должны быть заданы дополнительные входы. Последний входной сигнал следует брать непосредственно перед модулем передачи (будь то VoIP, POTS, USB или аналоговый выход).

Подключите модуль Source Selector к подходящему выходу и обновите свое аппаратное обеспечение. Надев наушники, вы сможете выбирать в цепи микрофонных сигналов те точки, в которых хотите сравнить качество сигнала. Это даст специалисту возможность локально настраивать работу микрофона, не слыша влияния кодеков на сигнал. После проверки локальных характеристик можно сделать вызов и оценить качество передачи на дальнем конце.

Чтобы слушатель на дальнем конце мог слышать звучание в каждой выбранной точке, выход прослушивания можно поместить линейно в тракт выхода сигнала передачи. В системах с соединениями USB его можно подключить к выходу USB для VTC (видео телеконференция) на дальнем конце или для записи на компьютер. Также его можно подавать на аналоговый выход для подключения наушников и локального прослушивания.

Проверочные вызовы

Наличие какого-либо эха на «дальнем конце» соединения позволит определить вызов системы из удаленного местоположения (из соседней комнаты, с мобильного телефона в коридоре или звонок коллеги из вашего офиса).

Удаленное подключение к программному обеспечению Tesira, управляющему сетью во время звонка в комнату, позволит во время разговора обнаружить проблемы с эхом и подстроить уровни ERL в системе. Для удаленного подключения можно использовать второй компьютер с программным обеспечением удаленного доступа к рабочему столу. Также можно подключиться к управляющей сети Tesira локально на месте с ноутбука (используя проводное соединение или сеть Wi-Fi, хотя передавать обновления конфигурации через Wi-Fi не рекомендуется).

Устранение неисправностей системы с функцией AEC

При необходимости можно воспользоваться следующими простыми методами устранения неисправностей.

Объекты в тракте AEC не компилируются / файл не компилируется

• Такое может произойти, если пользователь при добавлении входов AEC выбирает режим опорного сигнала «один канал со сквозным подключением», а не режим «один канал» или «опорный сигнал для каждого канала». Для компиляции всего тракта передачи сигнала необходима конечная точка. Убедитесь, что к выходному узлу модуля AEC Ref с режимом «один канал со сквозным подключением» что-то подключено, либо тракт к выходу, либо измерительный прибор.

Рисунок

Слышно остаточное эхо

• Убедитесь, что подключены все входные узлы AEC Reference, даже те, которые не используются.
• Убедитесь в правильности маршрутизации сигнала к модулю AEC Reference. Любой источник сигнала, направляемый на динамики, также должен направляться и на модуль AEC Reference. Как правило, сигналы микрофона могут и не направляться на AEC Reference (но в некоторых случаях это может быть полезным). Ни при каких обстоятельствах никогда не следует направлять сигнал с микрофона на собственный канал AEC Reference.
• Измерьте сигнал, подаваемый на модуль AEC Reference, и убедитесь, что он не выходит за пределы рекомендованного диапазона (от -3 dBu до +3 dBu).
• Отрегулируйте настройки параметра NLP Level (уровень нелинейной обработки) в соответствии со своим вариантом использования. Это схема нелинейной обработки (NLP). Выбор «None» означает обход данной схемы, настройка «High» дает самое длинное окно и способна помочь в пространствах с очень сильной реверберацией. Настройка связана с общей задержкой (двусторонним прохождением сигнала) для дальнего конца соединения.
• Рассмотрите возможность дополнительной акустической обработки пространства.
• Если присутствует постоянное эхо, попробуйте по очереди отключать те входы, к которым не подключены микрофоны, чтобы посмотреть, не прекратится ли эхо. Передаваемый аудиосигнал может возвращаться обратно вместе с принимаемым аудиосигналом.
• Если порядок каналов входных карт AEC назначается вручную (зафиксировано в устройстве, и каналы перераспределены), обратитесь в службу поддержки компании Biamp для получения помощи с маршрутизацией сигналов AEC Reference.

Значения ERL вне оптимального целевого диапазона

Значение ERL (Echo Return Loss – затухание отражения эхо-сигнала) показывает разницу в уровне между материалом программы, поступающим в канал AEC Reference, и тем же материалом, поступающим на вход AEC после воспроизведения в физическом пространстве и захвата микрофоном.

• Положительное значение показывает, что сигнал в канале AEC Ref выше, чем сигнал, принимаемый на входе модуля обработки AEC.
• Отрицательное значение означает, что сигнал в канале AEC Ref ниже, чем сигнал, принимаемый на входе модуля обработки AEC.

Значение ERL больше +10 дБ

Если значение ERL слишком высокое, значит, необычно низок уровень акустической связи между микрофоном и динамиком. Возможны следующие причины:

• Выходное усиление платформы Tesira (dBu) не соответствует входной чувствительности усилителя.
• Слишком низкое усиление входного сигнала микрофона.
• В канал AEC Reference подается сигнал со слишком большим уровнем.
• Не оптимизирована структура усиления.
• Плохое расположение микрофона / динамика.

Значение ERL ниже 0 дБ

Этот признак будет указывать на слишком низкий уровень сигнала источника в канале AEC Ref относительно того сигнала, что захватывается микрофоном.

• Проверьте маршрутизацию сигнала в тракте AEC.
• Убедитесь, что находитесь в состоянии вызова, при котором материал программы отправляется в канал AEC Reference.
• Проверьте усиление входного сигнала микрофона.

Микрофоны звучат искаженно или как будто они находятся «под водой»

• Убедитесь, что сигнал микрофона не направлен в собственный канал опорного сигнала. Микрофон никогда не следует направлять на собственный канал AEC.

• Если присутствует постоянное эхо, попробуйте по очереди отключать те входы, к которым не подключены микрофоны, чтобы посмотреть, не прекратится ли эхо. Передаваемый аудиосигнал может возвращаться обратно вместе с принимаемым аудиосигналом.

Когда для шумопонижения установлена настройка High, имеются слышимые артефакты

• Слишком высокое усиление входного сигнала микрофона. Уменьшайте настройку входного усиления, пока не исчезнут цифровые артефакты.
• Если уровень собственного шума слишком высок, будут слышны артефакты (паразитные эффекты), так как система шумопонижения будет пытаться устранить как можно больше шумов. Снижение уровня собственных шумов до разумного значения позволит функции NR удалять шум и пропускать желаемый контент. Как только цифровые артефакты исчезнут, вы сможете поднять уровень микрофонного сигнала в тракте передачи, используя регулятор уровня или другой элемент управления процессора DSP.
• Настройка Low обеспечивает шумопонижение приблизительно на 6 дБ, настройка Medium приблизительно на 15 дБ, а настройка High приблизительно на 22 дБ. При более высоких настройках вероятность появления цифровых артефактов максимальна из-за чрезвычайно высокого уровня шумоподавления, поэтому необходимо быть очень внимательным с обеспечением правильного усиления в цепи шумопонижения.

Автоматический гейт не работает должным образом

• Если используется автоматический микшер с гейтом, и он не реагирует должным образом, возможно, нужно проверить, является ли уровень входного сигнала достаточным для срабатывания гейта. Если он не работает должным образом, значит, неправильно работает функция ATS (Adaptive Threshold Sensing – Адаптивное определение порогового значения). Убедитесь, что при использовании микрофона во время выступления все входы микрофонов имеют усиление, достаточное для достижения номинального среднеквадратичного уровня 0 dBu.

Для вашего приложения, возможно, требуется изменить значения AGC (автоматическое управление усилением). Это можно сделать на вкладке Ch Processing > AGC (Обработка канала > АРУ) (или в модуле AEC – Properties > DSP Properties (Свойства > Свойства DSP)).