基于FM2010和WinCE平台的回音消除驱动 02 局限性, 麦克风, 全双工, 示意图, 扬声器

samwalton

PDA或者手机内部结构声音回路示意图如图2所示。在全双工的情况下，扬声器和麦克风之间至少要保持4 cm以上的距离，才能比较好地避免回声问题。在实际情况下，绝大部分的回声回路形成于机构内部，而由机构外部扬声器回流到麦克风的声音，由于距离较长，基本可以忽略。

由于硬件和机构设计上的局限性，在机构内部不可能完全隔离声音的传播，因此从扬声器出来的声音会有一部分会渗透到麦克风，从而产生回声。

2．2 基于FM2010的回声消除原理

FM2010使用的是自适应回声抵消原理，它的基本思想是：估计回声路径的特征参数，产生一个模拟的回声路径，得出模拟回声信号，从接收信号中减去该信号，实现回声抵消。以图3所示的受话端通话流程为例，图中左上方的MIC IN是麦克风进入的信号，即用户的声音输入信号，其中包含由本机扬声器漏进去的部分主话端的语音信号；右下方的Line IN接入是主话端的语音信号，即由本机扬声器输出的信号直接接入到FM2010回音消除芯片的Line IN输入端。在FM2010内部会经过DSP芯片的运算处理对两者进行比较，消除MIC IN信号中与LineIN端相同的信号(即回声音频信号)，使用自适应回声抵消原理达到消除回声的目的。MIC IN和Line OUT之间路径上的寄存器需要进行配置和调试，DSP使用这些配置的数据作为特征参数来进行运算处理。
3 基于FM2010的回音消除驱动设计

3．1 硬件架构设计

图4是硬件架构示意图。CPU 通过I2C总线 来控制回音消除芯片读／写回音消除参数(echo parameter)。录音信号先经过回音消除芯片处理后经移动信道传输到对方接收设备，经过对方音频编解码器处理后再通过扬声器或者耳机输出。

3．2 音频设备机构设计

音频设备是否产生回声，很大程度上取决于机构的设计是否合理。不合理的机构设计会大大增加出现回声的概率，而且出现的回声会比较严重，难于消除。我们改进了音频设备机构上的设计，在设计之初就尽可能避免回音的产生，而且扬声器和麦克风的距离尽可能保持一定远的距离，如图5所示。实践中发现，扬声器和麦克风之间的距离保持在10 cm以上，效果会比较好。

为了尽可能减少扬声器和麦克风之间的声音传播，可以采用以下2种设计方案：方案一是把麦克风隔离开来，如图5(a)所
示；方案二是把扬声器隔离开来，如图5(b)所示。当然，为了达到更好的效果，可以把扬声器和麦克风分别隔离开；但是鉴于成本的考虑，使用其中的一种即可达到比较好的效果。具体的实现方法分别是：

①用橡胶套密封扬声器的边缘，尽可能避免声音从机构内部回流到麦克风；同时把麦克风密封在一个腔体之内，以隔离外
部噪声的进入。
②把扬声器密封在一个腔体之内，以尽可能隔离扬声器的声音向外部传播；同时使用橡胶套密封麦克风的边缘，以避免扬声器发出的声音进入。

另外，扬声器和麦克风在设置的方向上也有讲究，如图6所示。两者最好是相差180°，90°也可以接受；但是如果两者的方向相同，如图6(c)所示，则出现回声的概率和程度都很大。

3．3 软件架构设计与实现

软件架构示意图如图7所示。