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El correcto enrutamiento y procesamiento de la referencia de cancelación de eco acústico (AEC) es fundamental para evitar el eco en las salas de conferencias. También es uno de los aspectos más complicados del diseño de salas de conferencias.
El enrutador de sala de conferencias (CRR) contribuye en gran medida a garantizar que la referencia AEC se realice correctamente. Sin embargo, a menudo surgen dudas sobre cómo afecta el procesamiento fuera del CRR a la referencia AEC, y puede haber diseños que utilicen AEC sin usar el CRR.
A continuación se exponen algunos principios del uso de la referencia AEC en los buenos diseños de salas de conferencias y algunos consejos sobre aplicaciones habituales.
En general, la referencia AEC debe recibir una mezcla de todo el audio de extremo lejano y de programa que se reproducirá a través de los altavoces. Además, todos los altavoces de la sala deben reproducir esa misma mezcla.
Si una señal no está en la referencia AEC, el AEC no la cancelará. Si se silencia por error un punto de cruce de matriz entre una entrada del extremo lejano y la referencia AEC, se oirá eco de ese extremo lejano, pero el problema no se notará en la sala local. Este es un error común que el CRR evita.
Si falta audio de programa en la referencia, el extremo lejano puede oír una versión turbia o reverberante del audio de programa (incluyendo la mezcla directa de audio de programa enviada al extremo lejano, junto con lo que captan localmente los micrófonos). Esto es menos grave que el eco del extremo lejano, pero sigue sin ser lo ideal. En la mayoría de los casos, es preferible incluir el audio de programa en la referencia AEC. Una excepción es el caso del audio posicional, que se describe a continuación.
Si se envía una señal a la referencia AEC, pero no se reproduce por el altavoz, el AEC podría divergir siempre que la señal esté activa.Cuando la señal esté activa, no habrá audio correspondiente detectado por el micrófono. El AEC convergerá a una ruta de señal sin eco y deberá volver a converger cuando se active una señal lejana (que pertenezca a la referencia AEC).
Algunos diseñadores ponen señales de micrófono en sus propias referencias AEC para intentar mejorar la ganancia antes de la realimentación en los sistemas de elevación de voz. El beneficio de hacer esto es cuestionable, pero podría funcionar bien en algunas salas. En otros casos, el comportamiento de reducción de realimentación del AEC podría ser inconsistente, o el eco residual podría ser audible por el extremo lejano durante la doble conversación.
En la mayoría de los casos, es preferible utilizar señales de micrófono pre-AEC para la elevación de voz y dejar los micrófonos fuera de las referencias AEC. Esto proporciona la latencia más baja para el refuerzo local y no causará problemas con el AEC.
Las señales estéreo en una referencia AEC mono son teóricamente un problema. Si la señal estéreo tiene mucha separación, se reproducirán señales significativamente diferentes de los altavoces izquierdo y derecho. La trayectoria del eco entre los altavoces izquierdo y derecho y el micrófono tienen respuestas de impulso diferentes, y un AEC mono no puede converger a ambas al mismo tiempo. Un AEC con una referencia estéreo está diseñado para manejar esto correctamente, mientras que un AEC mono no lo está.
En la práctica, un AEC con una referencia mono funcionará bien la mayor parte del tiempo en una sala de conferencias estéreo. Excepto en salas de telepresencia muy personalizadas, los micrófonos rara vez se panoramizan, incluso cuando se envían a códecs estéreo. El audio del extremo lejano es casi siempre mono, y el audio del extremo lejano es nuestra principal preocupación para la AEC.
También es probable que el audio de programa con mucho diálogo tenga la mayor parte de su energía desplazada hacia el centro, y se cancelaría incluso con una referencia AEC mono. Si el eco residual del audio de programa es audible, tendrá una latencia baja y probablemente será percibido por el extremo lejano como reverberación adicional o suciedad, más que como un eco distinto.
El audio posicional se diferencia del estéreo en que cada altavoz reproduce un canal distinto. Por ejemplo, una sala de telepresencia puede tener dos códecs conectados a sitios diferentes y reproducir el audio de cada sitio desde altavoces cercanos a la pantalla correspondiente. Se necesita un AEC con una referencia multicanal para cancelar correctamente el eco en este tipo de sistemas. Con un AEC de referencia mono, es probable que se oiga eco con frecuencia en este tipo de sistema cada vez que alguien en un extremo lejano diferente empiece a hablar.
El audio posicional puede funcionar posiblemente si sólo se utiliza una posición de altavoz a la vez. Por ejemplo, durante una conferencia sólo de voz se preferirán altavoces en el techo o en la mesa, ya que los participantes locales estarán orientados hacia el centro de la mesa. Durante una videoconferencia, se preferirían altavoces cerca de la pantalla. Si durante una videoconferencia también se transmite audio de sólo voz a los altavoces de la pantalla, una referencia de AEC mono puede manejar ambos escenarios (aunque el eco puede ser audible hasta que la AEC converja al principio de una llamada después de cambiar entre los dos modos).
Si el audio de programa se reproduce en distintos altavoces que el audio del extremo lejano (por ejemplo, el audio de programa de los altavoces frontales y el audio del extremo lejano de los altavoces del techo), puede ser preferible dejar el audio de programa fuera de la referencia AEC. Esto puede dar lugar a que el audio de programa se escuche turbio desde el extremo lejano, pero es menos probable que cause eco audible.
La combinación de salas en sí no es causa de problemas de AEC. Sin embargo, si la combinación de salas se realiza a mano con conjuntos de parámetros que ajustan los puntos de cruce de la matriz, es fácil cometer errores. Algunas de las referencias de AEC podrían contener señales de audio de programa o de extremo lejano adicionales, o faltar las necesarias. El eco será audible desde los micrófonos asociados y el problema podría ser muy difícil de diagnosticar. Afortunadamente, el combinador de sala de conferencias elimina esta carga del diseñador y evita este tipo de errores.
Incluso con un sistema de combinación de salas correctamente configurado, el eco puede ser brevemente audible tras cambiar la configuración de la sala. Esto cambia la trayectoria del eco entre pares de micrófonos y altavoces en particiones diferentes, y el AEC necesita volver a converger después de que esto tenga lugar.
El filtro adaptativo del AEC sólo puede modelar un trayecto de eco lineal e invariable en el tiempo. Cualquier elemento no lineal o variable en el tiempo en el trayecto del eco puede perjudicar gravemente el rendimiento del AEC. El trayecto del eco puede describirse como
En el diagrama siguiente se muestra el diseño típico de una sala de conferencias. Las señales que forman parte de la trayectoria del eco están resaltadas en rojo.
El procesamiento dinámico puede cambiar constantemente su ganancia. Cuando se aplica en el trayecto del eco, el AEC debe readaptarse constantemente a estos cambios, lo que crea una fuerte posibilidad de eco residual frecuente.
A menudo se aplican compresores/limitadores a las salidas de los altavoces para evitar recortes. Si se requiere dicho procesamiento, la referencia AEC debe crearse a partir de la señal de altavoz después de la compresión/limitación (lo que significa que la salida de referencia AEC del CRR no se utilizaría). Si la señal de altavoz es estéreo, debe mezclarse a mono después de la compresión/limitación antes de pasarla a la referencia AEC.
Intentar compensar el procesado dinámico en la salida del altavoz colocando el mismo procesado con los mismos ajustes antes de la referencia AEC puede no funcionar con la misma fiabilidad. Existe cierto riesgo de que los dos bloques de procesamiento dinámico no apliquen la misma ganancia al mismo tiempo, especialmente si la conversión de estéreo a mono en el CRR hace que aparezca un nivel ligeramente diferente en un compresor/limitador mono en comparación con los que ve un compresor/limitador estéreo en las salidas de altavoz.
Si se necesitan dinámicas en las entradas de micrófono, deben aplicarse post-AEC.
Los mezcladores automáticos de micrófonos cambian con frecuencia la ganancia de cada canal de micrófono. Cuando conmutan entre micrófonos, esto cambia drásticamente la ruta del eco en la mezcla. Es tentador poner un AMM antes de un solo canal de AEC, porque los recursos de AEC son limitados. Sin embargo, los cambios de ganancia en la ruta del eco hacen que el AEC tenga un rendimiento pobre en general. Se debe colocar un AEC en cada señal de micrófono antes del AMM.
El control de volumen tiene el mismo problema que la dinámica, pero con menos frecuencia. Si el control de volumen se aplica en la ruta del eco, el eco residual puede ser brevemente audible después de que un usuario cambie el volumen.
Es poco probable que la distorsión se introduzca intencionadamente en la ruta de la señal de un sistema de conferencias. Una mala estructura de ganancia o componentes de mala calidad podrían introducir distorsión en la ruta del eco. La distorsión no puede ser modelada por el AEC y causará eco residual. Este eco sonará obviamente distorsionado (mucho más que la señal de micrófono anterior al AEC).
Cualquier procesamiento que sea lineal e invariable en el tiempo puede modelarse mediante el filtro adaptativo del AEC. Sólo las configuraciones extremas de este tipo de procesamiento pueden suponer un problema.
La ganancia fija no suele causar problemas al AEC a menos que se utilicen ajustes de ganancia extremos (es decir, una mala estructura de ganancia). A menudo, el problema causado por los malos ajustes de ganancia será de la distorsión resultante, en lugar de la ganancia en sí.
En algunos diseños, se aplica mucha ganancia en el amplificador, y el control de volumen aplica mucha atenuación a la señal. Esto puede resultar en un nivel muy bajo en la referencia del AEC, que puede afectar a la capacidad del detector de doble conversación del AEC para determinar cuándo adaptarse. Idealmente, la referencia AEC debería ver buenos niveles nominales cuando el control de volumen está en un ajuste cómodo.
La ecualización puede aplicarse normalmente en la ruta de eco sin causar problemas. No es necesario basar la referencia AEC en la versión ecualizada de la señal, ni aplicar un ecualizador duplicado a la referencia AEC. Si el ecualizador se utiliza para aplanar la respuesta del altavoz y de la sala, una referencia AEC sin ecualizar es probablemente más representativa de la ruta del eco.
Del mismo modo, cualquier filtro en las entradas de micrófono es generalmente inofensivo, y se puede aplicar pre-AEC si se desea. En algunos casos, como con un HPF en un micro con mucho ruido de baja frecuencia, aplicar EQ pre-AEC puede ser beneficioso.
Si se utilizan crossovers, la referencia AEC debe recibir la señal de banda completa, y no una de las salidas del crossover.
Si el ecualizador está aplicando mucho realce, el AEC podría funcionar ligeramente mejor si ese realce se tiene en cuenta en la referencia del AEC.
Un retardo modesto en la trayectoria del eco no es un problema para el AEC. Naturalmente, existe cierto retardo debido a la distancia entre el altavoz y el micrófono, y a la amortiguación de audio del sistema.
Un retardo excesivo (más de unas decenas de milisegundos) puede ser un problema para el AEC. El retardo tiene el efecto de reducir la longitud de cola disponible del filtro adaptativo del AEC. También puede confundir al detector de doble discurso de la AEC al desviar la alineación temporal de la referencia de la AEC y el eco.
El retardo en la ruta del eco no lo añade necesariamente el diseñador. Muchas pantallas añaden retardo (a veces más de 100 ms) para la sincronización labial. Puede ser necesario añadir retardo sólo a la referencia AEC para compensarlo.
Hay que tener cuidado de no insertar antes de la referencia AEC más retardo del que existe en el trayecto del eco. Esto provoca que el eco no sea causal (el eco llega antes que la referencia), lo que no puede ser modelado por el AEC y provocará un eco audible en el extremo lejano.
