AEC – リファレンス詳細ガイド

会議室におけるエコー防止には、音響エコーキャンセル（AEC）リファレンスの適切なルーティングと処理が不可欠です。これは、会議室設計において最も難しい側面の一つでもあります。

会議室ルーター（CRR）は、AECリファレンスが正しく実行されるために非常に役立ちます。しかし、CRR外での処理がAECリファレンスにどのような影響を与えるのかという疑問がよく生じます。また、CRRを使用せずにAECを使用する設計もあるかもしれません。

以下は、優れた会議室設計における AEC リファレンスの使用原則と、一般的なアプリケーションに関するアドバイスです。

参照には正しいシグナルが含まれている必要がある

一般的に、AECリファレンスは、スピーカーから再生されるすべてのファーエンドオーディオとプログラムオーディオのミックスを受信する必要があります。さらに、部屋のすべてのスピーカーが同じミックスを再生する必要があります。

参照から欠落した信号

AECリファレンスに含まれない信号は、AECによってキャンセルされません。遠端入力とAECリファレンス間のマトリクスクロスポイントが誤ってミュートされている場合、遠端からはエコーが聞こえますが、ローカルルームでは問題が目立ちません。これはよくある落とし穴ですが、CRRによって防ぐことができます。

プログラム音声がリファレンスに含まれていない場合、相手側ではプログラム音声（相手側へ送信されたプログラム音声のダイレクトミックスと、マイクでローカルに収音された音声を含む）が濁ったり、反響したりして聞こえる可能性があります。これは相手側からのエコーほど深刻ではありませんが、それでも理想的とは言えません。ほとんどの場合、プログラム音声をAECリファレンスに含めることが望ましいです。ただし、後述するポジショナルオーディオの場合は例外です。

リファレンスの追加信号

信号が AEC リファレンスに送られ、スピーカーから再生されない場合、信号がアクティブになるたびに AEC が発散する可能性がある。AEC は、エコーのない信号経路に収束し、（AEC リファレンスに属する）ファーエンド信号がアクティブになると、再収束する必要があります。

ボイスリフト

一部の設計者は、ボイスリフトシステムのフィードバック前ゲインを向上させるために、マイク信号を独自のAECリファレンスに入力しています。この方法のメリットは疑問視されていますが、一部の部屋ではうまく機能する可能性があります。また、AECのフィードバック抑制動作に一貫性がなかったり、ダブルトーク時に遠端で残留エコーが聞こえる場合があります。

ほとんどの場合、ボイスリフトにはAEC前のマイク信号を使用し、マイクをAECリファレンスから除外することが望ましいです。これにより、ローカルでの拡声のレイテンシーが最小限に抑えられ、AECで問題が発生することもありません。

ステレオ

モノラルAECリファレンスにおけるステレオ信号は、理論的には問題である。ステレオ信号が大きく分離している場合、左右のスピーカーから著しく異なる信号が再生される。左右のスピーカーとマイクロホン間のエコー経路は異なるインパルス応答を持っており、モノラルAECはその両方に同時に収束することはできません。ステレオ・リファレンスを持つ AEC は、これを適切に処理するように設計されていますが、モノラル AEC はそうではありません。

実際には、モノラルリファレンスを備えたAECは、ステレオ会議室ではほとんどの場合問題なく機能します。高度にカスタマイズされたテレプレゼンスルームを除き、ステレオコーデックに送出されてもマイクがパンされることはほとんどありません。遠端音声はほぼ常にモノラルであり、遠端音声はAECにおける最優先事項です。

会話の多いプログラムオーディオは、そのエネルギーの大部分がセンターにパンニングされる傾向があり、モノラルAECリファレンスを使用してもキャンセルされます。プログラムオーディオからの残留エコーが聞こえる場合、レイテンシーは低く、遠端では明確なエコーとしてではなく、追加の残響や濁った音として認識される可能性があります。

ポジショナルオーディオ

ポジショナルオーディオはステレオとは異なり、それぞれのスピーカーが明確に異なるチャンネルを再生します。例えば、テレプレゼンス・ルームでは、2つのコーデックが異なるサイトに接続され、対応するディスプレイの近くのスピーカーから、それぞれのサイトの音声が再生されます。このようなシステムでエコーを適切にキャンセルするには、マルチチャンネル・リファレンスを備えたAECが必要です。モノラルのAECリファレンスでは、このタイプのシステムでは、異なるファーエンドの誰かが話し始めると、エコーが頻繁に聞こえる可能性があります。

ポジショナルオーディオは、一度に1つのスピーカーポジションしか使用しない場合、機能する可能性があります。たとえば、音声のみの会議では、参加者がテーブルの中央を向くので、天井やテーブルのスピーカーが好まれるかもしれません。ビデオ会議では、ディスプレイ近くのスピーカーが好ましい。ビデオ会議中に、音声のみのファーエンドオーディオもディスプレイのスピーカーにレンダリングされる場合、モノラルAECリファレンスは両方のシナリオに対応できます（ただし、2つのモードを切り替えた後、通話開始時にAECが収束するまで、エコーが聞こえる可能性があります）。

プログラムオーディオがファーエンドオーディオと異なるスピーカーでレンダリングされる場合（例えば、プログラムオーディオはフロントスピーカーから、ファーエンドオーディオはシーリングスピーカーから）、プログラムオーディオをAECリファレンスから外す方が望ましいかもしれません。この場合、ファーエンドから聴こえるプログラムオーディオは濁ってしまいますが、聴こえるエコーが発生する可能性は低くなります。

部屋の組み合わせ

ルームコンバイン自体はAECの問題の原因にはなりません。しかし、マトリクスクロスポイントを調整するパラメータセットを用いて手動でルームコンバインを行うと、ミスが発生しやすくなります。AECリファレンスの中には、余分なファーエンド信号やプログラムオーディオ信号が含まれていたり、必要な信号が欠落していたりする可能性があります。関連するマイクからエコーが聞こえ、問題の診断が非常に困難になる可能性があります。幸いなことに、Conference Room Combinerは設計者の負担を軽減し、このようなミスを防ぎます。

適切に設定されたルームコンバインシングシステムでも、ルームコンフィギュレーションが変わると、エコーが短時間聞こえることがあります。この場合、異なるパーティションにあるマイクロホンとスピーカーのペア間のエコー経路が変化するため、AECはこの後に再コンバージョンを行う必要があります。

エコーパスには非線形または時間変動処理が含まれていてはならない

AECの適応フィルタは、線形かつ時間不変のエコーパスのみをモデル化できます。エコーパスに非線形または時間変動の要素が存在すると、AECの性能が著しく低下する可能性があります。エコーパスは以下のように記述できます。

典型的な会議室の設計を下図に示します。エコーパスに含まれる信号は赤で強調表示されています。

ダイナミクス

ダイナミクス処理はゲインを頻繁に変化させる可能性があります。エコーパスに適用された場合、AECはこれらの変化に常に適応する必要があり、残留エコーが頻繁に発生する可能性が高くなります。

コンプレッサー／リミッターは、クリッピングを防ぐためにスピーカー出力に適用されることが多い。そのような処理が必要な場合、AECリファレンスは、コンプレッサー/リミッター後のスピーカー信号から作成されなければならない（つまり、CRRのAECリファレンス出力は未使用となる）。スピーカー信号がステレオの場合、圧縮/制限後にモノラルにミックスダウンしてからAECリファレンスに渡す必要があります。

スピーカー出力のダイナミック処理を、AECリファレンスの前に同じ設定で同じ処理を配置することで補正しようとすると、信頼性が低くなる可能性があります。2つのダイナミクス処理ブロックが同時に同じゲインを適用しないリスクもあります。特に、CRRでステレオからモノラルに変換した場合、スピーカー出力のステレオ・コンプレッサー/リミッターで見たレベルとモノラル・コンプレッサー/リミッターで見たレベルがわずかに異なることがあります。

マイク入力にダイナミクスが必要な場合は、AEC の後に適用する必要があります。

自動マイクミキシング

オートマチック・マイク・ミキサーは、各マイクチャンネルのゲインを頻繁に変更します。マイクを切り替えると、ミックス内のエコーパスが大きく変化します。AECのリソースは限られているため、AECチャンネルの前にAMMを配置したくなるかもしれません。しかし、エコーパスのゲイン変更は、一般的にAECのパフォーマンスを低下させます。AECは、AMMの前にある各マイク信号に配置すべきです。

音量コントロール

ボリュームコントロールにもダイナミクスと同様の問題がありますが、発生頻度は低くなります。エコーパスでボリュームコントロールを適用すると、ユーザーがボリュームを調整した後に残留エコーが一時的に聞こえる場合があります。

ねじれ

会議システムの信号経路に意図的に歪みが導入される可能性は低いでしょう。ゲイン構成の不備や低品質のコンポーネントがエコー経路に歪みをもたらす可能性があります。この歪みはAECではモデル化できず、残留エコーの原因となります。このエコーは明らかに歪んで聞こえます（AEC前のマイク信号よりもはるかに歪んでいます）。

線形かつ時間不変の処理は（通常は）安全である

線形かつ時間不変な処理はすべて、AECの適応フィルタでモデル化できます。この種の処理では、極端な設定のみが問題となる可能性があります。

得

固定ゲインは、極端なゲイン設定（不適切なゲイン構成など）を使用しない限り、通常はAECに問題を引き起こすことはありません。不適切なゲイン設定によって引き起こされる問題は、ゲイン自体ではなく、結果として生じる歪みに起因する場合が多いです。

一部の設計では、アンプで大きなゲインが適用され、ボリュームコントロールによって信号に大きな減衰が加えられます。その結果、AECリファレンスのレベルが非常に低くなり、AECのダブルトーク検出器が適応タイミングを判断する能力に影響を与える可能性があります。理想的には、ボリュームコントロールが快適な設定になっているときに、AECリファレンスが良好な公称レベルを示す必要があります。

イコライゼーション

イコライゼーションは、通常、エコー・パス内で問題なく適用できる。イコライズされた信号の AEC リファレンスをベースにしたり、AEC リファレンスに重複した EQ を適用する必要はありません。もし EQ がスピーカーや部屋のレスポンスをフラットにするために使用されるのであれば、イコライジング されていない AEC リファレンスの方が、おそらくエコー経路を代表するものである。

同様に、マイク入力のフィルターは一般的に無害であり、必要に応じてプリ AEC を適用することができます。低域ノイズの多いマイクにHPFをかけるなど、EQをプリAECでかけると効果的な場合もあります。

クロスオーバーを使用する場合、AEC リファレンスはクロスオーバー出力の 1 つではなく、フルバンド信号を受信する必要があります。

EQ が大きなブーストを適用している場合、そのブーストが AEC リファレンスに考慮されると、AEC のパフォーマンスが若干向上する可能性があります。