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EX-1280C、EX-440C、および、EX-12AECでAECプロセッシングを使用する際の、AEC Referenceに関するガイド

対象製品

ControlSpace Designer
EX-1280C
EX-440C
EX-12AEC

アコースティックエコーキャンセレーション（AEC）は適切なルーティングとプロセッシングによって、会議室でのエコーを防ぐことができます。ルーティングおよびプロセッシングは、会議室のデザインにおいて最も難易度の高い設定項目の1つです。

ControlSpace Designerではコンファレンスルームルーター（CRR）を使用することで、AEC Referenceへのルーティングなど複雑になりがちなルーティングのほとんどを自動的に設定できます。しかしながら、プロジェクトによってはCRRを使用せずにAECを使うケースがあることもあり、CRRを使用する場合でもプロセッシングがAECリファレンスにどのように影響するのかについて理解しておくことは重要です。

快適な会議室設計におけるAEC Referenceに関する指針と一般的な用途に関するいくつかのアドバイスを以下に挙げます。

リファレンスには正しい信号が含まれていなければならない

一般的に、AEC Referenceには、スピーカーを通して再生されるすべてのFar End音声およびプログラムの音声のミックスをルーティングする必要があります。AEC Referenceルーティングされる音と同じミックスが部屋のスピーカーから再生されるようにします。

信号がリファレンスに含まれていない

信号がAEC Referenceに含まれていない場合は、AECでキャンセルすることができません。Far End入力とAECリファレンスの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、Far Endでエコーが聞こえるようになりますが、Near Endではその問題に気付きにくいです。これはよくある問題ですが、CRRを使用することでこのミスを防ぐことができます。

プログラムソースがリファレンスに含まれない場合、Far Endでは不明瞭なプログラムの音声またはその残響が聞こえます（聞き手側に送信されたプログラムの音声のダイレクトミックスに、その部屋でマイクが拾った音声が加えられるためです）。これはFar Endでのエコーほど著しいものではありませんが、理想的な状態ではありません。多くの場合、AECリファレンスにはプログラムソースが含まれていることが望ましいです。ただし、以下で説明しているポジショナルオーディオの場合は例外です。

リファレンスに余分な信号が含まれている

信号がAECリファレンスに送信されているにも関わらず、スピーカーから再生されない場合、マイクに対応する音声が入力されないためAECは適切ではないフィルターを計算してしまう可能性があります。そのためAECは、Far Endの（AECリファレンスに属する）信号が入力された際に、再度フィルターの計算を行う必要があります。

ボイスリフト

設計者によっては、ボイスリフトシステムにおけるフィードバック前のゲインを高めることを目的として、マイク信号を自室のAECリファレンスにルーティングする場合があります。常に有効に働くわけではありませんが、部屋によってはうまく作用する可能性があります。その他の場合では、AECフィードバックリダクションの動作が不安定になったり、ダブルトークの際にFar Endで残留エコーが聞こえるようになる可能性があります。

ボイスリフトを行う際は、AECの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、部屋でのレイテンシーを低くできるとともに、AECの問題が起きにくくなります。

ステレオ

ステレオ信号の分離が大きい場合、左右のスピーカーから大きく異なる信号が再生されます。左右のスピーカーとマイクとの間のエコーパスには異なるインパルス応答になるため、モノラルAECではその両方を同時に収束することができません。ステレオリファレンスを持つAECは、この状況を適切に処理するために設計されていますが、モノラルAECではこれを処理できません。

しかし実際には、モノラルリファレンスを持つAECでも、ほとんどの場合にステレオの会議室に十分対応できます。一般的な会議室においては、ステレオコーデックに送信される際にマイク音声がパンニングされることはほとんどありません。また、Far Endの音声はモノラルであることが多いことからも、ステレオAECが必要になることは多くありません。

ダイアログが多いプログラムの音声でも、そのエネルギーの大部分が中央にパンされ、モノラルAECリファレンスでキャンセルできます。仮に、プログラム音声の残留エコーがFar Endに送られたとしても、レイテンシーが低く、Far Endではエコーとしてではなく、残響または不明瞭な音声として認識される可能性が高いです。

ポジショナルオーディオ

ポジショナルオーディオは、各スピーカーから独立した異なるチャンネルが再生されるという点で、ステレオ音声とは異なります。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場所で接続されており、各場所の対応するディスプレイ付近のスピーカーから音声を再生するようになっている場合があります。このタイプのシステムでエコーを適切にキャンセルするには、マルチチャンネルのリファレンスを持つAECが必要になります。モノラルAECリファレンスの場合、このタイプのシステムでは、異なる通話し手側の話し手が話し始めると、エコーが聞こえる可能性が高くなります。

1度に1つのスピーカーポジションのみが使用される場合は、ポジショナルオーディオに対応できる可能性があります。例えば、部屋にいる参加者がテーブルの中央に向いている会議室で、音声のみの会議では天井またはテーブルの上にスピーカーを使用し、ビデオ会議中ではディスプレイ付近のスピーカーも一緒に使用するケースがありますが、音声会議中とビデオ会議中とで運用モードを切り替える場合は、モノAECリファレンスで両方のシナリオを処理することができます（2つのモードの切り替え後、通話の初めにAECが収束するまではエコーが聞こえる場合があります）。

プログラムの音声がFar End音声を再生するスピーカーとは異なるスピーカで再生される場合（プログラムの音声がフロントスピーカーから再生され、聞き手側の音声が天井のスピーカーから再生されるなど）、AECリファレンスからプログラムの音声を除外することが望ましいです。このとき、Far Endで不明瞭なプログラムの音声が聞こえる場合がありますが、問題となるエコーが発生することはほとんどありません。

ルームコンバイン

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ーセットを使用してルームコンバインが手動で行われた場合、間違いが発生しやすくなります。AECリファレンスに、余計なFar End音声やプログラム音声が含まれたり、必要な音声が失われるといったことが起きがちです。この場合、関連付けられたマイクからのエコーが聞こえるようになり、問題の診断が非常に難しくなる可能性があります。ControlSpace Designerでは、コンファレンスルームコンバイナーにより、設定に手間をかけることなく、このタイプのミスを防ぐことができます。

適切に設定されたルームコンバインシステムでも、部屋の構成の変更後には、短期間エコーが聞こえる可能性があります。これにより、それぞれのマイクおよびスピーカーの間のエコーパスが変わるため、AECはこれを行った後に再度収束する必要があるためです。

エコーパスに非線形または時変処理を含めてはならない

AECのアダプティブフィルターでは、線形で時不変なエコーパスのみをモデルすることができます。エコーパスに非線形または時変の要素が含まれると、AECのパフォーマンスが著しく低下します。エコーパスは以下を以下に挙げます。

AECリファレンスに含まれないスピーカー出力のすべてのプロセッシング
スピーカーとマイクの間のパス（スピーカーとマイク自体を含む）
AECの前のマイク入力のすべてのプロセッシング

以下のダイアグラムは、典型的な会議室の設計を示しています。エコーパスの一部である信号は赤でハイライトされています。

ダイナミクス

ダイナミクスプロセッシングにより、ゲインは常に変化する可能性があります。これがエコーパスに適用されると、AECではこれらの変化を常に再適用する必要があるため、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目的で、しばしばスピーカー出力に適用されます。このような処理が必要な場合、コンプレッション／リミットの後のスピーカー信号から、AECリファレンスが生成される必要があります（つまりCRRのAECリファレンス出力は使用しません）。スピーカー信号がステレオの場合、AECリファレンスに送られる前に、コンプレッション／リミットの後でモノにミックスダウンする必要があります。

AECリファレンスの前に、同じ設定の同じプロセッシングを設定することにより、スピーカー出力のダイナミクスプロセッシングを補正しようとすると、確実に作用しない場合があります。特にCRRでのステレオからモノへの変換時に、スピーカー出力のステレオコンプレッサー／リミッターと比べて、モノコンプレッサー／リミッターでわずかに異なるレベルが検出される場合には、2つのダイナミクスプロセッシングブロックで、同じゲインを同時に適用できないリスクがあります。

マイク入力にダイナミクスが必要な場合、AECの後に適用する必要があります。

オートマチックマイクミキシング

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。これにより、マイクを切り替える際、ミックスのエコーパスが大幅に変化します。AECリソースには限りがあるため、AECの前段にAMMを配置して1chのAECで処理することを考えるかもしれませんが、エコーパスのゲインの変化により、通常はAECのパフォーマンスが低下します。AECはAMMの前段に配置し、各マイク信号に対してプロセッシングすることが望ましいです

音量調節

音量調節でもダイナミクスと同様の問題がありますが、頻度は低くなります。音量調節がエコーパスに適用されると、音量を変更した後、短期間残留エコーが聞こえる可能性があります。

歪み

会議システムの信号経路において、歪みが意図的に付加されることはほとんどありません。不適切なゲイン構成や低品質なコンポーネントにより、エコーパスに歪みが発生する場合があります。歪みはAECによってモデリングすることができず、残留エコーの原因となります。このエコーは著しく歪んで聞こえることが多いです（AECの前のマイク信号よりも大幅に歪む可能性があります）。

線形な時不変処理は安全

線形な時不変処理は、すべてAECのアダプティブフィルターによってモデリングすることができます。このタイプの処理では、極端な設定の場合に限り問題が起こる可能性があります。

Gain（ゲイン）

固定ゲインは、極端なゲイン設定（適切でないゲインストラクチャ）が使用されない限り、通常はAECの問題の原因にはなりません。不適切なゲイン設定が原因の問題においては、ゲインそのものよりも、その歪みがしばしば問題となります。

アンプで大きなゲインを適用し、DSP内の音量調節で信号を大幅に減衰している場合、AECリファレンスが非常に低いレベルになり、AECのダブルトーク検出機能が適用のタイミングを決定しにくく可能性があります。音量調節が適切な設定になっている場合は、AECリファレンスには比較的低めのレベルが検出されることが理想です。

イコライゼーション

通常、イコライゼーションは、問題を起こすことなく、エコーパスに適用することができます。イコライジングが適用された信号のAECリファレンスにルーティング必要はなく、AECリファレンスに二重にEQを適用する必要もありません。EQを使用して、スピーカーおよび室内応答をフラットしていても、通常イコライジングされていないAECリファレンスがエコーパスにより近いものになります。

同様に、マイク入力のフィルターは通常問題とならないため、必要によりAECの前に適用できます。場合によっては、低周波ノイズが多いマイクのHPFなど、AECの前にEQを適用することが有効である可能性があります。

クロスオーバーを使用する場合は、クロスオーバー出力のうちの1つではなく、全帯域信号をAECリファレンスにルーティングする必要があります。

EQがブーストを多く適用している場合、ブーストされた信号がAECリファレンスに用いられることで、AECのパフォーマンスはわずかに向上する可能性があります。

ディレイ

エコーパスにおける一定のディレイは、AECでは問題ではありません。スピーカーとマイクの間の距離およびシステムのオーディオバッファリングにより、多少のディレイは必然的に存在します。

しかしながら、数十ミリ秒を超える過剰なディレイは、AECにとって問題となる可能性があります。ディレイの影響で、AECのアダプティブフィルターが利用できるテール長が少なくなります。また、AECリファレンスおよびエコーのタイムアラインメントが歪められることで、AECのダブルトーク検出機能が混乱する可能性があります。

リップシンクについては、ディスプレイによって大きなディレイ（時には100ミリ秒超）が付加されます。この場合、AECリファレンスにはディレイを付加しない設定が要になることがあります。

AECリファレンスの前に、エコーパスに存在する以上のディレイを挿入しないように注意する必要があります。このことはエコーを非因果的に引き起こします（エコーがリファレンスよりも先に到達するなど）。この場合、AECがモデリングできず、Far Endでエコーを引き起こします。

キーワード： EX-1280C, EX-440C, EX-12AEC, AEC

AEC – AEC Reference ガイド