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Master-Vortrag: Detektion und Kompensation akustischer Rückkopplungen für nicht-stationäre Systemverzögerungen
Carlotta Anemüller
Montag, 14. Mai 2018
11:00 Uhr
Hörsaal 4G
Akustische Rückkopplungen sind ein potentielles Problem zahlreicher akustischer Systeme. Eine akustische Rückkopplung tritt immer dann auf, wenn Anteile des Lautsprechersignals aufgrund einer akustischen Kopplung erneut durch das zugehörige Eingangsmikrofon aufgenommen werden. Hierdurch kann unter anderem ein unerwünschtes Echo entstehen. Wird das System in Folge der Rückkopplung instabil, tritt zusätzlich der sogenannte Howling-Effekt auf. Beide akustischen Artefakte sind für den Nutzer äußerst störend und sollten daher durch geeignete Gegenmaßnahmen reduziert werden.
Als konkrete Anwendung wird das Problem der akustischen Rückkopplungen im Rahmen dieser Arbeit in Bezug auf Audiokonferenzsysteme betrachtet. Hierbei treten akustische Rückkopplungen immer dann auf, wenn sich mindestens zwei Konferenzteilnehmer in einem Raum befinden. Zusätzlich muss einer dieser Teilnehmer einen offenen Lautsprecher verwenden. Charakteristisch für diese Anwendung ist die hohe sowie nicht-stationäre Systemverzögerung. Ausgehend von der betrachteten Problemstellung werden zwei vielversprechende Ansätze zur Kompensation akustischer Rückkopplungen vorgestellt. Um eine realistische Evaluierung dieser zu ermöglichen, wird zunächst ausgehend von realen Audio-Aufnahmen ein Simulationsmodell aufgestellt. Als erster Ansatz wird ein Verfahren zur Howling-Kompensation betrachtet. Dieses zielt auf eine Stabilisierung des Systems ab, indem die Howling-Komponenten gezielt mit Hilfe von Notch-Filtern gedämpft werden. Hierfür wird zunächst eine Howling-Detektion durchgeführt.
Als zweites Verfahren wird der sogenannte Adaptive Feedback Control (AFC)-Ansatz vorgestellt. Dieser bietet die Möglichkeit, neben den Howling-Komponenten das vorhandene Echo zu dämpfen. Hierzu wird die Impulsantwort des Systems mit Hilfe eines adaptiven Filters approximiert, um so das rückgekoppelte Lautsprechersignal zu schätzen. Die Evaluierung des Ansatzes erfolgt sowohl unter Verwendung eines Normalized Least Mean Square (NLMS)-Algorithmus als auch unter Verwendung eines Kalman-Filters zur Adaption. Wird der AFC-Ansatz mit dem vorgeschlagenen Verfahren zur Howling-Kompensation kombiniert, ermöglicht dies gleichzeitig eine gute Dämpfung des Echosignals und eine zuverlässige Stabilisierung des Systems.
