Как убить акустическую обратную связь?

Popeye · 19.08.2009, 16:00

Нда, на теме Генератор синуса на микроконтроллере множество спецов собралось. Может вильнем немного в сторону? Тупо на столе перед глазами переговорное устройство. Микрофон-АЦП-Линия-ЦАП-Динамик. Туда и обратно. Вопросец собствено как убить акустическую обратную связь? Здесь тот свист микрофонией величается. Чисто электронным способом ? Есть мысль смещать на 50Гц сигнал с микрофона, да как именно ? Прибавить синус 50Гц смогу, да появятся 2 смещенных сигнала, +50 и -50. Несколько странновато однако.
Прошу перестраиваемых режекторных фильтров не предлагать. Слишком сложно.

alexgap · 19.08.2009, 16:59

Задержать звук на 20 мс и поставить фильтр высоких частот с частотой среза 100 Гц.

Так как переговорное используется для речи, а речь имеет узкий диапазон частот, то можно только на одном 8-битном микроконтроллере сделать.

Например, на AVR ATmega8, частота дискретизации АЦП 16 кГц, 12 бит. Для задержки нужно сделать кольцевой буффер в памяти, для 20 мс нужно 16000 Гц / (1 с / 0.02 с) = 320 отсчетов по условно 16 бит в каждом = 640 байт. Затем цифровой фильтр 1-го или 2-го порядка с частотой среза 100 Гц. Возможно имеет смысл также сделать автоматический регулятор уровня сигнала и добавлять немного белого шума, чтобы улучшить отношение сигнал-шум дискретизации. Все это делать естественно в цифровом виде, в программе. Выводить через 8-битный PWM, на выходе которого поставить интегрирующую RC цепочку.

Итого в схеме: один корпус ATmega8, RC интегрирующий фильтр для PWM, RC фильтр нижних частот перед входом АЦП, 2 резистора для формирования смещения на входе АЦП.

Насчет PIC контроллеров не уверен, у них маленькая производительность и большая цена. Наверное можно и на PIC, только возможно прийдется убрать цифровой фильтр на 100 Гц, и заменить его аналоговой RC-цепочкой на входе устройства.

Полоса пропускания устройства получиться 100-7000 Гц, отношение сигнал/шум - около 47 дБ, для речи вполне достаточно.

Если направление интересно, то могу набросать схемку.

Popeye · 19.08.2009, 17:15

Ой, ответили, спасибо !
Я сериозно, тема немножко туманния и немногим понятная.
Фильтр есть на 2 ОУ, 300Гц-7кГц. Задержка есть, только маленькая 5мС. Не помогла, пробовал искусственый джитер сделать +/- 2% с периодом 1-0,1с. Пищит зараза, только частота свиста меняется.
PIC18FK50 на 12 MIPS, АЦП 25кГц 8бит, выходного фильтра нет, усилитель класса D с ШИМ модуля, 8 бит.

alexgap · 19.08.2009, 17:23

Сообщение от Popeye

Ой, ответили, спасибо !
Я сериозно, тема немножко туманния и немногим понятная.
Фильтр есть на 2 ОУ, 300Гц-7кГц. Задержка есть, только маленькая 5мС. Не помогла, пробовал искусственый джитер сделать +/- 2% с периодом 1-0,1с. Пищит зараза, только частота свиста меняется.
PIC18FK50 на 12 MIPS, АЦП 25кГц 8бит, выходного фильтра нет, усилитель класса D с ШИМ модуля, 8 бит.

Ну так здорово. Осталось сделать так: либо увеличить крутизну среза фильтра, либо увеличить задержку, а лучше и то и другое.

Я бы в вашем случае для начала увеличил бы задержку до более приемлемого значения (от 20 мс). Если не помогло бы, то добавил бы цифровой фильтр высоких частот с частотой среза 300 Гц, 1-го и более порядков.

У вас в контроллере всего 512 байт ОЗУ. Нужно уменьшить частоту АЦП до 16 кГц, тогда впишитесь в буффер размером 320 байт для задержки 20 мс.

Еще возможно нужно добавить корреляционный алгоритм подавления эха, иначе может получится так, что аппарат будет повторять последние согласные звуки, которые вы произносите.

А вообще меня очень увлекает ваша проблема, жаль что мы далековато находимся, я непременно заехал бы к вам "посмотреть, пощупать и поковырять" устройство если мы были на расстоянии меньше 100 км друг от друга.

Popeye · 19.08.2009, 17:26

Сообщение от alexgap

Я бы в вашем случае для начала увеличил бы задержку до более приемлемого значения (от 20 мс).

Завтра утром непременно. Сейчас домой потопаю.
Удачи!

Popeye · 19.08.2009, 20:20

Сообщение от alexgap

А вообще меня очень увлекает ваша проблема, жаль что мы далековато находимся, я непременно заехал бы к вам "посмотреть, пощупать и поковырять" устройство если мы были на расстоянии меньше 100 км друг от друга.

Нда, отсюда до Харькова 1500 км с гаком. Скоро коллега ехал к вам, 2 пересадки самолетом. Может по мейлу обсудим ?

retas · 20.08.2009, 18:22

Ребята, не пойму - вам именно переговорное устройство охота сотварить (нигде не встречал в них МК) или же решить задачу именно применяя МК? В переговорках проблему ОС решают схемотехнически (скажем с трансформатором) и механически (правильное размещение громкоговорителя и микрофона, применение звукопоглотителей...).

Popeye · 20.08.2009, 20:45

Длинная история. Некогда ремонтировал домофоны в многоэтажках. Аппарат в квартире предельно простой, капсюль, угольный микрофон, переключатель и зуммер. Наши электрики решили сэкономить на проводах для зуммера, кнопку у входа подключали к дверному звонку. Пойди угадай откуда звонят. Да это так ничего, цветочки. Все аппараты в паралель. Если кто подымет трубку и забудет положить обратно, или переключатель заест один из аппаратов остается подключен постоянно. С капсюлем проблема легко решаема, да с микрофонами было хуже. Два в паралель и уровень сигнала снижается вдвое. Плюс у угольных микрофонах неприятный недостаток спекатся со временем. То закоротит, то сопротивление увеличивается до нелзья. Соответствено уровень сигнала падает. Лечимо, микрофон опускается с высоты примерно метр на линолеум пока "войдет в режим"

Вот и приходилось увеличивать усиление канала этаж-подъезд. Тогда и появлялся свист. У квартир с плохими микрофонами небыл, да у тех с хорошими свистело здорово. Тогда придумал хитрую систему, канал подъезд-этаж включен с приоритетом. Канал этаж-подъезд выключен. Хозяин подымает трубку, слышит что творится во дворе. В канале подъезд-этаж был детектор, если кто заговорит у табло канал этаж-подъезд блокировался, включался подъезд-этаж. Посетитель говорил. Если хозяин начинал говорить первым детектор в его канале блокировал сигнал с подъезда. Если хозяин квартиры умолкал давалась возможность посетителю говорить и занять свой канал. Т.е. один говорит, другой слушает. В конце концов если два человека говорят одновременно несколько невоспитано получается. Вот и технически убил возможность.
Ответ прямо в раздел "Отвлекитесь эмбадеры"

Схему не просите, много воды утекло, переехал в другой город, пропала, несколько раз искал, да не нашел. Извините уж

Настоящее творение переговорное для лифтов. Там сильнейше помехи. Речь идет по кабелю в котором 220В для ламп дневного света и много еще чего шумящего, экрана нет. Расстояния порядка 30м. Вот и подумал, цифра может пройти с приемлимым качеством.

alexgap · 20.08.2009, 21:52

Я наконец-то соорудил аппаратную часть и готов к программным приключениям. Вот картинка для затравки.

Сейчас в микроконтроллере прошивка, которая просто "пропускает" аудио сигнал со входа на выход без каких-либо изменений.

Искомый эффект микрофонии не заставил себя долго ждать - свистит, если сделать большое усиление или поднести микрофон к динамику.

Кому интересно, во вложении схема адаптера ввода аудио-сигнала на ОУ TL082. Я сделал этот узел универсальным - годится для любых экспериментов со звуковым сигналом и МК.

Адаптер вывода - просто ФНЧ с частотой среза 8 кГц, что есть ровно в два раза меньше выбранной частоты 16 кГц для дискретизации аудио-сигнала. Также там есть разделительный конденсатор, чтобы постоянная составляющая не шла на выход.

-- Прилагается рисунок: --

Прикрепленный файл: 978107.zip

alexgap · 20.08.2009, 23:04

Попробовал такие варианты:

1. Задержка 20 мс - почти ничего не дает
2. Задержка 20 мс + фильтр высоких частот первого порядка 100 Гц - лучше
3. Задержка + фильтр высоких частот второго порядка - еще лучше
4. Задержка + фильтр высоких частот третьего порядка - достаточно хорошо, свист не возникает, но повторяются последние произнесенные шипящие звуки если близко поднести микрофон к динамику. Если поднести микрофон очень близко, то повторение из затухающего переходит в генерирующее и стремится к бесконечности, в звуке начинают накапливаться искажения, в конце концов получается сложный гул.

Перестраиваемый режекторный фильтр кажется заманчивым, но если будет цифровой канал связи, то это может не сработать, если время эхо будет слишком большим, так как начнет возникать сложный многочастотный гул, который фильтром, настроенным на одну частоту не вырежешь.

Ищу дальше.