Echo- und Geräuschunterdrückung (Echo & Noise Cancellation)

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Veröffentlicht: Dienstag, 05. Oktober 2021 09:46

Wenn bei einer Video- oder Telefonkonferenz mit zwei oder mehr Teilnehmern unsere eigene Stimme im Lautsprecher durch ein Echo (zeitverzögerte Wiederholung oder gar Resonanz) überlagert wird, ist dies extrem störend. Eine Kommunikation ist in einem solchen Fall kaum mehr möglich. Es gibt aber technische Möglichkeiten, Echos zu vermeiden oder zumindest so weit zu unterdrücken, dass sie zwar noch wahrnehmbar, aber nicht mehr als Störung empfunden werden. Wie also muss eine Echounterdrückung (englisch: Acoustic Echo Compensation, AEC) wirken, damit – weitgehend unabhängig von der Anordnung von Mikrofon und Lautsprecher – Gespräche angenehm und störungsfrei durchführbar sind? Mikrofone mit ausgeprägter Richtcharakteristik sind ein probates Mittel, die Effekte der Rückkopplung zu verringern, aber im allgemeinen Fall bleibt immer noch der Einsatz von digitaler Signalverarbeitung das Mitte der Wahl, um eine angenehme Gesprächsatmosphäre zu gewährleisten.

Lösung: Man benötigt einen Echo Canceller!

Zur Vermeidung von Echos in einer Konferenzschaltung ist eine akustische Echounterdrückung an allen Endpunkten der Verbindung erforderlich. Wenn ein Gesprächsteilnehmer in sein Mikrofon spricht, läuft das Signal über eine Verbindung, also über einen analogen oder digitalen Kanal. Zusammen mit den akustischen Laufzeiten bei jedem Teilnehmer entsteht eine Verzögerung, mit der das gesprochene Wort beim Empfänger wiedergegeben wird. Das Signal wird von den dort befindlichen Mikrofonen aufgenommen und - nochmals verzögert - auf die Seite des Sprechers zurück übertragen, wo es als Echo der eigenen Stimme zu hören ist.

Wie funktioniert die akustische Echokompensation?

Ein Echo Canceller vergleicht lokal den vom Mikrofon im Raum aufgenommenen Schall mit dem Signal aus dem Lautsprecher. Wenn eine hochgradige Übereinstimmung erkannt wird, wird der betroffene Signalanteil weitgehend abgeschwächt, sodass dieser nicht zurück an den Sprecher gesendet wird. Da dieser Prozess in Echtzeit stattfindet und nicht perfekt ist, wird das Echo stark abgeschwächt, aber nicht vollständig unterdrückt. Der Begriff ‚Echo Canceller‘ ist daher eigentlich nicht korrekt, aber weithin gebräuchlich.

Der oben beschriebene Vorgang der Echounterdrückung ist natürlich für jeden Teilnehmer eines Konferenzgesprächs notwendig, es sein denn, alle Teilnehmer verwenden akustisch geschlossene Headsets.

Die DSP Algorithms GmbH verfügt über Echo-Canceller, die auf verschiedenen technischen Ansätzen basieren: Echounterdrückung im Zeitbereich und im Frequenzbereich. Letzterer bietet neben der Echounterdrückung noch den Vorteil, dass auch Nebengeräusche ausgeblendet werden können, z.B. Straßenlärm oder andere von Sprache unterscheidbare Signalkomponenten. Im Büroumfeld ist die Notwendigkeit der sog. ‚Noise Cancellation‘ (NC) eher selten erforderlich, aber im öffentlichen Raum oder an lauten Arbeitsplätzen kann die Sprachverständlichkeit mittels Noise Cancellation erheblich verbessert werden.