इको दमन और रद्दीकरण

इको सप्रेशन और इको कैंसलेशन टेलीफोनी में इको (घटना) को बनने से रोकने या पहले से मौजूद होने के बाद इसे हटाने के द्वारा आवाज की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियाँ हैं। व्यक्तिपरक ऑडियो गुणवत्ता में सुधार के अलावा, प्रतिध्वनि दमन एक दूरसंचार नेटवर्क में यात्रा करने से प्रतिध्वनि को रोककर मौन दमन के माध्यम से प्राप्त क्षमता को बढ़ाता है। दूरसंचार के लिए उपग्रहों के पहले उपयोग के जवाब में 1950 के दशक में इको सप्रेसर्स विकसित किए गए थे।

इको दमन और रद्दीकरण विधियों को आमतौर पर ध्वनिक गूंज दमन (एईएस) और ध्वनिक इको रद्दीकरण (एईसी) कहा जाता है, और शायद ही कभी लाइन इको रद्दीकरण (एलईसी)। कुछ मामलों में, ये शब्द अधिक सटीक होते हैं, क्योंकि अद्वितीय विशेषताओं के साथ प्रतिध्वनि के विभिन्न प्रकार और कारण होते हैं, जिसमें ध्वनिक प्रतिध्वनि (लाउडस्पीकर से ध्वनियाँ परिलक्षित होती हैं और एक माइक्रोफोन द्वारा रिकॉर्ड की जाती हैं, जो समय के साथ काफी भिन्न हो सकती हैं) और रेखा प्रतिध्वनि ( बिजली के आवेग, उदाहरण के लिए, भेजने और प्राप्त करने वाले तारों के बीच युग्मन, प्रतिबाधा बेमेल, विद्युत प्रतिबिंब, आदि के कारण,^[1] जो ध्वनिक प्रतिध्वनि से बहुत कम भिन्न होता है)। व्यवहार में, हालांकि, समान तकनीकों का उपयोग सभी प्रकार की प्रतिध्वनि के उपचार के लिए किया जाता है, इसलिए एक ध्वनिक प्रतिध्वनि रद्द करने वाला रेखा प्रतिध्वनि के साथ-साथ ध्वनिक प्रतिध्वनि को रद्द कर सकता है। विशेष रूप से AEC का उपयोग सामान्य रूप से प्रतिध्वनि रद्द करने वालों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है, भले ही वे ध्वनिक प्रतिध्वनि, रेखा प्रतिध्वनि या दोनों के लिए अभिप्रेत हों।

हालांकि इको सप्रेसर्स और इको कैंसेलर्स के समान लक्ष्य होते हैं - एक बोलने वाले व्यक्ति को अपनी आवाज की एक प्रतिध्वनि सुनने से रोकना - उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली विधियाँ भिन्न हैं:

इको सप्रेसर्स एक सर्किट पर एक दिशा में जाने वाली वॉयस एक्टिविटी डिटेक्शन द्वारा काम करते हैं, और फिर दूसरी दिशा में सिग्नल को म्यूट या क्षीण कर देते हैं। आमतौर पर, सर्किट के दूर के अंत में इको सप्रेसर यह म्यूटिंग करता है जब यह सर्किट के निकट-अंत से आने वाली आवाज का पता लगाता है। यह म्यूटिंग स्पीकर को दूर के छोर से लौटने वाली अपनी आवाज सुनने से रोकता है।
इको कैंसलेशन में पहले मूल रूप से प्रेषित सिग्नल को पहचानना शामिल है जो प्रेषित या प्राप्त सिग्नल में कुछ देरी के साथ फिर से प्रकट होता है। एक बार प्रतिध्वनि की पहचान हो जाने के बाद, इसे संचरित या प्राप्त संकेत से घटाकर हटाया जा सकता है। यह तकनीक आम तौर पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर या सॉफ्टवेयर का उपयोग करके डिजिटल रूप से लागू की जाती है, हालांकि इसे एनालॉग सर्किट में भी लागू किया जा सकता है।^[2]

आईटीयू मानक G.168 और en P.340 क्रमशः डिजिटल और सार्वजनिक स्विच्ड टेलीफोन नेटवर्क अनुप्रयोगों में इको कैंसिलर के लिए आवश्यकताओं और परीक्षणों का वर्णन करता है।

इतिहास

टेलीफोनी में, प्रतिध्वनि कुछ समय बाद सुनी गई आवाज की प्रतिबिम्बित प्रति है। यदि विलंब काफी महत्वपूर्ण है (कुछ सौ मिलीसेकंड से अधिक), तो इसे कष्टप्रद माना जाता है। अगर देरी बहुत कम है (10 मिलीसेकंड या उससे कम^[3]), घटना को साइडटोन कहा जाता है। यदि विलंब थोड़ा लंबा है, लगभग 50 मिलीसेकंड, मनुष्य प्रतिध्वनि को एक अलग ध्वनि के रूप में नहीं सुन सकते हैं, बल्कि इसके बजाय एक कोरस प्रभाव सुनते हैं।^[3]

दूरसंचार के पहले के दिनों में, मानव उपयोगकर्ताओं के लिए प्रतिध्वनि की आपत्तिजनक प्रकृति को कम करने के लिए प्रतिध्वनि दमन का उपयोग किया जाता था। एक व्यक्ति बोलता है जबकि दूसरा सुनता है, और वे आगे पीछे बोलते हैं। एक इको सप्रेसर यह निर्धारित करने का प्रयास करता है कि प्राथमिक दिशा कौन सी है और उस चैनल को आगे बढ़ने की अनुमति देता है। रिवर्स चैनल में, यह इस धारणा पर कि सिग्नल प्रतिध्वनि है, किसी भी सिग्नल को ब्लॉक या दबाने के लिए क्षीणन रखता है। हालांकि दबानेवाला प्रभावी रूप से प्रतिध्वनि से निपटता है, यह दृष्टिकोण कई समस्याओं की ओर ले जाता है जो दोनों पक्षों के लिए एक कॉल के लिए निराशाजनक हो सकता है।

डबल-टॉक (टेलीफोनी) | डबल-टॉक: बातचीत में दोनों पक्षों के लिए एक ही समय में कम से कम संक्षेप में बात करना काफी सामान्य है। क्योंकि प्रत्येक प्रतिध्वनि शमनकर्ता तब सर्किट के दूर-दराज से आने वाली आवाज ऊर्जा का पता लगाएगा, प्रभाव आमतौर पर दोनों दिशाओं में एक साथ डाला जाने वाला नुकसान होगा, प्रभावी रूप से दोनों पक्षों को अवरुद्ध कर देगा। इसे रोकने के लिए, नियर-एंड स्पीकर से ध्वनि गतिविधि का पता लगाने के लिए इको सप्रेसर्स सेट किए जा सकते हैं और जब नियर-एंड स्पीकर और फ़ार्ट-एंड स्पीकर दोनों बात कर रहे हों तो लॉस इन्सर्ट करने में विफल (या एक छोटा लॉस डालें)। यह, निश्चित रूप से, एक इको सप्रेसर होने के प्राथमिक प्रभाव को अस्थायी रूप से हरा देता है।
क्लिपिंग: चूंकि इको सप्रेसर वैकल्पिक रूप से नुकसान को सम्मिलित कर रहा है और हटा रहा है, इसलिए जब कोई नया वक्ता बात करना शुरू करता है तो अक्सर एक छोटी सी देरी होती है जिसके परिणामस्वरूप उस वक्ता के भाषण से पहला शब्दांश क्लिप हो जाता है।
डेड-सेट: यदि किसी कॉल पर दूर-अंत की पार्टी शोर के माहौल में है, तो निकट-अंत वक्ता उस पृष्ठभूमि शोर को सुनेगा, जबकि दूर-अंत वक्ता बात कर रहा है, लेकिन प्रतिध्वनि दबाने वाला इस पृष्ठभूमि शोर को दबा देगा जब नियर-एंड स्पीकर बात करना शुरू करता है। पृष्ठभूमि शोर की अचानक अनुपस्थिति निकट-अंत उपयोगकर्ता को यह आभास देती है कि रेखा मृत हो गई है।

इसके जवाब में, बेल लैब्स ने 1960 के दशक की शुरुआत में इको कैंसलर थ्योरी विकसित की,^[4]^[5] जिसके परिणामस्वरूप 1960 के दशक के अंत में प्रयोगशाला इको कैंसलर और 1980 के दशक में वाणिज्यिक इको कैंसलर हुआ।^[6] एक प्रतिध्वनि रद्द करने वाला बात करने वाले के संकेत से प्रतिध्वनि का एक अनुमान उत्पन्न करके काम करता है, और उस अनुमान को वापसी पथ से घटा देता है। इस तकनीक को प्रतिध्वनि को प्रभावी रूप से रद्द करने के लिए पर्याप्त रूप से सटीक संकेत उत्पन्न करने के लिए एक अनुकूली फिल्टर की आवश्यकता होती है, जहां रास्ते में विभिन्न प्रकार की गिरावट के कारण प्रतिध्वनि मूल से भिन्न हो सकती है। एटी एंड टी बेल लैब्स में आविष्कार के बाद से^[5]इको रद्दीकरण एल्गोरिदम में सुधार और सुधार किया गया है। सभी गूंज रद्द करने की प्रक्रियाओं की तरह, इन पहले एल्गोरिदम को सिग्नल की उम्मीद करने के लिए डिज़ाइन किया गया था जो अनिवार्य रूप से ट्रांसमिशन पथ में फिर से प्रवेश करेगा और इसे रद्द कर देगा।

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग में तेजी से हुई प्रगति ने इको कैंसेलर्स को छोटा और अधिक लागत प्रभावी बनाने की अनुमति दी। 1990 के दशक में, स्टैंडअलोन उपकरणों के बजाय पहली बार (उत्तरी टेलीकॉम डीएमएस-250 में) टेलीफोन स्विच के भीतर इको कैंसिलर लागू किए गए थे। सीधे स्विच में इको कैंसिलेशन के एकीकरण का मतलब है कि वॉयस और डेटा कॉल के लिए अलग-अलग ट्रंक समूहों की आवश्यकता को दूर करते हुए, कॉल-बाय-कॉल के आधार पर इको कैंसिलर्स को मज़बूती से चालू या बंद किया जा सकता है। आज की टेलीफोनी तकनीक अक्सर एक सॉफ्टवेयर वॉयस इंजन के माध्यम से छोटे या हैंडहेल्ड संचार उपकरणों में इको कैंसेलर्स को नियोजित करती है, जो या तो ध्वनिक गूंज या दूर के पीएसटीएन गेटवे सिस्टम द्वारा शुरू की गई अवशिष्ट गूंज को रद्द कर देती है; ऐसी प्रणालियाँ आमतौर पर प्रतिध्वनि प्रतिबिंबों को 64 मिलीसेकंड तक की देरी से रद्द कर देती हैं।

ऑपरेशन

एक टेलीफोन सर्किट के लिए एक अनुकूली इको कैंसिलर। एच, टेलीफोन हाइब्रिड का कार्य, आने वाले भाषण को दूर के अंत x से रूट करना है_k स्थानीय टेलीफोन और रूट भाषण टेलीफोन से दूर अंत तक। हालाँकि, हाइब्रिड कभी भी सही नहीं होता है, इसलिए इसका आउटपुट d_k स्थानीय टेलीफोन से वांछित भाषण और दूर के अंत से फ़िल्टर किए गए भाषण दोनों शामिल हैं। प्रतिध्वनि रद्द करने वाला अनुकूली फ़िल्टर f है_k, जो त्रुटि संकेत ε को कम करने का प्रयास करता है_k आने वाले दूर के अंत भाषण को एक प्रतिकृति y में फ़िल्टर करके_k हाइब्रिड के माध्यम से लीक होने वाले दूर के भाषण का। एक बार अनुकूलन पूर्ण हो जाने के बाद, त्रुटि संकेत में ज्यादातर स्थानीय टेलीफोन से भाषण होता है।

प्रतिध्वनि रद्द करने की प्रक्रिया निम्नानुसार काम करती है:

सिस्टम को एक फार-एंड सिग्नल दिया जाता है।
दूर का संकेत पुन: उत्पन्न होता है।
दूर के सिग्‍नल को नियर-एंड सिग्‍नल के समान बनाने के लिए फिल्‍टर और विलंबित किया जाता है।
फ़िल्टर किए गए दूर-अंत सिग्नल को निकट-अंत सिग्नल से घटाया जाता है।
परिणामी संकेत किसी भी प्रत्यक्ष या प्रतिध्वनित ध्वनि को छोड़कर कमरे में मौजूद ध्वनियों का प्रतिनिधित्व करता है।

इको कैंसिलर के लिए प्राथमिक चुनौती दूर-अंत सिग्नल पर लागू होने वाले फ़िल्टरिंग की प्रकृति का निर्धारण करना है, जैसे कि यह परिणामी निकट-अंत सिग्नल जैसा दिखता है। फिल्टर अनिवार्य रूप से स्पीकर, माइक्रोफोन और कमरे की ध्वनिक विशेषताओं का एक मॉडल है। इको कैंसिलर्स को अनुकूली होना चाहिए क्योंकि नियर-एंड के स्पीकर और माइक्रोफोन की विशेषताएं आमतौर पर पहले से ज्ञात नहीं होती हैं। नियर-एंड के कमरे की ध्वनिक विशेषताएं भी आमतौर पर पहले से ज्ञात नहीं होती हैं, और बदल सकती हैं (उदाहरण के लिए, यदि माइक्रोफोन को स्पीकर के सापेक्ष स्थानांतरित किया जाता है, या यदि व्यक्ति कमरे के चारों ओर घूमते हैं जिससे ध्वनिक प्रतिबिंब में परिवर्तन होता है)।^[2]^[7] प्रोत्साहन के रूप में दूर-अंत सिग्नल का उपयोग करके, आधुनिक प्रणालियां एक अनुकूली फ़िल्टर का उपयोग करती हैं और लगभग 200 ms में रद्दीकरण के 55 dB तक कोई रद्दीकरण प्रदान करने से अभिसरण कर सकती हैं।^{[citation needed]} हाल तक प्रतिध्वनि रद्द करने की आवश्यकता केवल टेलीफोन सर्किट के वॉयस बैंडविड्थ पर लागू करने के लिए थी। पीएसटीएन कॉल 300 हर्ट्ज और 3 केएचजेड के बीच संचार आवृत्तियां करता है, जो मानव वाक् बोधगम्यता के लिए आवश्यक सीमा है। वीडियो कॉन्फ़्रेंसिंग एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ पूर्ण बैंडविड्थ ऑडियो का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, विशिष्ट उत्पादों को प्रतिध्वनि रद्द करने के लिए नियोजित किया जाता है।

क्योंकि इको सप्रेशन की ज्ञात सीमाएँ हैं, एक आदर्श स्थिति में, केवल इको कैंसलेशन का उपयोग किया जाएगा। हालांकि, यह कई अनुप्रयोगों में अपर्याप्त है, विशेष रूप से लंबे विलंब और कम प्रवाह वाले नेटवर्क पर सॉफ्टवेयर फोन। यहां, स्वीकार्य प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए प्रतिध्वनि रद्दीकरण और दमन संयोजन के रूप में काम कर सकते हैं।

मात्रा प्रतिध्वनि

इको के रूप में मापा जाता हैecho return loss(ईआरएल)। यह मूल और उसकी प्रतिध्वनि का डेसीबल में व्यक्त अनुपात है।^[8] उच्च मूल्यों का मतलब है कि प्रतिध्वनि बहुत कमजोर है, जबकि निम्न मूल्यों का अर्थ है कि प्रतिध्वनि बहुत मजबूत है। नकारात्मक इंगित करता है कि प्रतिध्वनि मूल संकेत से अधिक मजबूत है, जिसे अगर अनियंत्रित छोड़ दिया जाए तो ऑडियो प्रतिक्रिया होगी।

इको कैंसिलर का प्रदर्शन इको रिटर्न लॉस एन्हांसमेंट (ERLE) में मापा जाता है।^[3]^[9] जो इको कैंसलर द्वारा लगाए गए अतिरिक्त सिग्नल लॉस की मात्रा है। अधिकांश इको कैंसिलर 18 से 35 डीबी ईआरएलई लागू करने में सक्षम हैं।

इको (ACOM) का कुल सिग्नल लॉस ERL और ERLE का योग है।^[9]^[10]

वर्तमान उपयोग

प्रतिध्वनि के स्रोत दैनिक परिवेश में पाए जाते हैं जैसे:

हाथों से मुक्त कार फोन सिस्टम
स्पीकरफोन मोड में एक मानक टेलीफोन या सेलफोन
समर्पित स्टैंडअलोन स्पीकरफ़ोन
कॉन्फ़्रेंस रूम सिस्टम स्थापित किया गया है जो टेबल पर सीलिंग स्पीकर और माइक्रोफ़ोन का उपयोग करता है
भौतिक युग्मन जहां लाउडस्पीकर के कंपन हैंडसेट आवरण के माध्यम से माइक्रोफ़ोन में स्थानांतरित होते हैं

इनमें से कुछ मामलों में, लाउडस्पीकर से ध्वनि लगभग अपरिवर्तित रूप में माइक्रोफोन में प्रवेश करती है। परिवेश स्थान द्वारा मूल ध्वनि के परिवर्तन से प्रतिध्वनि को रद्द करने में कठिनाइयाँ। इन परिवर्तनों में सॉफ्ट फर्निशिंग द्वारा अवशोषित होने वाली कुछ आवृत्तियों और अलग-अलग ताकत पर विभिन्न आवृत्तियों का प्रतिबिंब शामिल हो सकता है।

एईसी को लागू करने के लिए इंजीनियरिंग विशेषज्ञता और एक तेज प्रोसेसर की आवश्यकता होती है, आमतौर पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) के रूप में, प्रसंस्करण क्षमता में यह लागत प्रीमियम पर आ सकती है, हालांकि, कई एम्बेडेड सिस्टम में पूरी तरह कार्यात्मक एईसी होता है।

स्मार्ट स्पीकर और इंटरएक्टिव वॉयस रिस्पांस सिस्टम जो इनपुट के लिए स्पीच स्वीकार करते हैं, एईसी का उपयोग करते हैं, जबकि स्पीच प्रॉम्प्ट को सिस्टम की अपनी स्पीच रिकग्निशन को इको किए गए संकेतों और अन्य आउटपुट को गलत तरीके से पहचानने से रोकने के लिए चलाया जाता है।

मोडेम

मानक टेलीफोन लाइनें ऑडियो भेजने और प्राप्त करने दोनों के लिए तारों की एक ही जोड़ी का उपयोग करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप थोड़ी मात्रा में आउटगोइंग सिग्नल वापस परिलक्षित होता है। यह फोन पर बात करने वाले लोगों के लिए उपयोगी है, क्योंकि यह स्पीकर को संकेत देता है कि उनकी आवाज सिस्टम के माध्यम से इसे बना रही है। हालाँकि, यह परावर्तित संकेत एक मॉडेम के लिए समस्याएँ पैदा करता है, जो दूरस्थ मॉडेम से एक संकेत और अपने स्वयं के संकेत की प्रतिध्वनि के बीच अंतर करने में असमर्थ है।

इस कारण से, पहले के मोडेम|डायल-अप मोडेम सिग्नल फ्रीक्वेंसी को विभाजित करते हैं, जिससे कि दोनों छोर पर डिवाइस अलग-अलग टोन का उपयोग करते हैं, जिससे प्रत्येक को आवृत्ति रेंज में किसी भी सिग्नल को अनदेखा करने की अनुमति मिलती है जो वह ट्रांसमिशन के लिए उपयोग कर रहा था। हालाँकि, इसने दोनों पक्षों के लिए उपलब्ध बैंडविड्थ की मात्रा को कम कर दिया।

इको रद्दीकरण ने इस समस्या को कम किया। कॉल सेटअप और बातचीत की अवधि के दौरान, दोनों मोडेम अद्वितीय स्वरों की एक श्रृंखला भेजते हैं और फिर उन्हें फोन प्रणाली के माध्यम से वापस आने के लिए सुनते हैं। वे कुल विलंब समय को मापते हैं, फिर उसी अवधि के लिए विलंब रेखा (ऑडियो) को कॉन्फ़िगर करते हैं। एक बार कनेक्शन पूरा हो जाने के बाद, वे सामान्य रूप से फोन लाइनों में अपने सिग्नल भेजते हैं, लेकिन देरी लाइन में भी। जब उनका संकेत वापस परावर्तित होता है, तो यह विलंब रेखा से उल्टे संकेत के साथ मिल जाता है, जो प्रतिध्वनि को रद्द कर देता है। इसने दोनों मॉडेम को उपलब्ध पूर्ण स्पेक्ट्रम का उपयोग करने की अनुमति दी, जिससे संभावित गति दोगुनी हो गई।

इको रद्दीकरण भी कई दूरसंचार कंपनियों द्वारा लाइन पर ही लागू किया जाता है और सिग्नल में सुधार के बजाय डेटा भ्रष्टाचार का कारण बन सकता है। कुछ टेलीफोन स्विच या कन्वर्टर्स (जैसे एनालॉग टर्मिनल एडेप्टर) ITU-T सिफारिश G.164 या G.165 के अनुसार, जब वे ऐसी कॉल से जुड़े 2100 या 2225 Hz उत्तर टोन का पता लगाते हैं, तो इको दमन या इको रद्दीकरण को अक्षम कर देते हैं।

आईएसडीएन और डीएसएल मोडेम मानक ट्विस्टेड जोड़ी पर वॉयस बैंड के ऊपर आवृत्तियों पर काम कर रहे हैं। ट्विस्टेड-जोड़ी टेलीफोन तार भी एक साथ द्विदिश डेटा संचार की अनुमति देने के लिए स्वचालित इको रद्दीकरण का उपयोग करते हैं। वॉयस इको कैंसिलिंग की तुलना में अनुकूली फिल्टर को लागू करने में कम्प्यूटेशनल जटिलता बहुत कम हो जाती है क्योंकि ट्रांसमिट सिग्नल एक डिजिटल बिट स्ट्रीम है। फ़िल्टर में प्रत्येक टैप के लिए गुणन और एक अतिरिक्त ऑपरेशन के बजाय, केवल जोड़ की आवश्यकता होती है। रैंडम-एक्सेस मेमोरी लुकअप टेबल आधारित इको कैंसिलेशन स्कीम^[11]^[12] प्रतिध्वनि अनुमान प्राप्त करने के लिए एक काटे गए ट्रांसमिट बिट स्ट्रीम के साथ मेमोरी को संबोधित करके अतिरिक्त ऑपरेशन को भी समाप्त कर देता है। सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ इको रद्दीकरण अब आमतौर पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) तकनीकों के साथ लागू किया जाता है।

कुछ मॉडेम अलग-अलग आवक और जावक आवृत्तियों का उपयोग करते हैं या प्रतिध्वनि रद्द करने की आवश्यकता को समाप्त करने के लिए संचारण और प्राप्त करने के लिए अलग-अलग समय स्लॉट आवंटित करते हैं। टेलीफोन केबलों की मूल डिजाइन सीमा से अधिक उच्च आवृत्तियों को ब्रिज टैप और अपूर्ण प्रतिबाधा मिलान के कारण महत्वपूर्ण क्षीणन विकृति का सामना करना पड़ता है। गहरे, संकीर्ण आवृत्ति अंतराल जो प्रतिध्वनि रद्दीकरण द्वारा दूर नहीं किए जा सकते हैं, अक्सर परिणाम होते हैं। कनेक्शन बातचीत के दौरान इनका पता लगाया जाता है और मैप किया जाता है।

यह भी देखें

ऑडियो प्रतिक्रिया
कम से कम औसत वर्ग फ़िल्टर
मिक्स-माइनस
सिग्नल प्रतिबिंब
आवाज इंजन

संदर्भ

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बाहरी कड़ियाँ

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