android - Speex エコーキャンセルの設定

Question

私は、AudioRecord および AudioTrack クラスを使用して Android-to-Android VoIP (ラウドスピーカー) アプリを作成し、NDK を介して Speex を使用してエコーキャンセルを行います。Speex の speex_echo_cancellation() 関数へのデータの受け渡しと取得は成功しましたが、エコーが残っています。

オーディオの録音/送信および受信/再生に関連する Android スレッドコードは次のとおりです。

//constructor
public MyThread(DatagramSocket socket, int frameSize, int filterLength){
  this.socket = socket;
  nativeMethod_initEchoState(frameSize, filterLength);
}

public void run(){

  short[] audioShorts, recvShorts, recordedShorts, filteredShorts;
  byte[] audioBytes, recvBytes;
  int shortsRead;
  DatagramPacket packet;

  //initialize recorder and player
  int samplingRate = 8000;
  int managerBufferSize = 2000;
  AudioTrack player = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, samplingRate, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, managerBufferSize, AudioTrack.MODE_STREAM);
  recorder = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, samplingRate, AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, managerBufferSize);
  recorder.startRecording();
  player.play();

  //record first packet
  audioShorts = new short[1000];
  shortsRead = recorder.read(audioShorts, 0, audioShorts.length);

  //convert shorts to bytes to send
  audioBytes = new byte[shortsRead*2];
  ByteBuffer.wrap(audioBytes).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).asShortBuffer().put(audioShorts);

  //send bytes
  packet = new DatagramPacket(audioBytes, audioBytes.length);
  socket.send(packet);

  while (!this.isInterrupted()){

    //recieve packet/bytes (received audio data should have echo cancelled already)
    recvBytes = new byte[2000];
    packet = new DatagramPacket(recvBytes, recvBytes.length);
    socket.receive(packet);

    //convert bytes to shorts
    recvShorts = new short[packet.getLength()/2];
    ByteBuffer.wrap(packet.getData(), 0, packet.getLength()).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).asShortBuffer().get(recvShorts);

    //play shorts
    player.write(recvShorts, 0, recvShorts.length);

    //record shorts
    recordedShorts = new short[1000];
    shortsRead = recorder.read(recordedShorts, 0, recordedShorts.length);

    //send played and recorded shorts into speex, 
    //returning audio data with the echo removed
    filteredShorts = nativeMethod_speexEchoCancel(recordedShorts, recvShorts);

    //convert filtered shorts to bytes
    audioBytes = new byte[shortsRead*2];
    ByteBuffer.wrap(audioBytes).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).asShortBuffer().put(filteredShorts);

    //send off bytes
    packet = new DatagramPacket(audioBytes, audioBytes.length);
    socket.send(packet);                

  }//end of while loop 

}

関連する NDK / JNI コードは次のとおりです。

void nativeMethod_initEchoState(JNIEnv *env, jobject jobj, jint frameSize, jint filterLength){
  echo_state = speex_echo_state_init(frameSize, filterLength);
}

jshortArray nativeMethod_speexEchoCancel(JNIEnv *env, jobject jObj, jshortArray input_frame, jshortArray echo_frame){

  //create native shorts from java shorts
  jshort *native_input_frame = (*env)->GetShortArrayElements(env, input_frame, NULL);
  jshort *native_echo_frame = (*env)->GetShortArrayElements(env, echo_frame, NULL);

  //allocate memory for output data
  jint length = (*env)->GetArrayLength(env, input_frame);
  jshortArray temp = (*env)->NewShortArray(env, length);
  jshort *native_output_frame = (*env)->GetShortArrayElements(env, temp, 0);

  //call echo cancellation
  speex_echo_cancellation(echo_state, native_input_frame, native_echo_frame, native_output_frame);

  //convert native output to java layer output
  jshortArray output_shorts = (*env)->NewShortArray(env, length);
  (*env)->SetShortArrayRegion(env, output_shorts, 0, length, native_output_frame);

  //cleanup and return
  (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, input_frame, native_input_frame, 0);
  (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, echo_frame, native_echo_frame, 0);
  (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, temp, native_output_frame, 0);
  return output_shorts;
}

これらのコードは正常に実行され、オーディオデータは間違いなく Android から Android へ送信/受信/処理/再生されています。8000 Hz のオーディオサンプルレートと 2000bytes/1000shorts のパケットサイズを考えると、再生されたオーディオをスムーズにするには、1000 の frameSize が必要であることがわかりました。filterLength のほとんどの値 (Speex doc によるとテールの長さ) は実行されますが、エコー除去には影響がないようです。

Speex の実装または構成に関するヒントを提供するのに十分な AEC を理解している人はいますか? 読んでくれてありがとう。

score 4 · Accepted Answer

あなたのコードは正しいですが、ネイティブコードに何かが欠けています.initメソッドを変更し、エコーキャンセル後にspeex前処理を追加すると、コードはうまく機能しました(Windowsで試しました)ここにネイティブコードがあります

#include <jni.h>
#include "speex/speex_echo.h"
#include "speex/speex_preprocess.h"
#include "EchoCanceller_jniHeader.h"
SpeexEchoState *st;
SpeexPreprocessState *den;

JNIEXPORT void JNICALL Java_speex_EchoCanceller_open
  (JNIEnv *env, jobject jObj, jint jSampleRate, jint jBufSize, jint jTotalSize)
{
     //init
     int sampleRate=jSampleRate;
     st = speex_echo_state_init(jBufSize, jTotalSize);
     den = speex_preprocess_state_init(jBufSize, sampleRate);
     speex_echo_ctl(st, SPEEX_ECHO_SET_SAMPLING_RATE, &sampleRate);
     speex_preprocess_ctl(den, SPEEX_PREPROCESS_SET_ECHO_STATE, st);
}

JNIEXPORT jshortArray JNICALL Java_speex_EchoCanceller_process
  (JNIEnv * env, jobject jObj, jshortArray input_frame, jshortArray echo_frame)
{
  //create native shorts from java shorts
  jshort *native_input_frame = (*env)->GetShortArrayElements(env, input_frame, NULL);
  jshort *native_echo_frame = (*env)->GetShortArrayElements(env, echo_frame, NULL);

  //allocate memory for output data
  jint length = (*env)->GetArrayLength(env, input_frame);
  jshortArray temp = (*env)->NewShortArray(env, length);
  jshort *native_output_frame = (*env)->GetShortArrayElements(env, temp, 0);

  //call echo cancellation
  speex_echo_cancellation(st, native_input_frame, native_echo_frame, native_output_frame);
  //preprocess output frame
  speex_preprocess_run(den, native_output_frame);

  //convert native output to java layer output
  jshortArray output_shorts = (*env)->NewShortArray(env, length);
  (*env)->SetShortArrayRegion(env, output_shorts, 0, length, native_output_frame);

  //cleanup and return
  (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, input_frame, native_input_frame, 0);
  (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, echo_frame, native_echo_frame, 0);
  (*env)->ReleaseShortArrayElements(env, temp, native_output_frame, 0);

  return output_shorts;   
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_speex_EchoCanceller_close
  (JNIEnv *env, jobject jObj)
{
     //close
     speex_echo_state_destroy(st);
     speex_preprocess_state_destroy(den);
}

Speex ライブラリのソース (http://www.speex.org/downloads/) で、エンコード、デコード、エコーキャンセレーションなどの便利なサンプルを見つけることができます。

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