प्रतिध्वनि दमन और रद्दीकरण

इको सप्रेशन और इको कैंसिलेशन, (प्रतिध्वनि दमन और कैंसिलेशन) को बनने से रोककर या पहले से उपस्थित होने के बाद उसे हटाकर आवाज की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए टेलीफ़ोनी में उपयोग की जाने वाली विधियां हैं। व्यक्तिपरक ऑडियो गुणवत्ता में सुधार के अलावा, इको सप्रेशन एक दूरसंचार नेटवर्क में इको को यात्रा करने से रोककर साइलेंस सप्रेशन (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 सप्रेशन और कैंसिलेशन विधियों को सामान्यतः ध्वनिक इको सप्रेशन (एईएस) और ध्वनिक इको कैंसिलेशन (एईसी) कहा जाता है, और अधिक दुर्लभ रूप से लाइन इको कैंसिलेशन (एलईसी) कहा जाता है। कुछ स्थितियों में, ये शब्द अधिक सटीक होते हैं, क्योंकि अद्वितीय विशेषताओं के साथ इको के विभिन्न प्रकार और कारण होते हैं, जिनमें ध्वनिक इको (लाउडस्पीकर से ध्वनियाँ प्रतिबिंबित होती हैं और माइक्रोफोन द्वारा रिकॉर्ड की जाती हैं, जो समय के साथ काफी भिन्न हो सकती हैं) और लाइन इको (विद्युत आवेगों के कारण, जैसे, भेजने और प्राप्त करने वाले तारों के बीच युग्मन, प्रतिबाधा बेमेल, विद्युत प्रतिबिंब, आदि। जो ध्वनिक इको से बहुत कम भिन्न होता है)। यद्यपि, व्यवहार में, सभी प्रकार की इको के उपचार के लिए समान तकनीकों का उपयोग किया जाता है, इसलिए एक ध्वनिक इको कैंसलर लाइन इको के साथ-साथ ध्वनिक इको को भी कैंसिल कर सकता है। विशेष रूप से एईसी का उपयोग सामान्यतः इको कैंसलर्स को संदर्भित करने के लिए किया जाता है, भले ही वे ध्वनिक इको, लाइन इको या दोनों के लिए अभिप्रेत हों।

यद्यपि इको सप्रेसर्स और इको कैंसलर्स के लक्ष्य समान होते हैं - बोलने वाले व्यक्ति को अपनी आवाज़ की इको सुनने से रोकना - उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली विधियाँ भिन्न होती हैं:

• इको सप्रेसर्स एक परिपथ पर एक दिशा में जाकर आवाज गतिविधि का पता लगाना द्वारा काम करते हैं, और फिर दूसरी दिशा में सिग्नल को म्यूट या क्षीण करते हैं। सामान्यतः परिपथ के दूर के छोर पर इको सप्रेसर यह म्यूटिंग करता है जब यह परिपथ के निकट-छोर से आने वाली आवाज का पता लगाता है। यह म्यूटिंग स्पीकर को दूर से लौट रही अपनी आवाज सुनने से रोकती है।
• इको कैंसिलेशन में पहले मूल रूप से प्रसारित सिग्नल को पहचानना सम्मिलित है जो प्रेषित या प्राप्त सिग्नल में कुछ देरी के साथ फिर से प्रकट होता है। एक बार जब इको पहचानी जाती है, तो इसे प्रेषित या प्राप्त सिग्नल से घटाकर हटाया जा सकता है। यह तकनीक सामान्यतः डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर या सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डिजिटल रूप से लागू की जाती है, यद्यपि इसे एनालॉग परिपथ में भी लागू किया जा सकता है।

आईटीयू मानक G.168 और en P.340 क्रमशः डिजिटल और लोगों द्वारा टेलीफोन नेटवर्क काटा गया अनुप्रयोगों में इको कैंसलर्स के लिए आवश्यकताओं और परीक्षणों का वर्णन करता है।

इतिहास

टेलीफोनी में, इको किसी व्यक्ति की कुछ समय बाद सुनी गई आवाज की प्रतिबिम्बित प्रति होती है। यदि देरी काफी महत्वपूर्ण है (कुछ सौ मिलीसेकंड से अधिक), तो इसे कष्टप्रद माना जाता है। यदि विलंब बहुत छोटा है (दसियों मिलीसेकंड या उससे कम)।), इस घटना को साइडटोन कहा जाता है। यदि विलंब थोड़ा अधिक हो, लगभग 50 मिलीसेकंड, तो मनुष्य इको को एक विशिष्ट ध्वनि के रूप में नहीं सुन सकते, बल्कि एक कोरस प्रभाव सुन सकते हैं।

दूरसंचार के प्रारंभिक दिनों में, मानव उपयोगकर्ताओं के लिए इको की आपत्तिजनक प्रकृति को कम करने के लिए इको सप्रेशन 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 किसी भी सिग्नल को अवरुद्ध करने या दबाने के लिए क्षीणन रखता है कि सिग्नल इको है। यद्यपि सप्प्रेस्सोर (दमनकर्ता) इको से प्रभावी ढंग से निपटता है, यह दृष्टिकोण कई समस्याओं को जन्म देता है जो कॉल करने वाले दोनों पक्षों 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 इको सप्रेसर तब परिपथ के दूर-छोर से आने वाली आवाज ऊर्जा का पता लगाएगा, इसका प्रभाव सामान्यतः एक ही बार में दोनों दिशाओं में डाले जाने वाले क्षति के लिए होगा, जो प्रभावी रूप से दोनों पक्षों को अवरुद्ध करेगा। इसे रोकने के लिए, निकट-अंत स्पीकर से ध्वनि गतिविधि का पता लगाने और निकट-अंत स्पीकर और दूरांत स्पीकर दोनों बात करते समय हानि डालने में विफल होने (या एक छोटा क्षति डालने) के लिए इको सप्रेसर्स को सेट किया जा सकता है। यह, निश्चित रूप से, इको सप्रेसर होने के प्राथमिक प्रभाव को अस्थायी रूप से हरा देता है।
• क्लिपिंग: चूंकि इको सप्रेसर बारी-बारी से हानि डाल रहा है और हटा रहा है, इसलिए जब कोई नया वक्ता बात करना प्रारम्भ करता है तो प्रायः थोड़ी देरी होती है जिसके परिणामस्वरूप उस वक्ता के भाषण से पहला अक्षर क्लिप हो जाता है।
  Further information: ध्वनि गतिविधि पहचान § प्रदर्शन मूल्यांकन
• डेड-सेट: यदि कॉल पर दूरांत वाली पार्टी कोलाहलपूर्ण वाले माहौल में है, तो निकट-अंत वाला स्पीकर उस पृष्ठभूमि रव को सुनेगा जबकि दूरांत वाला स्पीकर बात कर रहा है, लेकिन इको सप्रेसर इस पृष्ठभूमि रव को दबा देगा जब निकट-अंत वक्ता बोलना प्रारम्भ करता है। पृष्ठभूमि रव की अचानक अनुपस्थिति निकट-अंत उपयोगकर्ता को यह आभास देती है कि लाइन डेड हो गई है।

इसके जवाब में, बेल लैब्स ने 1960 के दशक की प्रारम्भ में इको कैंसलर सिद्धांत विकसित किया, जिसके परिणामस्वरूप 1960 के दशक के अंत में प्रयोगशाला इको कैंसलर और 1980 के दशक में वाणिज्यिक इको कैंसलर का निर्माण हुआ। एक इको कैंसलर बात करने वाले के सिग्नल से इको का अनुमान उत्पन्न करके काम करता है, और उस अनुमान को रिटर्न पथ से घटा देता है। इस तकनीक में इको को प्रभावी ढंग से कैंसिल करने के लिए पर्याप्त सटीक सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एक अनुकूली फिल्टर की आवश्यकता होती है, जहां रास्ते में विभिन्न प्रकार के क्षरण के कारण इको मूल से भिन्न हो सकती है। एटी एंड टी बेल लैब्स में आविष्कार के बाद सेइको कैंसिलेशन एल्गोरिदम में सुधार और सुधार किया गया है। सभी इको कैंसिल करने की प्रक्रियाओं की तरह, इन पहले एल्गोरिदम को सिग्नल का अनुमान लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया था जो अनिवार्य रूप से ट्रांसमिशन पथ में फिर से प्रवेश करेगा, और इसे कैंसिल कर देगा।

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग में तेजी से प्रगति ने इको कैंसलर्स को छोटा और अधिक लागत प्रभावी बनाने की अनुमति दी। 1990 के दशक में, इको कैंसलर्स को पहली बार स्टैंडअलोन डिवाइस के बजाय टेलीफोन स्विच के भीतर (उत्तरी टेलीकॉम डीएमएस-250 में) लागू किया गया था। इको कैंसिलेशन को सीधे स्विच में एकीकृत करने का तात्पर्य है कि इको कैंसलर्स को कॉल-बाय-कॉल आधार पर विश्वसनीय रूप से चालू या बंद किया जा सकता है, जिससे वॉयस और डेटा कॉल के लिए अलग-अलग ट्रंक समूहों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। आज की टेलीफोनी तकनीक प्रायः सॉफ्टवेयर वौइस् इंजन के माध्यम से छोटे या हैंडहेल्ड संचार उपकरणों में इको कैंसलर्स को नियोजित करती है, जो दूरांत के पीएसटीएन गेटवे सिस्टम द्वारा प्रारम्भ की गई ध्वनिक इको या अवशिष्ट इको को कैंसिल करने की सुविधा प्रदान करती है; ऐसी प्रणालियाँ सामान्यतः 64 मिलीसेकंड की देरी से इको प्रतिबिंब को कैंसिल कर देती हैं।

संचालन

टेलीफोन परिपथ के लिए एक अनुकूली इको कैंसिलर। एच, टेलीफोन हाइब्रिड का कार्य दूर के छोर x_k से आने वाले भाषण को रूट करना है स्थानीय टेलीफोन और टेलीफोन से सुदूर अंत तक रूट भाषण। यद्यपि, हाइब्रिड कभी भी पूर्ण नहीं होता है, इसलिए इसका आउटपुट d_k होता है इसमें स्थानीय टेलीफोन से वांछित भाषण और दूर से फ़िल्टर किया गया भाषण दोनों सम्मिलित हैं। इको कैंसलर अनुकूली फिल्टर f_k है, जो त्रुटि संकेत ε_k को कम करने का प्रयास करता है आने वाले दूरवर्ती भाषण को प्रतिकृति y_k में फ़िल्टर करके दूरगामी भाषण का जो संकर के माध्यम से लीक होता है। एक बार अनुकूलन पूरा हो जाने पर, त्रुटि संकेत में अधिकतर स्थानीय टेलीफोन से आने वाला भाषण सम्मिलित होता है।

इको कैंसिलेशन प्रक्रिया इस प्रकार काम करती है:

1. सिस्टम में एक दूरांत सिग्नल पहुंचाया जाता है।
2. दूरांत संकेत पुन: प्रस्तुत किया जाता है।
3. दूरांत सिग्नल को फ़िल्टर किया जाता है और निकट-अंत सिग्नल जैसा दिखने में विलंबित किया जाता है।
4. फ़िल्टर किए गए दूरांत सिग्नल को निकट-अंत सिग्नल से घटा दिया जाता है।
5. परिणामी सिग्नल किसी भी प्रत्यक्ष या गूंजती ध्वनि को छोड़कर कमरे में उपस्थित ध्वनियों का प्रतिनिधित्व करता है।

एक इको कैंसिलर के लिए प्राथमिक चुनौती दूरांत सिग्नल पर लागू होने वाले फ़िल्टर की प्रतिक्रिया विशेषताओं को निर्धारित करना है ताकि यह परिणामी निकट-अंत इको जैसा दिखता हो। फ़िल्टर मूलतः स्पीकर, माइक्रोफ़ोन और कमरे की ध्वनिक विशेषताओं का एक मॉडल है। इको कैंसलर्स को अनुकूली होना चाहिए क्योंकि नियर-एंड के स्पीकर और माइक्रोफ़ोन की विशेषताएं सामान्यतः पहले से ज्ञात नहीं होती हैं। निकट-अंत के कमरे की ध्वनिक विशेषताएं भी सामान्यतः पहले से ज्ञात नहीं होती हैं, और बदल सकती हैं (उदाहरण के लिए, यदि माइक्रोफ़ोन को स्पीकर के सापेक्ष स्थानांतरित किया जाता है, या यदि व्यक्ति कमरे के चारों ओर घूमते हैं जिससे ध्वनिक प्रतिबिंबों में परिवर्तन होता है)। उत्तेजना के रूप में दूरांत सिग्नल का उपयोग करके, आधुनिक सिस्टम एक अनुकूली फ़िल्टर का उपयोग करते हैं और लगभग 200 एमएस में 55 डीबी कैंसिलेशन प्रदान करने से लेकर कोई कैंसिलेशन प्रदान नहीं कर सकते हैं।

कई अनुप्रयोगों में अकेले इको कैंसिलेशन अपर्याप्त हो सकता है। स्वीकार्य प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए इको कैंसिलेशन और सप्रेशन एक साथ काम कर सकते हैं।

इको मात्रा निर्धारित करना

इको को इस प्रकार मापा जाता है इको रिटर्न लॉस (ईआरएल)l यह मूल सिग्नल और उसकी इको का डेसीबल में व्यक्त अनुपात है। उच्च मूल्यों का तात्पर्य है कि इको बहुत अशक्त है, जबकि कम मूल्यों का तात्पर्य है कि इको बहुत प्रारम्भ है। ऋणात्मक इंगित करता है कि इको मूल सिग्नल से अधिक प्रारम्भ है, जिसे अगर अनियंत्रित छोड़ दिया जाए तो ऑडिप्रबलयो प्रतिक्रिया का कारण होगा।

इको कैंसिलर का प्रदर्शन इको रिटर्न लॉस एन्हांसमेंट (ईआरएलई) में मापा जाता है, जो इको कैंसलर द्वारा लागू अतिरिक्त सिग्नल हानि की मात्रा है। अधिकांश इको कैंसिलर 18 से 35 dB ईआरएलईलागू करने में सक्षम हैं।

इको (एसीओएम) की कुल सिग्नल हानि ईआरएल और ईआरएलई का योग है।

वर्तमान उपयोग

इको के स्रोत रोजमर्रा के परिवेश में पाए जाते हैं जैसे:

• हैंड्स-फ़्री कार फ़ोन सिस्टम
• स्पीकरफोन मोड में एक मानक टेलीफोन या सेलफोन
• समर्पित स्टैंडअलोन स्पीकरफ़ोन
• स्थापित सम्मेलन कक्ष सिस्टम जो टेबल पर सीलिंग स्पीकर और माइक्रोफोन का उपयोग करते हैं
• भौतिक युग्मन जहां ध्वनि-विस्तारक यंत्र का कंपन हैंडसेट आवरण के माध्यम से माइक्रोफोन में स्थानांतरित होता है

इनमें से कुछ स्थितियों में, लाउडस्पीकर से ध्वनि माइक्रोफ़ोन में लगभग अपरिवर्तित प्रवेश करती है। इको को कैंसिल करने में कठिनाइयाँ परिवेशीय स्थान द्वारा मूल ध्वनि में परिवर्तन के कारण उत्पन्न होती हैं। इन परिवर्तनों में नरम साज-सामान द्वारा अवशोषित की जाने वाली कुछ आवृत्तियों और अलग-अलग ताकत पर विभिन्न आवृत्तियों का प्रतिबिंब सम्मिलित हो सकता है।

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

स्मार्ट स्पीकर और इंटरएक्टिव वॉयस रिस्पांस सिस्टम जो इनपुट के लिए भाषण स्वीकार करते हैं, एईसी का उपयोग करते हैं, जबकि सिस्टम की स्वयं की भाषण पहचान को गूंजने वाले संकेतों और अन्य आउटपुट को गलत तरीके से पहचानने से रोकने के लिए भाषण संकेतों को चलाया जाता है।

मोडम

मानक टेलीफोन लाइनें ऑडियो भेजने और प्राप्त करने के लिए तारों की एक ही जोड़ी का उपयोग करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप आउटगोइंग सिग्नल की थोड़ी मात्रा वापस परिलक्षित होती है। यह फ़ोन पर बात करने वाले लोगों के लिए उपयोगी है, क्योंकि यह स्पीकर को संकेत प्रदान करता है कि उनकी आवाज़ सिस्टम के माध्यम से आ रही है। यद्यपि, यह परावर्तित सिग्नल एक मॉडेम के लिए समस्याएँ उत्पन्न करता है, जो रिमोट मॉडेम से एक सिग्नल और अपने स्वयं के सिग्नल की इको के बीच अंतर करने में असमर्थ है।

इस कारण से, पहले के मॉडेम; डायल-अप मॉडेम सिग्नल आवृत्तियों को विभाजित करते थे, जिससे कि दोनों छोर पर डिवाइस अलग-अलग टोन का उपयोग करते थे, जिससे प्रत्येक को ट्रांसमिशन के लिए उपयोग की जाने वाली आवृत्ति रेंज में किसी भी सिग्नल को अनदेखा करने की अनुमति मिलती थी। यद्यपि, इससे दोनों पक्षों के लिए उपलब्ध बैंडविड्थ की मात्रा कम हो गई थी।

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

इको कैंसिलेशन को कई टेलीकॉम कंपनियों द्वारा लाइन पर भी लागू किया जाता है और सिग्नल में सुधार के बजाय डेटा भ्रष्टाचार का कारण बन सकता है। कुछ टेलीफोन स्विच या कन्वर्टर (जैसे एनालॉग टर्मिनल एडेप्टर) आईटीयू-टी अनुशंसा जी.164 या जी.165 के अनुसार, ऐसी कॉल से जुड़े 2100 या 2225 हर्ट्ज उत्तर टोन का पता लगाने पर इको सप्रेशन या इको कैंसिलेशन को अक्षम कर देते हैं।

मानक ट्विस्टेड जोड़ी; ट्विस्टेड-पेयर टेलीफोन तारों पर वॉयस बैंड के ऊपर आवृत्तियों पर काम करने वाले आईएसडीएन और डीएसएल मॉडम एक साथ द्विदिश डेटा संचार की अनुमति देने के लिए स्वचालित इको कैंसिलेशन का भी उपयोग करते हैं। ध्वनि इको कैंसिल करने की तुलना में अनुकूली फ़िल्टर 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 जोड़ ऑपरेशन के बजाय, केवल जोड़ की आवश्यकता होती है। एक रैंडम एक्सेस मेमोरी लुकअप टेबल आधारित इको कैंसिलिंग योजना इको 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। इको कैंसलेशन अब सामान्यतः डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) तकनीकों के साथ लागू किया जाता है।

कुछ मॉडेम इको कैंसिलेशन की आवश्यकता को समाप्त करने के लिए अलग-अलग इनकमिंग और आउटगोइंग आवृत्तियों का उपयोग करते हैं या ट्रांसमिटिंग और प्राप्त करने के लिए अलग-अलग समय स्लॉट आवंटित करते हैं। ब्रिज टैप और अपूर्ण प्रतिबाधा मिलान के कारण टेलीफोन केबलों की मूल डिज़ाइन सीमा से परे उच्च आवृत्तियों में महत्वपूर्ण क्षीण विरूपण होता है। गहरे, संकीर्ण आवृत्ति अंतराल जिन्हें इको कैंसिलेशन द्वारा ठीक नहीं किया जा सकता है, प्रायः परिणामित होते हैं। कनेक्शन वार्ता के दौरान इनका पता लगाया जाता है और मैप किया जाता है।

यह भी देखें

• ऑडियो फीडबैक
• न्यूनतम माध्य वर्ग फ़िल्टर
• मिक्स - माइनस
• संकेत प्रतिबिंब
• वौइस्  इंजन

बाहरी संबंध

• "Echo cancellation". International Engineering Consortium. Archived from the original on 2007-03-08.
• "Echo basics tutorial". Ditech Networks. Archived from the original on 2011-07-10.
• "Q-Sys Acoustic Echo Cancellation" (PDF). QSC Audio Products. Retrieved 2016-07-28.