
在线上会议或者游戏中,你是不是经常会遇到背景里突然传来刺耳的键盘声、邻居的装修噪音,或者家人说话的声音?这些噪音不仅干扰了你自己的沟通,也影响了对方的收听体验。为了解决这个痛点,实时音视频技术领域引入了人工智能力量,让降噪迈入了一个全新的智能时代。那么,这些实时通信系统背后的源代码,究竟是如何巧妙地利用AI来实现精准降噪的呢?这背后是一场从传统信号处理到深度学习模型的精彩演进。
在AI技术大放异彩之前,实时通信中的降噪主要依赖于经典的数字信号处理方法。这些方法就像是给声音信号安装了一个个“过滤器”。
最常见的方法包括谱减法和维纳滤波法。谱减法的思路很简单:先采集一段只有背景噪音的音频,计算出噪音的“声纹指纹”(即频谱),然后在通话过程中,假设噪音是稳定的,从总的声音信号中减去这个噪音指纹。维纳滤波则更进了一步,它试图在均方误差最小的意义下,找出最接近原始纯净信号的估计值。这些方法在应对一些平稳的、持续的背景噪音(如空调声、风扇声)时,效果尚可。
然而,传统方法的局限性也非常明显。它们很难有效处理非平稳噪音,比如突如其来的键盘敲击声、杯碟碰撞声、或多人同时说话的背景音。因为这些噪音变化快、突发性强,传统的“静态过滤器”很难实时准确地将其与有效人声分离开。此外,过于激进的降噪往往会导致人声音质受损,出现“机器人音”或吞字现象,这就是所谓的“语音失真”。正是这些痛点,催生了对更智能解决方案的需求,AI降噪技术应运而生。
AI降噪的核心思想,不再是简单地设计一个固定的滤波器,而是“教导”计算机学会区分什么是噪音,什么是人声。这就像一个经验丰富的录音师,能瞬间辨别出哪些声音是需要保留的,哪些是需要剔除的。

这个过程依赖于深度学习模型,特别是循环神经网络和卷积神经网络。实现方式主要有两种主流路线:一种是直接在频域进行操作,模型接收带噪语音的频谱图(一种声音的“图像”),其任务是生成一个语音存在概率掩码。这个掩码就像一个智能开关矩阵,对于频谱图中的每一个频率点,模型都会判断“这个点是人声的概率有多大?”概率高的点就保留甚至增强,概率低的点(被判定为噪音)就大幅衰减。另一种方法则是在时域端到端地进行处理,模型直接输入原始的、未经处理的波形数据,输出就是已经处理好的纯净语音波形。这种方法避免了频域转换可能带来的信息损失,但对模型和算力的要求更高。
无论是频域还是时域方法,其成功的关键在于高质量的训练数据
拥有了强大的算法模型,下一步就是如何在rtc场景苛刻的实时性和低资源消耗要求下,让模型高效地跑起来。这无疑是工程实践中最具挑战性的一环。 为了实现极致的低延迟,rtc源码中的AI降噪模块必须进行深度的优化。首先,模型本身需要轻量化。研究人员会使用模型剪枝、量化等技术,在尽可能保持模型性能的前提下,大幅减少其参数量和计算量。一个庞大的、效果极佳的模型如果不能在几十毫秒内完成处理,对rtc来说就是无用的。其次,在代码层面,会大量运用硬件加速技术,例如利用移动设备上的NEON指令集(ARM架构)或桌面端的SSE/AVX指令集(x86架构)进行并行计算,更理想的是调用专门的神经网络处理器或GPU进行计算,将CPU资源留给其他音视频处理任务。 此外,rtc源码还需要具备强大的自适应能力。真实的网络环境复杂多变,设备性能也参差不齐。因此,优秀的AI降噪实现通常会包含一个智能的控制逻辑。例如,当检测到当前设备计算资源紧张或网络带宽不足时,可能会动态切换到计算量更小的传统降噪模式,或者降低AI模型的复杂度,以保证通话的流畅性,实现效果与资源消耗的最佳平衡。 我们如何判断一个AI降噪功能是优秀还是平庸呢?不能只靠“听起来感觉不错”,需要有客观的、可量化的评估体系。这个体系通常包含客观指标和主观听感两个维度。 客观指标就像是考试的分数,它们通过数学公式计算得出,主要包括: 然而,客观指标并非万能。有时指标分数很高,但人耳听感却并不自然。因此,主观听感测试至关重要。业内普遍采用平均意见得分法,邀请一群测试者在标准环境下对处理后的语音进行盲听打分。评分标准通常如下表所示: 一个成功的AI降噪方案,必须在客观指标和主观听感上都取得高分,真正做到既“降得干净”,又“保得真实”。 尽管AI降噪已经取得了令人瞩目的成就,但前方仍有不少挑战等待攻克。技术的进步正是在解决一个个难题中不断向前推进的。 当前面临的挑战主要包括:首先是极端噪音环境下的稳定性。例如,在嘈杂的集市或轰鸣的工厂车间,人声几乎被淹没,AI模型也可能“失灵”。其次是双讲问题,即当两个人同时说话时,如何在不“误杀”另一方语音的前提下,有效抑制背景噪音,这是一个非常棘手的难题。最后是计算效率与效果的永恒平衡,如何在更低端的入门级设备上实现高质量的AI降噪,让这项技术真正普惠所有用户,是行业持续努力的方向。 展望未来,AI降噪技术将持续向更智能、更个性化的方向发展。研究者们正在探索个性化语音模型,通过少量样本学习特定用户的发声特点,从而实现更精准的降噪和音质保持。另一方面,多模态融合也是一个有趣的方向,例如结合摄像头捕捉的唇动信息来辅助音频降噪,提升在极端环境下的鲁棒性。同时,自监督学习等新兴AI范式有望减少对海量标注数据的依赖,让模型能够从无标签的音频数据中自行学习声音的本质特征,从而更好地泛化到未知的噪音环境中。 综上所述,rtc源码中AI降噪功能的实现,是一项融合了深度学习、信号处理和高性能计算技术的复杂系统工程。它经历了从传统方法到智能算法的范式转变,通过在频域或时域构建深度网络模型,并经过海量数据的训练和极致的工程优化,最终实现了在严苛的实时约束下,智能区分并抑制噪音,保留清晰人声的目标。尽管在双讲处理、极端环境等方面仍面临挑战,但随着个性化模型、多模态融合等技术的不断发展,未来的AI降噪必将变得更加智能、高效和自然,进一步消除沟通的距离感,让实时音视频通信体验如面对面交谈般清晰流畅。四、衡量AI降噪效果的指标

分数
质量等级
描述
5
优
语音非常清晰、自然,完全无噪音,听起来很舒适
4
良
语音清晰,有轻微噪音或失真,但不影响沟通
3
中
语音可懂,但噪音或失真较明显,需要费力倾听
2
差
语音难懂,噪音或失真严重,沟通困难
1
劣
完全无法接受
五、面临的挑战与未来方向
