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標題: 雙麥克風陣列拾音降噪消回音模塊A-68技術講解和性能測試 [打印本頁]

作者: 宏芯佳 時間: 2023-3-9 11:03
標題: 雙麥克風陣列拾音降噪消回音模塊A-68技術講解和性能測試
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雙麥定向拾音束降噪消回音模塊：A-68

一，產品概述：
   A-68 是一款高性能的數字語音處理模塊，可以針對免提全雙工通話中的回音問題進行消除（AEC），并具有優異的環境噪音(ENC)壓制及人聲萃取功能，讓通話設備獲得更好的語音品質。

   A-68 模塊內置專業聲學處理 DSP芯片，可以根據不同產品適配相應的程序，配合針對性的算法參數，對全雙工通話產品的回音問題，及拾音記錄設備的環境噪音問題，得到很完善的解決。

   模塊支持多種工作模式，主要分為回音消除功能模式及拾音降噪功能模式。兩種功能模式又分別對應有近距離，中距離，及遠距離三種不同靈敏度程序。模塊具有高達 90dB的回音消除，以及高達 45dB的環境噪音壓制，整體功耗低于 25mA ，可以減少便攜移動產品的功耗
負擔。模塊默認輸出 2 路模擬信號和 I2S 數字音頻信號，當部分產品模擬信號容易被射頻干擾時，可以選用 I2S 數字信號，可以完全避免干擾底噪問題。

   模塊端口采用半孔焊盤的設計，體積小巧（長 23.5mm,寬 19mm）。在已成型的產品中，可以通過轉接板快速接入；而在新產品設計時，則可以按模塊尺寸圖，直接做焊盤形式焊接在系統板上，方便各類產品的設計生產使用。
二，應用領域：
   主要應用各類音頻通話產品，安防監控，樓宇通話，會議設備，遠程報警等等。能方便快捷的與各類音頻拾取系統連接。
※ 智能小區，別墅門禁，智能家居通話對講系統。
※ 車載藍牙通話系統，車載語音識別智能設備。
※ 智能遠程多媒體教育通話系統。
※ 呼叫報警系統，銀行客服通話系統。
※ 錄音筆，采訪記錄設備，攝像機，錄音機，監控拾音設備。
※ IPC攝像頭設備，可視門鈴設備。
※ 筆記本產品，平板電腦，智能手機，對講機產品。
※ 停車場/公共場所的門卡，自助服務系統的通話對講。
※ 家用帶通話，監護通話，老人小孩，寵物監護儀等產品。
※ 智能語音控制，語音識別系統，及智能交互設備。
※ 監獄/醫院呼叫服務通話系統。
※ 電梯、企業寫字樓、生產車間等廣播對講/監聽系統。
※ 安防通話產品，會議通話設備。

   模塊電氣性能指標：
※ 輸入電壓：直流+4V～+6.5V ※ 工作電流：25mA
※ ADC 最大輸入信號 1Vrms,輸入阻抗 47 KΩ（此信號為模擬輸入信號或消回音參考信號）
※ DAC 最差輸出 3.3Vrms，輸出阻抗 10KΩ，左右聲道分離度 105dB。
※ 雙麥降噪模式拾音夾角可調范圍 0℃-180℃（默認程序不開啟）
※ 麥克風錄音拾取范圍:10cm-500cm.
※ 回音消除指標:85db
※ 可消除回音空間延遲時間:100mS ※ 最佳狀態,有效降噪指標：45dB-90dB ※ DSP 上電啟動時間 15 mS
※ 工作模式分為純降噪模式和消回音+降噪模式（2 種功能需對應不同程序版本）
※ 工作溫度：-45 度～85 度 ※ 工作濕度:相對濕度小于 90%

設計應用示意圖:
   A-68模塊根據功能效果可以區分為三種系列模式，即純降噪模式、消回音模式、雙聲道立體聲降噪模式。

   純降噪模式下，可以根據使用場景的要求，選用單麥克風或雙麥克風，單麥克風可以針對穩態噪音進行壓制，而雙麥克風可以設置為波束降噪方式，可以對非穩態噪音進行壓制。降噪輸出之后的音頻為單聲道，即 13與 15腳輸出相同的音頻信號。

   消回音模式下，除了具有純降噪模式的降噪功能外，同時設置了 17腳為 LINE IN參考輸入功能，可以把通話產品的功放部分的監聽信號接入，從而可以消除通話過程中喇叭傳遞的聲學回音（默認 17腳為參考信號輸入端，改用 18腳則需更改程序）。

   雙聲道立體聲降噪模式下，即雙麥克風的左右聲道各自從音頻輸出的左右聲道獨立輸出；此模式下，只具有單麥的非穩態降噪功能，而不能開啟波束降噪功能，并且也不能開啟通話消回音功能。可以滿足部分產品需要記錄 2路獨立的音頻，并需要降噪效果。

   以上三種模式中，需要更換不同程序實現，在選用時，請注意功能要求而適配。A-68的音頻輸出方式是模擬信號與數字信號同時輸出。即 13,14,15端口引腳為模擬音頻輸出，7,8,9,10端口引腳為數字音頻 I2S信號輸出。可以根據產品的不同接口而選用。特別
是某些產品具有射頻電路，模擬信號的連接，容易出現射頻干擾問題，這時候，如果系統具

   數字音頻 I2S接口，則可以采用純數字方式連接，完全避免干擾問題。

   數字音頻 I2S的數據格式默認設置為：采樣率 16K，位深 16bit，主模式，左對齊格式。

   以下圖示為具體介紹每一種模式下的數字麥與模擬麥連接方式，常規情況下，推薦數字硅麥或者模擬硅麥的搭配；如果需要接入駐極體電容麥克風，則需要額外增加偏置電阻，才
能工作（后頁有圖示），由于駐極體電容麥信號幅度比較小，在成品設計時，最好增加一級放大電路。

   A-68 的麥克風拾音具有遠場拾音功能，在開啟遠場拾音功能后，標準配置條件下，拾音距離可以達到 3-5 米；如需更遠距離，則可以換用更高靈敏度的麥克風。
   三種工作模式中都可以根據拾音距離的要求，開啟與關閉遠場拾音功能。

模式一：純降噪模式（雙數字麥克風接入）

模塊的 1,2,3,4 端口為數字麥克風的接入腳位，數字麥克風信號格式請選用 PDM 版本的麥克風，或者選用本公司測試選用的數字麥克風。
麥克風的信號經過 DSP 的降噪處理后,一路從模塊的 7,8,9,10 端口輸出 I2S 數字音頻信號,另一路則從 13,14,15 端口輸出雙通道模擬音頻信號。輸出的音頻信號在常規降噪程序時，左右聲道聲音相同（默認輸出右聲道麥克風的聲
音）。在選用專門的立體聲降噪程序版本時，則可以輸出左右立體聲音頻（立體聲模式下，波束降噪功能無效）。
I2S 數字音頻格式，默認程序設置為：主模式，采樣率 16K，采樣位深 16bit,左對齊格式。

數字麥克風的選用常規選用-29dB，如果需要更遠的拾音距離，可以選靈敏度更高的規格，數字麥克風端口輸出工作時鐘為 1.024Mhz，工作電壓 3.3V。(數字麥克風一般有 5個引腳,其中有一個左右聲道選擇腳,必須接地或者接電源,不能懸空。)

模式二：純降噪模式（雙模擬硅麥克風接入）

模組的 17,18 腳為模擬信號輸入端口，在指定專用程序時，可以用來作為模擬麥克的輸入端口使用，配合 16，19 腳的電源端口，可以直接把模擬硅麥克風接入使用。模擬硅麥克風的音頻信號進入模組，經過處理后，信號輸出方式及功能與模式一完全
相同功能。
由于模擬端口輸入先經過 ADC 芯片，內部增益比較小，模擬硅麥克風選用時，可以盡量選用靈敏度比較高的規格，以盡量提高信噪比，也可以直接輸入已經放大之后的音頻信號。

模式三：免提通話消回音加降噪模式（雙數字麥克風輸入）

   此模式是在雙麥降噪的基礎上，開啟免提通話消回音功能。把設備的喇叭監聽信號連接到模塊端口的 16，17 腳，作為回音消除的參考信號取樣。消回音功能開啟的同時，單麥或雙麥的降噪性能不變，特別是在雙麥夾角波束降噪的
輔助之下，可以實現更大的喇叭音量播放，并保持通話回音消除完全，且保證良好的全雙工效果。
      模塊 16,17 腳的參考信號輸入時，需注意功放的功率大小，如果功率比較大 3-5W，甚至更大時，需要注意增加分壓電阻進行信號衰減，以匹配輸入信號不失真。

模式四：免提通話消回音加降噪模式（單模擬硅麥克風輸入）

      此模式下是吧 LINE IN 的音頻端口分別作為模擬麥克風輸入及消回音參考信號輸入使用，因此只能接入一個單麥克風。單模擬硅麥克風信號接入模塊端口 18 腳，此信號經過降噪消回音處理，從 13,15 腳輸
出，而消回音的采樣信號，還是保持不變從 17 腳接入。
   此模式，是為了方便部分客戶沒有數字麥克風的情況下選用。除了沒有雙麥降噪及波束成型功能，其他消回音效果及全雙工效果保持不變，并保持單麥降穩態噪音功能。

模式五：雙聲道立體純降噪模式（雙數字麥克風或雙模擬硅麥克風輸入）

此模式下把左右麥克風的聲音信號獨立從模塊端口 13，15 腳輸出，從而實現具有獨立信號的立體聲降噪功能。
以上 2 張圖片，分別是對應數字麥克風和模擬硅麥克風的連接方式，雙麥克風的左右聲道按默認對應輸出，并針對穩態噪音進行壓制。可以用在某些具有雙方通話，或需要記錄 2 個不同信道聲音的使用，比如監獄探視設備，銀行或車站窗口通話記錄設備等等。

選用駐極體模擬電容麥克風圖示（純降噪及消回音）

   在某些情況下，由于結構及元件選擇問題，必須采用駐極體電容麥克風時，可以按上圖方式，在模塊外圍增加偏置偏置電阻的方式讓模擬駐極體電容麥克風工作。
   由于駐極體電容麥克風輸出信號幅度比較小，在選擇麥克風時最好選用超高靈敏度的規格，比如-30dB～-26dB；或者增加一級放大電路，電路設計放大 8-10 倍左右的增益，以滿足麥克風音量的要求。
麥克風電路可以在其他設計詳解參考評估。

   雙麥克風的擺放在同一平面，距離最小為 3cm,最大為 16cm。夾角拾音束的拾音范圍如下圖所示

   拾音有效范圍如上圖，在 MIC0 和 MIC1 的中間位置為原點，正前方藍色夾角區域內的聲音會判斷為有效，保留；而 2 端之外黃色區域為屏蔽區域。

   這個拾音夾角功能，在除了可以壓制常規的穩態有規律的噪音除外，還可以吧在藍色拾音束范圍外的非穩態沒規律的噪音也完全壓制。

   適合應用的場景有，嘈雜的車間，車站，機場，站臺等環境噪音特別大，并且使用設備的操作者，可以固定在拾音角度說話使用。對所有拾音束外的有效降噪可以達到 80dB.

   拾音束降噪的拾音角度可以根據使用要求設置，常規默認設置為 60 度夾角。

   A68 模組的 13,15 腳輸出的信號幅度比較小，不能驅動耳機或者喇叭，常規是用在接入后端的 MIC IN 電路，如果需要用耳機或喇叭聽到麥克風的聲音，則需要增加功放或者耳放電路。

更詳細的設計指導說明，請向代理工程人員索取和咨詢。QQ:17306290 TEL:15679460636 楊

3雙數字麥.png (198.99 KB)

雙麥陣列降噪消回模塊A-68音頻測試效果.zip

2.65 MB, 下載積分: 積分 -1

作者: ranqiguo 時間: 2023-5-26 15:30

作者: wq0535 時間: 2023-6-1 10:39
謝謝分享。

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