雙麥定向拾音束回音消除及遠(yuǎn)場(chǎng)拾音降噪模塊 A-68

A-68 是一款高性能的數(shù)字語音處理模塊，可以針對(duì)免提全雙工通話中的回音問題進(jìn)行消除（AEC），并具有優(yōu)異的環(huán)境噪音(ENC)壓制及人聲萃取功能，讓通話設(shè)備獲得更好的語音品質(zhì)。

A-68 模塊內(nèi)置專業(yè)聲學(xué)處理 DSP芯片，可以根據(jù)不同產(chǎn)品適配相應(yīng)的程序，配合針對(duì)性的算法參數(shù)，對(duì)全雙工通話產(chǎn)品的回音問題，及拾音記錄設(shè)備的環(huán)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(duì)應(yīng)有近距離，中距離，及遠(yuǎn)距離三種不同靈敏度程序。模塊具有高達(dá) 90dB的回音消除，以及高達(dá) 45dB的環(huán)境噪音壓制，整體功耗低于 25mA ，可以減少便攜移動(dòng)產(chǎn)品的功耗
負(fù)擔(dān)。模塊默認(rèn)輸出 2 路模擬信號(hào)和 I2S 數(shù)字音頻信號(hào)，當(dāng)部分產(chǎn)品模擬信號(hào)容易被射頻干擾時(shí)，可以選用 I2S 數(shù)字信號(hào)，可以完全避免干擾底噪問題。

模塊端口采用半孔焊盤的設(shè)計(jì)，體積小巧（長(zhǎng) 23.5mm,寬 19mm）。在已成型的產(chǎn)品中，可以通過轉(zhuǎn)接板快速接入；而在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，則可以按模塊尺寸圖，直接做焊盤形式焊接在系統(tǒng)板上，方便各類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)使用。
二， 應(yīng)用領(lǐng)域：
主要應(yīng)用各類音頻通話產(chǎn)品，安防監(jiān)控，樓宇通話，會(huì)議設(shè)備，遠(yuǎn)程報(bào)警等等。能方便快捷的與各類音頻拾取系統(tǒng)連接。
※ 智能小區(qū)，別墅門禁，智能家居通話對(duì)講系統(tǒng)。
※ 車載藍(lán)牙通話系統(tǒng)，車載語音識(shí)別智能設(shè)備。
※ 智能遠(yuǎn)程多媒體教育通話系統(tǒng)。
※ 呼叫報(bào)警系統(tǒng)，銀行客服通話系統(tǒng)。
※ 錄音筆，采訪記錄設(shè)備，攝像機(jī)，錄音機(jī)，監(jiān)控拾音設(shè)備。
※ IPC攝像頭設(shè)備，可視門鈴設(shè)備。
※ 筆記本產(chǎn)品，平板電腦，智能手機(jī)，對(duì)講機(jī)產(chǎn)品。
※ 停車場(chǎng)/公共場(chǎng)所的門卡，自助服務(wù)系統(tǒng)的通話對(duì)講。
※ 家用帶通話，監(jiān)護(hù)通話，老人小孩，寵物監(jiān)護(hù)儀等產(chǎn)品。
※ 智能語音控制，語音識(shí)別系統(tǒng)，及智能交互設(shè)備。
※ 監(jiān)獄/醫(yī)院呼叫服務(wù)通話系統(tǒng)。
※ 電梯、企業(yè)寫字樓、生產(chǎn)車間等廣播對(duì)講/監(jiān)聽系統(tǒng)。
※ 安防通話產(chǎn)品，會(huì)議通話設(shè)備。

模塊電氣性能指標(biāo)：
※ 輸入電壓：直流+4V～+6.5V ※ 工作電流：25mA
※ ADC 最大輸入信號(hào) 1Vrms,輸入阻抗 47 KΩ（此信號(hào)為模擬輸入信號(hào)或消回音參考信號(hào)）
※ 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(diào)范圍 0℃-180℃（默認(rèn)程序不開啟）
※ 麥克風(fēng)錄音拾取范圍:10cm-500cm.
※ 回音消除指標(biāo):85db
※ 可消除回音空間延遲時(shí)間:100mS ※ 最佳狀態(tài),有效降噪指標(biāo)：45dB-90dB ※ DSP 上電啟動(dòng)時(shí)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(duì)應(yīng)不同程序版本）
※ 工作溫度：-45 度～85 度 ※ 工作濕度:相對(duì)濕度小于 90%

設(shè)計(jì)應(yīng)用示意圖:
A-68模塊根據(jù)功能效果可以區(qū)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(jù)使用場(chǎng)景的要求，選用單麥克風(fēng)或雙麥克風(fēng)，單麥克風(fēng)可以針對(duì)穩(wěn)態(tài)噪音進(jìn)行壓制，而雙麥克風(fēng)可以設(shè)置為波束降噪方式，可以對(duì)非穩(wěn)態(tài)噪音進(jìn)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(hào)。

消回音模式下，除了具有純降噪模式的降噪功能外，同時(shí)設(shè)置了 17腳為 LINE IN參考輸入功能，可以把通話產(chǎn)品的功放部分的監(jiān)聽信號(hào)接入，從而可以消除通話過程中喇叭傳遞的聲學(xué)回音（默認(rèn) 17腳為參考信號(hào)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(fēng)的左右聲道各自從音頻輸出的左右聲道獨(dú)立輸出；此模式下，只具有單麥的非穩(wěn)態(tài)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?？梢詽M足部分產(chǎn)品需要記錄 2路獨(dú)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?qū)崿F(xiàn)，在選用時(shí)，請(qǐng)注意功能要求而適配。A-68的音頻輸出方式是模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)同時(shí)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(shù)字音頻 I2S信號(hào)輸出?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品的不同接口而選用。特別
是某些產(chǎn)品具有射頻電路，模擬信號(hào)的連接，容易出現(xiàn)射頻干擾問題，這時(shí)候，如果系統(tǒng)具

數(shù)字音頻 I2S接口，則可以采用純數(shù)字方式連接，完全避免干擾問題。

數(shù)字音頻 I2S的數(shù)據(jù)格式默認(rèn)設(shè)置為：采樣率 16K，位深 16bit，主模式，左對(duì)齊格式。

以下圖示為具體介紹每一種模式下的數(shù)字麥與模擬麥連接方式，常規(guī)情況下，推薦數(shù)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(fēng)，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(hào)幅度比較小，在成品設(shè)計(jì)時(shí)，最好增加一級(jí)放大電路。

A-68 的麥克風(fēng)拾音具有遠(yuǎn)場(chǎng)拾音功能，在開啟遠(yuǎn)場(chǎng)拾音功能后，標(biāo)準(zhǔn)配置條件下，拾音距離可以達(dá)到 3-5 米；如需更遠(yuǎn)距離，則可以換用更高靈敏度的麥克風(fēng)。
三種工作模式中都可以根據(jù)拾音距離的要求，開啟與關(guān)閉遠(yuǎn)場(chǎng)拾音功能。
模式一：純降噪模式（雙數(shù)字麥克風(fēng)接入）

模塊的 1,2,3,4 端口為數(shù)字麥克風(fēng)的接入腳位，數(shù)字麥克風(fēng)信號(hào)格式請(qǐng)選用 PDM 版本的麥克風(fēng)，或者選用本公司測(cè)試選用的數(shù)字麥克風(fēng)。
麥克風(fēng)的信號(hào)經(jīng)過 DSP 的降噪處理后,一路從模塊的 7,8,9,10 端口輸出 I2S 數(shù)字音頻信號(hào),另一路則從 13,14,15 端口輸出雙通道模擬音頻信號(hào)。輸出的音頻信號(hào)在常規(guī)降噪程序時(shí)，左右聲道聲音相同（默認(rèn)輸出右聲道麥克風(fēng)的聲
音）。在選用專門的立體聲降噪程序版本時(shí)，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(shù)字音頻格式，默認(rèn)程序設(shè)置為：主模式，采樣率 16K，采樣位深 16bit,左對(duì)齊格式。

數(shù)字麥克風(fēng)的選用常規(guī)選用-29dB，如果需要更遠(yuǎn)的拾音距離，可以選靈敏度更高的規(guī)格，數(shù)字麥克風(fēng)端口輸出工作時(shí)鐘為 1.024Mhz，工作電壓 3.3V。(數(shù)字麥克風(fēng)一般有 5個(gè)引腳,其中有一個(gè)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(fēng)接入）

模組的 17,18 腳為模擬信號(hào)輸入端口，在指定專用程序時(shí)，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(fēng)接入使用。模擬硅麥克風(fēng)的音頻信號(hào)進(jìn)入模組，經(jīng)過處理后，信號(hào)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(jīng)過 ADC 芯片，內(nèi)部增益比較小，模擬硅麥克風(fēng)選用時(shí)，可以盡量選用靈敏度比較高的規(guī)格，以盡量提高信噪比，也可以直接輸入已經(jīng)放大之后的音頻信號(hào)。

模式三：免提通話消回音加降噪模式（雙數(shù)字麥克風(fēng)輸入）

此模式是在雙麥降噪的基礎(chǔ)上，開啟免提通話消回音功能。把設(shè)備的喇叭監(jiān)聽信號(hào)連接到模塊端口的 16，17 腳，作為回音消除的參考信號(hào)取樣。消回音功能開啟的同時(shí)，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(shí)現(xiàn)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(hào)輸入時(shí)，需注意功放的功率大小，如果功率比較大 3-5W，甚至更大時(shí)，需要注意增加分壓電阻進(jìn)行信號(hào)衰減，以匹配輸入信號(hào)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(fēng)輸入）

此模式下是吧 LINE IN 的音頻端口分別作為模擬麥克風(fēng)輸入及消回音參考信號(hào)輸入使用，因此只能接入一個(gè)單麥克風(fēng)。單模擬硅麥克風(fēng)信號(hào)接入模塊端口 18 腳，此信號(hào)經(jīng)過降噪消回音處理，從 13,15 腳輸
出，而消回音的采樣信號(hào)，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(shù)字麥克風(fēng)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(wěn)態(tài)噪音功能。

模式五：雙聲道立體純降噪模式（雙數(shù)字麥克風(fēng)或雙模擬硅麥克風(fēng)輸入）

此模式下把左右麥克風(fēng)的聲音信號(hào)獨(dú)立從模塊端口 13，15 腳輸出，從而實(shí)現(xiàn)具有獨(dú)立信號(hào)的立體聲降噪功能。
以上 2 張圖片，分別是對(duì)應(yīng)數(shù)字麥克風(fēng)和模擬硅麥克風(fēng)的連接方式，雙麥克風(fēng)的左右聲道按默認(rèn)對(duì)應(yīng)輸出，并針對(duì)穩(wěn)態(tài)噪音進(jìn)行壓制?？梢杂迷谀承┚哂须p方通話，或需要記錄 2 個(gè)不同信道聲音的使用，比如監(jiān)獄探視設(shè)備，銀行或車站窗口通話記錄設(shè)備等等。

選用駐極體模擬電容麥克風(fēng)圖示（純降噪及消回音）

在某些情況下，由于結(jié)構(gòu)及元件選擇問題，必須采用駐極體電容麥克風(fēng)時(shí)，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(fēng)工作。
由于駐極體電容麥克風(fēng)輸出信號(hào)幅度比較小，在選擇麥克風(fēng)時(shí)最好選用超高靈敏度的規(guī)格，比如-30dB～-26dB；或者增加一級(jí)放大電路，電路設(shè)計(jì)放大 8-10 倍左右的增益，以滿足麥克風(fēng)音量的要求。
麥克風(fēng)電路可以在其他設(shè)計(jì)詳解參考評(píng)估。

雙麥克風(fēng)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(diǎn)，正前方藍(lán)色夾角區(qū)域內(nèi)的聲音會(huì)判斷為有效，保留；而 2 端之外黃色區(qū)域?yàn)槠帘螀^(qū)域。

這個(gè)拾音夾角功能，在除了可以壓制常規(guī)的穩(wěn)態(tài)有規(guī)律的噪音除外，還可以吧在藍(lán)色拾音束范圍外的非穩(wěn)態(tài)沒規(guī)律的噪音也完全壓制。

適合應(yīng)用的場(chǎng)景有，嘈雜的車間，車站，機(jī)場(chǎng)，站臺(tái)等環(huán)境噪音特別大，并且使用設(shè)備的操作者，可以固定在拾音角度說話使用。對(duì)所有拾音束外的有效降噪可以達(dá)到 80dB.

拾音束降噪的拾音角度可以根據(jù)使用要求設(shè)置，常規(guī)默認(rèn)設(shè)置為 60 度夾角。

A68 模組的 13,15 腳輸出的信號(hào)幅度比較小，不能驅(qū)動(dòng)耳機(jī)或者喇叭，常規(guī)是用在接入后端的 MIC IN 電路，如果需要用耳機(jī)或喇叭聽到麥克風(fēng)的聲音，則需要增加功放或者耳放電路。

審核編輯黃宇