双麦定向拾音束回音消除及远场拾音降噪模块 A-68

发布时间:2023-2-3 09:10    发布者:宏芯佳
关键词: 双麦降噪 , 定向拾音束 , 免提通话消回音 , 远场拾音 , 安防门禁对讲


A-68 是一款高性能的数字语音处理模块,可以针对免提全双工通话中的回音问题进行消
除(AEC),并具有优异的环境噪音(ENC)压制及人声萃取功能,让通话设备获得更好的语音
品质。
A-68 模块内置专业声学处理 DSP芯片,可以根据不同产品适配相应的程序,配合针对性
的算法参数,对全双工通话产品的回音问题,及拾音记录设备的环境噪音问题,得到很完善
的解决。
模块支持多种工作模式,主要分为回音消除功能模式及拾音降噪功能模式。两种功能模
式又分别对应有近距离,中距离,及远距离三种不同灵敏度程序。模块具有高达 90dB的回音
消除,以及高达 45dB的环境噪音压制,整体功耗低于 25mA ,可以减少便携移动产品的功耗
负担。
模块默认输出 2 路模拟信号和 I2S 数字音频信号,当部分产品模拟信号容易被射频干扰
时,可以选用 I2S 数字信号,可以完全避免干扰底噪问题。
模块端口采用半孔焊盘的设计,体积小巧(长 23.5mm,宽 19mm)。在已成型的产品中,
可以通过转接板快速接入;而在新产品设计时,则可以按模块尺寸图,直接做焊盘形式焊接
在系统板上,方便各类产品的设计生产使用。
二, 应用领域:
主要应用各类音频通话产品,安防监控,楼宇通话,会议设备,远程报警等等。能方便快
捷的与各类音频拾取系统连接。
※ 智能小区,别墅门禁,智能家居通话对讲系统。
※ 车载蓝牙通话系统,车载语音识别智能设备。
※ 智能远程多媒体教育通话系统。
※ 呼叫报警系统,银行客服通话系统。
※ 录音笔,采访记录设备,摄像机,录音机,监控拾音设备。
※ IPC摄像头设备,可视门铃设备。
※ 笔记本产品,平板电脑,智能手机,对讲机产品。
※ 停车场/公共场所的门卡,自助服务系统的通话对讲。
※ 家用带通话,监护通话,老人小孩,宠物监护仪等产品。
※ 智能语音控制,语音识别系统,及智能交互设备。
※ 监狱/医院呼叫服务通话系统。
※ 电梯、企业写字楼、生产车间等广播对讲/监听系统。
※ 安防通话产品,会议通话设备。



模块电气性能指标:
※ 输入电压:直流+4V~+6.5V ※ 工作电流:25mA
ADC 最大输入信号 1Vrms,输入阻抗 47 KΩ(此信号为模拟输入信号或消回音参考信号)
DAC 最差输出 3.3Vrms,输出阻抗 10KΩ,左右声道分离度 105dB。
※ 双麦降噪模式拾音夹角可调范围 0℃-180℃(默认程序不开启)
※ 麦克风录音拾取范围:10cm-500cm.
※ 回音消除指标:85db
※ 可消除回音空间延迟时间:100mS ※ 最佳状态,有效降噪指标:45dB-90dB ※ DSP 上电启动时间 15 mS
※ 工作模式分为纯降噪模式和消回音+降噪模式(2 种功能需对应不同程序版本)
※ 工作温度:-45 度~85 度 ※ 工作湿度:相对湿度小于 90%



设计应用示意图:
A-68模块根据功能效果可以区分为三种系列模式,即纯降噪模式、消回音模式、双声道立
体声降噪模式。
纯降噪模式下,可以根据使用场景的要求,选用单麦克风或双麦克风,单麦克风可以针对
稳态噪音进行压制,而双麦克风可以设置为波束降噪方式,可以对非稳态噪音进行压制。降
噪输出之后的音频为单声道,即 13与 15脚输出相同的音频信号。
消回音模式下,除了具有纯降噪模式的降噪功能外,同时设置了 17脚为 LINE IN参考输
入功能,可以把通话产品的功放部分的监听信号接入,从而可以消除通话过程中喇叭传递的
声学回音(默认 17脚为参考信号输入端,改用 18脚则需更改程序)。
双声道立体声降噪模式下,即双麦克风的左右声道各自从音频输出的左右声道独立输出;
此模式下,只具有单麦的非稳态降噪功能,而不能开启波束降噪功能,并且也不能开启通话
消回音功能。可以满足部分产品需要记录 2路独立的音频,并需要降噪效果。
以上三种模式中,需要更换不同程序实现,在选用时,请注意功能要求而适配。
A-68的音频输出方式是模拟信号与数字信号同时输出。即 13,14,15端口引脚为模拟音频
输出,7,8,9,10端口引脚为数字音频 I2S信号输出。可以根据产品的不同接口而选用。特别
是某些产品具有射频电路,模拟信号的连接,容易出现射频干扰问题,这时候,如果系统具
数字音频 I2S接口,则可以采用纯数字方式连接,完全避免干扰问题。
数字音频 I2S的数据格式默认设置为:采样率 16K,位深 16bit,主模式,左对齐格式。
以下图示为具体介绍每一种模式下的数字麦与模拟麦连接方式,常规情况下,推荐数字
硅麦或者模拟硅麦的搭配;如果需要接入驻极体电容麦克风,则需要额外增加偏置电阻,才
能工作(后页有图示),由于驻极体电容麦信号幅度比较小,在成品设计时,最好增加一级
放大电路。
A-68 的麦克风拾音具有远场拾音功能,在开启远场拾音功能后,标准配置条件下,拾音
距离可以达到 3-5 米;如需更远距离,则可以换用更高灵敏度的麦克风。
三种工作模式中都可以根据拾音距离的要求,开启与关闭远场拾音功能。




模式一:纯降噪模式(双数字麦克风接入)

纯降噪模式.png
模块的 1,2,3,4 端口为数字麦克风的接入脚位,数字麦克风信号格式请选用 PDM 版本
的麦克风,或者选用本公司测试选用的数字麦克风。
麦克风的信号经过 DSP 的降噪处理后,一路从模块的 7,8,9,10 端口输出 I2S 数字音频信
号,另一路则从 13,14,15 端口输出双通道模拟音频信号。
输出的音频信号在常规降噪程序时,左右声道声音相同(默认输出右声道麦克风的声
音)。在选用专门的立体声降噪程序版本时,则可以输出左右立体声音频(立体声模式下,
波束降噪功能无效)。
I2S 数字音频格式,默认程序设置为:主模式,采样率 16K,采样位深 16bit,左对齐格
式。
数字麦克风的选用常规选用-29dB,如果需要更远的拾音距离,可以选灵敏度更高的
规格,数字麦克风端口输出工作时钟为 1.024Mhz,工作电压 3.3V。(数字麦克风一般有 5
个引脚,其中有一个左右声道选择脚,必须接地或者接电源,不能悬空。)


模式二:纯降噪模式(双模拟硅麦克风接入)

纯降噪双硅麦.png

模组的 17,18 脚为模拟信号输入端口,在指定专用程序时,可以用来作为模拟麦克的
输入端口使用,配合 16,19 脚的电源端口,可以直接把模拟硅麦克风接入使用。
模拟硅麦克风的音频信号进入模组,经过处理后,信号输出方式及功能与模式一完全
相同功能。
由于模拟端口输入先经过 ADC 芯片,内部增益比较小,模拟硅麦克风选用时,可以
尽量选用灵敏度比较高的规格,以尽量提高信噪比,也可以直接输入已经放大之后的音频
信号。



模式三:免提通话消回音加降噪模式(双数字麦克风输入)
双数字麦.png
此模式是在双麦降噪的基础上,开启免提通话消回音功能。把设备的喇叭监听信号连
接到模块端口的 16,17 脚,作为回音消除的参考信号取样。
消回音功能开启的同时,单麦或双麦的降噪性能不变,特别是在双麦夹角波束降噪的
辅助之下,可以实现更大的喇叭音量播放,并保持通话回音消除完全,且保证良好的全双
工效果。
模块 16,17 脚的参考信号输入时,需注意功放的功率大小,如果功率比较大 3-5W,甚
至更大时,需要注意增加分压电阻进行信号衰减,以匹配输入信号不失真。



模式四:免提通话消回音加降噪模式(单模拟硅麦克风输入)
免提通话.png
此模式下是吧 LINE IN 的音频端口分别作为模拟麦克风输入及消回音参考信号输入使
用,因此只能接入一个单麦克风。
单模拟硅麦克风信号接入模块端口 18 脚,此信号经过降噪消回音处理,从 13,15 脚输
出,而消回音的采样信号,还是保持不变从 17 脚接入。
此模式,是为了方便部分客户没有数字麦克风的情况下选用。除了没有双麦降噪及波
束成型功能,其他消回音效果及全双工效果保持不变,并保持单麦降稳态噪音功能。



模式五:双声道立体纯降噪模式(双数字麦克风或双模拟硅麦克风输入)

双声道立体声.jpg
此模式下把左右麦克风的声音信号独立从模块端口 13,15 脚输出,从而实现具有独立信号
的立体声降噪功能。
以上 2 张图片,分别是对应数字麦克风和模拟硅麦克风的连接方式,双麦克风的左右声道
按默认对应输出,并针对稳态噪音进行压制。可以用在某些具有双方通话,或需要记录 2 个不
同信道声音的使用,比如监狱探视设备,银行或车站窗口通话记录设备等等。


选用驻极体模拟电容麦克风图示(纯降噪及消回音)
驻极体电容麦.jpg

在某些情况下,由于结构及元件选择问题,必须采用驻极体电容麦克风时,可以按上图
方式,在模块外围增加偏置偏置电阻的方式让模拟驻极体电容麦克风工作。
由于驻极体电容麦克风输出信号幅度比较小,在选择麦克风时最好选用超高灵敏度的
规格,比如-30dB~-26dB;或者增加一级放大电路,电路设计放大 8-10 倍左右的增益,以满
足麦克风音量的要求。
麦克风电路可以在其他设计详解参考评估。



双麦克风的摆放在同一平面,距离最小为 3cm,最大为 16cm。
夹角拾音束的拾音范围如下图所示

拾音束夹角.jpg


拾音有效范围如上图,在 MIC0 和 MIC1 的中间位置为原点,正前方蓝色夹角区域内
的声音会判断为有效,保留;而 2 端之外黄色区域为屏蔽区域。
这个拾音夹角功能,在除了可以压制常规的稳态有规律的噪音除外,还可以吧在蓝色
拾音束范围外的非稳态没规律的噪音也完全压制。
适合应用的场景有,嘈杂的车间,车站,机场,站台等环境噪音特别大,并且使用设
备的操作者,可以固定在拾音角度说话使用。对所有拾音束外的有效降噪可以达到 80dB.
拾音束降噪的拾音角度可以根据使用要求设置,常规默认设置为 60 度夹角。
7, A68 模组的 13,15 脚输出的信号幅度比较小,不能驱动耳机或者喇叭,常规是用在接
入后端的 MIC IN 电路,如果需要用耳机或喇叭听到麦克风的声音,则需要增加功放或者
耳放电路。

更详细的设计指导说明,请向代理工程人员索取和咨询。QQ:17306290 TEL:15679460636 杨

双麦阵列降噪消回模块A-68音频测试效果.zip

2.65 MB, 下载积分: 积分 -1

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wang_000 发表于 2023-4-6 14:25:11
好产品
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