语音通讯系统中的消噪,消回音技术-富迪FMXX系列消噪芯片介绍

语音通讯系统中的消噪，消回音技术-富迪FMXX系列消噪芯片介绍美国fortemedia富迪的专业语音消噪芯片。富迪的专业消噪芯片在全球一直处于领先地位，优异的性价比是众多产品设计公司及生产企业的明智选择。富迪最开始是从回声消除做起。逐步转入噪声压制研究。富迪消回音产品功能：一，回声消除（AEC）在便携式语音通讯产品中，由于产品体积小，话筒和喇叭的位置靠的很近，（例如：手机在免提通话（HANDFREE）时）回声干扰是一个比较突出的问题。这里需要区分的另一种类似回声的表现形式，即卡拉OK，或歌厅中，唱歌时，话筒靠近喇叭时产生噪声，那不属于回声，正确讲是属于自激啸叫（声反馈），即本身的话筒声音到喇叭时，喇叭把声音又传回话筒，再循环引起。如果是象这种产品的应用，则只能是考虑用声音萃取技术，把喇叭过来的声音进行压制，而达到目的。二，噪声压制（NS--NOISESNPPRESION）由于噪声内也包含语音，所以只能用压制的方式，而不是消除（习惯称作消噪，消回音），把语音之外的噪声减小。按噪声的不同总的了分类为：A：稳态噪声。即有规律的声音。如持续的风声，马达声，电机运转声。一般来说这类噪声固定压制20DB，如压制太多，则人声也会被损害。相比之下，这类噪声处理很多公司可以做，也比较容易处理。B：非稳态噪声。无规律，不可预测突发的声音，如人声，机器声，嘈杂声，这类噪声的处理也是富迪的特色之处。富迪定义这个技术的名称为：语音萃取（正式推广的用词）。之前一直是采用拾音束来宣传形容，但在其他品牌非议和攻击下容易做为一个缺点来定位，所以，正式宣传不采用拾音束的词句来形容。但这项处理技术在免提状态下是无效的，也不可实现，只有用在个人通讯方式才有作用，即类似手机贴在嘴边打那种形式。由于个人通讯方式也会存在不同的操作，如手机拿持的方式，和手机与使用者的位置，会产生效果上的差异和误解，所以富迪在产品新一代处理方式中有补充这个问题的地方，即在语音萃取方式上再加上自自适应处理，处理效果随噪声级别的增加而不同萃取方式。接着讲述非稳态噪声压制的实现是如何设计的。一般来说在噪声中要把需要的语音取出来，需要多个话筒的配合，以实现对多方位声音的详细拾取，并加以辨别，这就是阵列麦克风技术，两个甚至更多的麦克风组成的一个阵列。而富迪的设计是采用两个MIC，所以也就简称为小型阵列麦克风（SAM）。他的设计在这里的设计中麦克风类似产品的耳朵，麦克风的位置和数量都对产品的效果有决定性的作用。富迪的技术也就是萃取主MIC位置旁边的声音，也就是需要传送给另一方通话人的声音。手机也即成为最需要此技术的产品之一，而PC/笔记本由于本身的处理能力非常高，所以是采用另一种方式来达到类似效果，即用数字MIC加软件计算来实现。接着也就说一下普通MIC和数字MIC的区别应用电容式驻极体MIC，即普通模拟MIC，由于内部有共振膜，所以焊接的温度要严格把控。还有一个缺点就是输出信号是模拟信号，容易被干扰和产生噪音。新一代的常规数字MIC则是在普通MIC中再加入一个模数转换芯片，从而直接从MIC输出数字信号。数字MIC的优点是不受干扰，拾取语音效果好，缺点在目前来说主要还是价格偏高。介绍数字MIC的原因是由于在富迪新一代的语音处理芯片FM34中，由于IC工艺制程的先进，和处理效果的更高要求，已经从之前的模拟信号接口，全面转变为数字接口，所以在推广FM34的新产品中，必须要求客户配套采用数字MIC，如想保持采用普通MIC的话，则需在FM34前一级加上另一颗处理芯片FL124。PDM优点是可以把两个数字MIC并联使用，优化线路。按功能效果划分，在国内另有一英国的品牌，他们技术被称为听力分析技术，但由于功耗大（为70MW，富迪为20MW），价格高，而且还有个缺点就是引脚多，所以综合各方面因素，已经退出中国市场。富迪经过多年的推广，国内品牌已采用的有长虹，联想，都固定有几百K/月，而宇龙也在新系列手机大量采用。另外要知道一点的是手机的处理芯片内部也是具备部分消回声和噪声压制功能，但只能说参数要求不高时，是没问题的，比如消回声只要协调好喇叭和话筒的反馈量，而常规稳态噪声能压制10DB左右，所以专业性的参数要求，还必须加入类似富迪这样的处理芯片。另外富迪在早期的应用设计中，为了更好的扩展芯片的功能效果，做到准确的定向和定范围的拾取语音及形成语音束，采用在双麦阵列中，把其中一个麦克风指定为选用指向性麦克风。指向性麦克风通过配合相应声学构造可以让麦克风拾取指定方向的语音信号，但该MIC有比较多的缺点，即对产品结构设计有要求，密闭性也要好，还必须保证在生产组装过程中严格按流程操作，而且该MIC还不能抗风，在有风的情况下，工作会受干扰，综合考虑下，在国内的生产环境下，暂不推这中应用方式，只主推使用普通MIC的设计。当前可选的芯片型号以及性能参考：FM2018压噪，消回音有QFN48,csp22封装。FM1188压噪，消回音，全双工，支持模拟信号接口，数字信号接口PCM16K采样输入输出。LQFP48封装FM1288压噪，消回音，全双工，支持模拟和数字，数字支持IIS/PCM （不支持非稳态噪音消除）LQFP48封装FM23压噪，消回音，全双工，体积小，模拟输入输出 WLCSP20封装FM34压噪，消回音，全双工，数字麦克风，数字输入输出+模拟LINE_OUT（差分）体积小 QFN32CSP25封装FM36压噪，消回音，全双工数字麦克风，数字输入输出， 体积小，军工级QFN32CSP25封装应用领域： 手持（手机）免提系统视频会议系统免提车载通话产品VOIP，网络电话产品电脑周边类，USB电话笔记本，平板电脑处理后的声音信号喇叭的部分声音退回麦克风，产生回音富迪消回音芯片工作过程示意图（带通话功能的蓝牙音箱）蓝牙接收到的声音信号消回音参—考J稳态噪本机通处理后的声音信号喇叭的部分声音退回麦克风，产生回音富迪消回音芯片工作过程示意图（带通话功能的蓝牙音箱）蓝牙接收到的声音信号消回音参—考J稳态噪本机通忘入声非稳态噪音应用处理器回音的产生：语音通话时，接收到的的语音信号，经过功放放大，由喇叭发出声音。喇叭出来的声音，有一部分又返回到麦克风，对方听到的是一个类似回音的效果。富迪芯片消回音过程：接收到的语音信号分两路：一路经过功放，由喇叭出来声音；另一路做为消回音参考信号进入富迪芯片，经过芯片内部一些算法处理后，与麦克风收到的回音相抵消，在输出端得到清晰的通话语音信号。稳态与非稳态噪音：稳态噪音是指固定规律、不间断的干扰噪音；如：汽车引擎声、汽车行驶过程中产生的风噪、工地，工厂机器噪声等；非稳态噪音是指，没法预测、没有规律性的噪音；如：交谈人声，汽车颠簸产生的碰撞声等。稳态噪音抑制过程：通话语音和稳态噪音一起进入麦克风，富迪芯片通过内部算法，识别并分离出噪音，对噪音进行抑制，在输出端得到清晰的通话语音信号。非稳态噪音抑制过程：非稳态噪音同时进入主麦克风和参考麦克风，通话语音主要是从主麦克风进入（参考麦克风也会收到相对弱些的通话语音）。富迪芯片将主麦克风和参考麦克风的信号进行分析比较，分离出非稳态噪音并进行抑制，在输出端得到清晰的通话语音信号。lenmm4|2017Fortemediafortdmedralenmm4|2017FortemediafortdmedraAboutFortemedia,Inc.15年以上的声学处理经验，为小型数组麦克风的先行者与全球声学处理科技领导厂商。公司声学处理技术包含SAM（SmallArrayMicrophone•小型阵列麦克风）与先进语音堡理技术（SAMSoft®、我们与世界顶级的合作伙伴，例如