數(shù)字電路降噪語音捕獲SoC提升語音辨識度

　　特別值得一提的是，BelaSigna R261采用的雙麥克風(fēng)實(shí)時(shí)自適應(yīng)噪聲消減算法提供兩種基本的算法模式，分別是遠(yuǎn)距離拾音模式(算法模式0)和近距離拾音模式(算法模式1)。算法模式0針對遠(yuǎn)距離拾音而優(yōu)化，可以拾取多達(dá)6米遠(yuǎn)的語音，同時(shí)抑制噪聲，并支持360度全方位拾音，適合于筆記本電腦、免提電話/會議或手機(jī)免提通話模式。在這種模式下，即使用戶沒有對準(zhǔn)麥克風(fēng)，甚至是遠(yuǎn)離麥克風(fēng)，都能提供極佳的語音清晰度，從而增強(qiáng)用戶使用的自由度。算法模式1針對近距離拾音而優(yōu)化，這時(shí)用戶離麥克風(fēng)極近(距離小于5厘米)，即在近距離內(nèi)拾取語音，有效抑制各種環(huán)境噪聲，適用于手機(jī)、學(xué)習(xí)機(jī)、對講機(jī)等在強(qiáng)噪聲環(huán)境中工作的設(shè)備。

　　除了這兩種基本算法模式，BelaSigna R261還提供定制算法模式，幫助制造商滿足特定應(yīng)用需求。這種算法模式支持特殊配置，并能夠通過外部EEPROM或I2C控制接口加載新的算法參數(shù)來調(diào)整。算法效果能夠根據(jù)特定應(yīng)用、麥克風(fēng)類型、位置及其它系統(tǒng)參數(shù)來優(yōu)化。

　　表2：BelaSigna R261支持遠(yuǎn)距離拾音、近距離拾音及定制等不同模式。

　　如上所述，BelaSigna R261提供高集成度，內(nèi)置自適應(yīng)噪聲消減算法，能夠直接連接至數(shù)字麥克風(fēng)接口或主芯片(基帶處理器)的麥克風(fēng)輸入端。故除了支持多種拾音模式，這器件的另一項(xiàng)重要優(yōu)勢就是便于集成到設(shè)計(jì)之中，可將設(shè)計(jì)入選(design-in)所須的時(shí)間和工程工作減至最少，因?yàn)樵O(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不須開發(fā)或獲取算法，也不須設(shè)計(jì)復(fù)雜的支援及接口電路。

　　這器件也使關(guān)注成本的原設(shè)備制造商(OEM)能夠在設(shè)計(jì)中采用便宜的兩個(gè)(不一定匹配的)全向麥克風(fēng)，令麥克風(fēng)的布設(shè)更靈活，且生產(chǎn)線上不須調(diào)試麥克風(fēng)，進(jìn)一步節(jié)省時(shí)間及成本。這SoC采用極緊湊的5.3 mm2 WLCSP封裝(包括26球和30球兩種版本)，占用的電路板空間比其它可選方案小得多，即使空間最受限的便攜消費(fèi)電子產(chǎn)品外形因數(shù)也用得上。此外，這器件在3.3 V電壓時(shí)的電流消耗為15 mA，能耗極低。

　　BelaSigna R261應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　由于BelaSigna R261基于ROM的噪聲消減算法非常靈活，麥克風(fēng)布局(物理聲學(xué)設(shè)計(jì))就存在多種可能的選擇，但默認(rèn)算法只有麥克風(fēng)以下述方式布局時(shí)才能最優(yōu)工作：1)兩個(gè)麥克風(fēng)面向用戶的嘴;2)兩個(gè)麥克風(fēng)的中間點(diǎn)位于距離各個(gè)麥克風(fēng)10至25 mm范圍內(nèi)。當(dāng)然，使用定制模式時(shí)也能使用其它麥克風(fēng)布局配置。

　　在電路設(shè)計(jì)方面，BelaSigna R261的設(shè)計(jì)針對的是在單個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)支持數(shù)字及模擬處理。由于這種混合信號電路屬性，要維持高音頻保真度，審慎設(shè)計(jì)印制電路板(PCB)布線就至關(guān)重要。為了避免耦合噪聲進(jìn)入音頻信號路徑，要使數(shù)字信號走線(trace)遠(yuǎn)離模擬信號走線。為了避免電氣反饋耦合，還需要將輸入走線與輸出走線隔離。

　　在接地設(shè)計(jì)方面，接地層應(yīng)該分為兩部分，分別是模擬接地層(VSSA)和數(shù)字接地層(VSSD)。這兩個(gè)接地層應(yīng)當(dāng)通過單個(gè)點(diǎn)(即星形連接點(diǎn))連接在一起。星形連接點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于電源穩(wěn)壓器輸出端電容的接地端。當(dāng)然，這些只是設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用BelaSigna R261設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的部分問題。詳細(xì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)參見參考資料2。

　　總結(jié)：

　　便攜設(shè)備音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要易于集成到其系統(tǒng)中的高性能語音捕獲方案，同時(shí)滿足其對尺寸、能耗及成本等方面的要求。安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，以BelaSigna R261高性能語音捕獲SoC為設(shè)計(jì)人員提供簡便的選擇。這器件具備高集成度，內(nèi)置先進(jìn)的自適應(yīng)噪聲消減算法，支持多種語音拾取模式，使智能手機(jī)、對講機(jī)、筆記本及平板電腦等應(yīng)用都能夠提供清晰舒適的語音通信，具有極高的設(shè)計(jì)靈活度，同時(shí)尺寸小、功耗低，便于選用低成本的麥克風(fēng)，使各類便攜消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商都能大幅提升語音辨識度及客戶滿意度，并加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。