隨著用戶對(duì)智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等設(shè)備的語(yǔ)音清晰度及噪聲管理的期望不斷提升，尤其是在快速擴(kuò)充的VoIP市場(chǎng)，設(shè)計(jì)人員面臨著極復(fù)雜的語(yǔ)音管理設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。本文將重點(diǎn)介紹安森美半導(dǎo)體針對(duì)這些應(yīng)用的BelaSigna® R262語(yǔ)音捕獲及寬帶降噪系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)方案的關(guān)鍵特性、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及開(kāi)發(fā)支持，幫助他們?cè)O(shè)計(jì)出不論何地及怎樣通信都提供清晰語(yǔ)音的極具吸引力的設(shè)備。
BelaSigna® R系列產(chǎn)品的特性
安森美半導(dǎo)體BelaSigna® R系列語(yǔ)音捕獲SoC的設(shè)計(jì)專門(mén)用于應(yīng)對(duì)嘈雜環(huán)境下語(yǔ)音通信的聲學(xué)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。R系列的第一款產(chǎn)品是支持雙麥克風(fēng)的BelaSigna® R261，支持雙麥克風(fēng)直接輸入，噪聲消減算法內(nèi)置于集成的ROM存儲(chǔ)器中，基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用控制器提供高性能及超低能耗，提供雙通模擬輸出，并支持?jǐn)?shù)字麥克風(fēng)輸出。
最新推出的BelaSigna® R262則是BelaSigna® R261的升級(jí)產(chǎn)品，提供更高性能，而且更易用。這器件同樣集成了DSP、穩(wěn)壓器、鎖相環(huán)、電平轉(zhuǎn)換器及存儲(chǔ)器，采用占位面積不足6平方毫米的極小WLCSP封裝，所需電路板空間小于通常須采用額外外部元器件而明顯更大的競(jìng)爭(zhēng)方案。這就簡(jiǎn)化及加速設(shè)計(jì)過(guò)程，幫助工程師達(dá)成減小設(shè)計(jì)尺寸的挑戰(zhàn)性目標(biāo)。
圖1：BelaSigna® R262采用先進(jìn)的實(shí)時(shí)自適應(yīng)語(yǔ)音處理，提供高達(dá)25 dB的降噪
BelaSigna® R262采用先進(jìn)的雙麥克風(fēng)實(shí)時(shí)自適應(yīng)語(yǔ)音提取算法，能夠在不預(yù)先知道聲源或麥克風(fēng)位置的情況下析取語(yǔ)音信號(hào)。這種算法利用全局優(yōu)化準(zhǔn)則，同時(shí)在頻域、時(shí)域和空域工作，，提供25 dB噪聲抑制能力，能夠?qū)崟r(shí)分離需要的語(yǔ)音與環(huán)境噪聲，同時(shí)能夠保證音質(zhì)自然，可以有效配合各種品質(zhì)的麥克風(fēng)工作。BelaSigna® R262為VoIP通信提供完整的8 kHz帶寬的寬帶語(yǔ)音捕獲，能消除混響，并支持360°語(yǔ)音拾取，適合多種使用場(chǎng)合。
BelaSigna® R262關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)
BelaSigna® R262具有易于集成、有效捕獲語(yǔ)音及設(shè)計(jì)靈活等關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。
首先，這器件是現(xiàn)成可用方案，能夠以直接連接至音頻輸入的兩個(gè)麥克風(fēng)代替單麥克風(fēng)，支持5密耳(mil，千分之一英寸)線寬走線及線間距的印制電路板(PCB)，且與BelaSigna® R261引腳兼容，易于移植到使用BelaSigna® R261的現(xiàn)有產(chǎn)品。
其次，這器件支持會(huì)議、手機(jī)通話及一臂之隔等多種使用場(chǎng)合，有效地捕獲語(yǔ)音。
1)在會(huì)議模式下，BelaSigna® R262能夠捕獲多達(dá)6米遠(yuǎn)的語(yǔ)音，同時(shí)衰減噪聲，消除混響。這器件在會(huì)議模式下支持用戶360°自由移動(dòng)，提供極大的靈活便利性。 這種模式適合于筆記本、平板電腦及免提模式下的手機(jī)。
2)在手機(jī)通話模式下，BelaSigna® R262支持在設(shè)備周圍創(chuàng)建虛擬“氣泡”，因而大幅降噪；而且支持在嘴部周圍自由移動(dòng)手機(jī)，不會(huì)降低性能。這種模式適用于手機(jī)通話模式。
3)一臂之隔模式適合于私人聊天模式下的筆記本及平板電腦。這種模式在降噪與語(yǔ)音捕獲距離之間平衡取舍。
圖2：BelaSigna® R262能夠在多種使用場(chǎng)合下有效捕獲語(yǔ)音。
這器件的第三項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就是設(shè)計(jì)靈活，主要體現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)或麥克風(fēng)型號(hào)沒(méi)有限制。BelaSigna® R262不僅兼容寬范圍的麥克風(fēng)，而且對(duì)麥克風(fēng)的布局或產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)沒(méi)有施加約束。這器件不僅支持雙麥克風(fēng)降噪，在使用一個(gè)麥克風(fēng)也可提供與使用兩個(gè)麥克風(fēng)差不多一樣好的性能。此外，這器件具有寬帶處理支持能力，支持Skype VoIP通話。
圖3：BelaSigna® R262能夠靈活地用于多種語(yǔ)音捕獲設(shè)備。
此外，BelaSigna® R262還具有極小尺寸和低能耗的優(yōu)勢(shì)。這SoC采用尺寸約為2.233 mm x 2.388 mm (約5.34 mm2)的極小WLCSP封裝(含26凸點(diǎn)和30凸點(diǎn)兩種版本)，易于集成到終端應(yīng)用的工業(yè)設(shè)計(jì)中。其中，具備完整30凸點(diǎn)的封裝版本提供全部功能，包含EEPROM讀取旁路，適合要求3或2密耳的走線/線距PCB；26凸點(diǎn)封裝版本減少I(mǎi)/O選擇，無(wú)硬件復(fù)位引腳，僅提供1路模擬輸出，適合5密耳走線/線距PCB。這器件支持1.8 V至3.6 V工作電壓，提供極低能耗，在3.3 V滿載工作條件下的電流消耗僅為17 mA，在待機(jī)模式下的電流消耗僅為約40 µA。如此低能耗幫助延長(zhǎng)便攜設(shè)備電池使用時(shí)間，而且性能不會(huì)受損。
BelaSigna® R262豐富的硬件和軟件開(kāi)發(fā)支援
BelaSigna® R262的應(yīng)用示意圖如圖4所示。
圖4：BelaSigna® R262的應(yīng)用示意圖。
為了幫助客戶開(kāi)發(fā)，安森美半導(dǎo)體還提供豐富的評(píng)估硬件，包括客戶原型平臺(tái)(CPP)、模擬演示板、原型模塊及通信加速器適配器(CAA)等。其中，客戶原型平臺(tái)包含更多功能，使用板載MEMS麥克風(fēng)或插入客戶自己的麥克風(fēng)，采用板載AAA電池自供電或設(shè)計(jì)人員提供自己的供電方式，支持對(duì)BelaSigna® R262進(jìn)行完整評(píng)估。
圖5：安森美半導(dǎo)體為BelaSigna® R262提供豐富評(píng)估硬件，幫助客戶開(kāi)發(fā)。
便攜電池供電型模擬演示板的尺寸為52 mm x 25 mm x 20 mm，立體聲輸出顯示兩種同步的使用場(chǎng)合，能插入到任何標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)輸入，適合于評(píng)估BelaSigna® R262的性能。
原型模塊尺寸為22 mm x 6 mm，具有板載2.048 MHz振蕩器，簡(jiǎn)單提供3.3 V電源并連接輸出，提供模擬及DMIC輸出，適合設(shè)計(jì)原型以評(píng)估BelaSigna® R262。此外，連接至BelaSigna®芯片的高速USB接口用于生產(chǎn)期間的開(kāi)發(fā)、調(diào)試及編程。
此外，安森美半導(dǎo)體還提供支持所有BelaSigna® R系列芯片的直觀易用的Windows應(yīng)用軟件，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配置BelaSigna® R262，支持在設(shè)計(jì)入選過(guò)程中運(yùn)行診斷工具，而且可以根據(jù)設(shè)計(jì)人員的配置變更重新產(chǎn)生并重新傳送定制的EEPROM狀態(tài)參數(shù)。
小結(jié)：
BelaSigna® R262是獨(dú)特的現(xiàn)成可用方案，用于帶有極復(fù)雜語(yǔ)音管理設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的通信設(shè)備。隨著客戶對(duì)語(yǔ)音清晰度及噪聲管理的期望不斷提高，尤其是在快速擴(kuò)充的VoIP市場(chǎng)，設(shè)計(jì)人員能獲得像安森美半導(dǎo)體BelaSigna® R262這樣的技術(shù)尤為重要，幫助他們?cè)O(shè)計(jì)出極具吸引力之語(yǔ)音通信設(shè)備，不論何地及怎樣通信，都提供清晰語(yǔ)音效果，幫助優(yōu)化用戶體驗(yàn)。
參考資料：
1、BelaSigna® R262產(chǎn)品網(wǎng)頁(yè)，安森美半導(dǎo)體，www.onsemi.cn/PowerSolutions/product.do?id=BELASIGNA%20R262
2、BelaSigna® R262數(shù)據(jù)表，安森美半導(dǎo)體，www.onsemi.cn/pub/Collateral/BR262-D.PDF
3、《安森美半導(dǎo)體BelaSigna® R262音頻DSP系統(tǒng)》網(wǎng)上研討會(huì)演講資料，2012年9月，http://seminar.21ic.com/detail.asp?meeting_id=109