降噪語音捕獲SoC提升語音辨識度的數字電路

近年來，智能手機和筆記本電腦等移動/便攜設備市場持續快速發展。這些產品在不斷集成更多新功能以增強用戶體驗的同時，在基本語音通信功能的用戶體驗方面仍有充足提升空間，特別是在嘈雜環境下提升語音清晰度，同時保持語音自然逼真度。例如，用戶在擁擠的商業街區行走時，周圍環境中可能充斥著汽車喇叭、發動機轟鳴、建筑施工噪聲、嘈雜人群噪聲、腳步聲甚至是風噪等，此時用手機進行語音通話時，傳統技術難以提供清晰的語音通信效果。此外，制造商也在為新興的平板電腦等增加視頻通話功能。在利用這些移動/便攜設備用于電話會議時，周圍環境中同樣可能包括多種噪聲，如辦公室嘈雜人聲、周圍談話聲、電腦噪聲、筆劃噪聲及玻璃器皿碰擊聲等，要提供清晰的通話效果同樣不易。

　　在這些應用中，要降低或濾除環境噪聲，提升語音通信效果，可以采用不同的方法，如專門降噪麥克風、模擬電路降噪或數字電路降噪等。這些方法各有其特點，相比較而言，采用數字電路降噪的方法靈活，聲學設計復雜度較低，且降噪效果優越。當然，便攜設備設計人員除了要提供良好的降噪效果，還面臨著多種設計約束及挑戰，如尺寸、能耗、物理聲學設計、音頻保真度及成本等。

　　先進的雙麥克風實時自適應噪聲消減技術

　　安森美半導體最新推出了基于數字電路降噪技術的BelaSigna R261高性能語音捕獲系統級芯片(SoC)。該器件采用先進的雙麥克風噪聲消減技術，能夠幫助設計提供優異的噪聲消減效果(參見圖1)。這種先進的信號處理技術接受兩個麥克風的信號，能夠區分不同類型的信號，提取有效的語音信息并抑制環境噪聲，從而提升語音辨識度。

　　圖1：BelaSigna R261采用先進的實時自適應噪聲消減算法。

　　BelaSigna R261在其集成的ROM存儲器中內置了語音提取算法。這種算法利用一個或多個傳感器來提取波形傳播信號，而不需要預先知道聲源或傳感器位置。這種方案利用全局優化準則，同時工作在頻域、時域和空域，對聲源的數量及傳感器的數量沒有限制，與信噪比(SNR)無關，即在低SNR和高SNR環境下能夠同樣優化地工作，非常適合于需要從不同噪聲域中提取有用語音信號的手機和便攜計算機等應用。

　　這種自適應噪聲抑制算法提供25 dB的噪聲抑制能力，能夠實時地分離需要的語音與環境噪聲，適合于各種語音源和各種位置下的語音，同時能夠保證音質自然(其它方案處理后聲音不自然、不飽滿)，可以有效配合各種品質的麥克風工作。

　　BelaSigna R261關鍵特性解析

　　BelaSigna R261是一款高性能的語音捕獲SoC，集成了數字信號處理器(DSP)、穩壓器、鎖相環(PLL)、電平轉換器及ROM存儲器，如此高的集成度與其它方案相比，能夠降低物料單(BOM)。如圖2所示，這器件支持雙麥克風直接輸入，噪聲消減算法內置于集成的ROM存儲器中，基于DSP結構的應用控制器提供高性能及超低能耗，提供雙通模擬輸出，并支持數字麥克風輸出。此外，內置的電源管理模塊支持1.8 V至3.3 V的供電電壓，內置的片上PLL提供多種頻率選擇，還提供I2C接口。

　　圖2：BelaSigna R261 高性能語音捕獲SoC功能架構圖。