近年来，智能手机和笔记本电脑等移动/便携设备商场继续快速开展。这些产品在不断集成更多新功用以增强用户体会的一起，在根本语音通讯功用的用户体会方面仍有足够提高空间，特别是在喧闹环境下提高语音明晰度，一起坚持语音天然逼真度。例如，用户在拥堵的商业街区行走时，周围环境中或许充满着轿车喇叭、发动机轰鸣、修建施工噪声、喧闹人群噪声、脚步声乃至是风噪等，此刻用手机进行语音通话时，传统技能难以供给明晰的语音通讯作用。此外，制造商也在为新式的平板电脑等添加视频通话功用。在运用这些移动/便携设备用于电话会议时，周围环境中相同或许包含多种噪声，如办公室喧闹人声、周围说话声、电脑噪声、笔划噪声及玻璃器皿碰击声等，要供给明晰的通话作用相同不易。
在这些运用中，要下降或滤除环境噪声，提高语音通讯作用，可以选用不同的办法，如专门降噪麦克风、模仿电路降噪或数字电路降噪等。这些办法各有其特色，比较较而言，选用数字电路降噪的办法灵敏，声学规划杂乱度较低，且降噪作用优胜。当然，便携设备规划人员除了要供给杰出的降噪作用，还面临着多种规划束缚及应战，如尺度、能耗、物理声学规划、音频保真度及本钱等。
先进的双麦克风实时自适应噪声消减技能
安森美半导体最新推出了依据数字电路降噪技能的BelaSigna R261高性能语音捕获体系级芯片(SoC)。该器材选用先进的双麦克风噪声消减技能，可以协助规划供给优异的噪声消减作用(拜见图1)。这种先进的信号处理技能承受两个麦克风的信号，可以区别不同类型的信号，提取有用的语音信息并按捺环境噪声，然后提高语音辨识度。
图1：BelaSigna R261选用先进的实时自适应噪声消减算法。
BelaSigna R261在其集成的ROM存储器中内置了语音提取算法。这种算法运用一个或多个传感器来提取波形传达信号，而不需求预先知道声源或传感器方位。这种计划运用大局优化原则，一起作业在频域、时域和空域，对声源的数量及传感器的数量没有约束，与信噪比(SNR)无关，即在低SNR和高SNR环境下可以相同优化地作业，十分适合于需求从不同噪声域中提取有用语音信号的手机和便携计算机等运用。
这种自适应噪声按捺算法供给25 dB的噪声按捺才干，可以实时地别离需求的语音与环境噪声，适合于各种语音源和各种方位下的语音，一起可以确保音质天然(其它计划处理后声响不天然、不丰满)，可以有用合作各种质量的麦克风作业。
BelaSigna R261要害特性解析
BelaSigna R261是一款高性能的语音捕获SoC，集成了数字信号处理器(DSP)、稳压器、锁相环(PLL)、电平转换器及ROM存储器，如此高的集成度与其它计划比较，可以下降物料单(BOM)。如图2所示，这器材支撑双麦克风直接输入，噪声消减算法内置于集成的ROM存储器中，依据DSP结构的运用操控器供给高性能及超低能耗，供给双通模仿输出，并支撑数字麦克风输出。此外，内置的电源办理模块支撑1.8 V至3.3 V的供电电压，内置的片上PLL供给多种频率挑选，还供给I2C接口。
图2：BelaSigna R261 高性能语音捕获SoC功用架构图。
特别值得一提的是，BelaSigna R261选用的双麦克风实时自适应噪声消减算法供给两种根本的算法形式，分别是远间隔拾音形式(算法形式0)和近间隔拾音形式(算法形式1)。算法形式0针对远间隔拾音而优化，可以拾取多达6米远的语音，一起按捺噪声，并支撑360度全方位拾音，适合于笔记本电脑、免提电话/会议或手机免提通话形式。在这种形式下，即便用户没有对准麦克风，乃至是远离麦克风，都能供给极佳的语音明晰度，然后增强用户运用的自由度。算法形式1针对近间隔拾音而优化，这时用户离麦克风极近(间隔小于5厘米)，即在近间隔内拾取语音，有用按捺各种环境噪声，适用于手机、学习机、对讲机等在强噪声环境中作业的设备。
除了这两种根本算法形式，BelaSigna R261还供给定制算法形式，协助制造商满意特定运用需求。这种算法形式支撑特别装备，并可以经过外部EEPROM或I2C操控接口加载新的算法参数来调整。算法作用可以依据特定运用、麦克风类型、方位及其它体系参数来优化。
表2：BelaSigna R261支撑远间隔拾音、近间隔拾音及定制等不同形式。
如上所述，BelaSigna R261供给高集成度，内置自适应噪声消减算法，可以直接衔接至数字麦克风接口或主芯片(基带处理器)的麦克风输入端。故除了支撑多种拾音形式，这器材的另一项重要优势便是便于集成到规划之中，可将规划当选(design-in)所须的时刻和工程作业减至最少，因为规划团队不须开发或获取算法，也不须规划杂乱的援助及接口电路。
这器材也使重视本钱的原设备制造商(OEM)可以在规划中选用廉价的两个(不一定匹配的)全向麦克风，令麦克风的布设更灵敏，且出产线上不须调试麦克风，进一步节省时刻及本钱。这SoC选用极紧凑的5.3 mm2 WLCSP封装(包含26球和30球两种版别)，占用的电路板空间比其它可选计划小得多，即便空间最受限的便携消费电子产品外形因数也用得上。此外，这器材在3.3 V电压时的电流耗费为15 mA，能耗极低。
BelaSigna R261运用规划关键
因为BelaSigna R261依据ROM的噪声消减算法十分灵敏，麦克风布局(物理声学规划)就存在多种或许的挑选，但默许算法只要麦克风以下述方法布局时才干最优作业：1)两个麦克风面向用户的嘴;2)两个麦克风的中心点坐落间隔各个麦克风10至25 mm范围内。当然，运用定制形式时也能运用其它麦克风布局装备。
在电路规划方面，BelaSigna R261的规划针对的是在单个体系中一起支撑数字及模仿处理。因为这种混合信号电路特点，要保持高音频保真度，审慎规划印制电路板(PCB)布线就至关重要。为了防止耦合噪声进入音频信号途径，要使数字信号走线(trace)远离模仿信号走线。为了防止电气反应耦合，还需求将输入走线与输出走线阻隔。
在接地规划方面，接地层应该分为两部分，分别是模仿接地层(VSSA)和数字接地层(VSSD)。这两个接地层应当经过单个点(即星形衔接点)衔接在一起。星形衔接点应当坐落电源稳压器输出端%&&&&&%的接地端。当然，这些仅仅规划人员在运用BelaSigna R261规划时需求留意的部分问题。具体的规划关键拜见参考资料2。
总结
便携设备音频体系规划人员需求易于集成到其体系中的高性能语音捕获计划，一起满意其对尺度、能耗及本钱等方面的要求。安森美半导体身为运用于高能效电子产品的首要高性能硅计划供货商，以BelaSigna R261高性能语音捕获SoC为规划人员供给简洁的挑选。这器材具有高集成度，内置先进的自适应噪声消减算法，支撑多种语音拾取形式，使智能手机、对讲机、笔记本及平板电脑等运用都可以供给明晰舒适的语音通讯，具有极高的规划灵敏度，一起尺度小、功耗低，便于选用低本钱的麦克风，使各类便携消费电子产品制造商都能大幅提高语音辨识度及客户满意度，并加速产品上市进程。
