混響是指聲波在室內(nèi)傳播時(shí),要被墻壁、天花板、地板等障礙物反射,當(dāng)聲源停止發(fā)聲后,聲波在室內(nèi)要經(jīng)過(guò)多次反射和吸收,最后才消失。這種現(xiàn)象稱為混響。因此,當(dāng)聲源和麥克風(fēng)之間的距離越遠(yuǎn),反射聲占的比例就越高,混響就嚴(yán)重。
經(jīng)典的去混響方法包括形成拾音波束來(lái)減少反射聲和基于反卷積的去混響方法。
回聲是指遠(yuǎn)端說(shuō)話人的聲音通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)包括其反射聲,又被近端的麥克風(fēng)收集再傳送回遠(yuǎn)端。聲學(xué)回聲主要出現(xiàn)的場(chǎng)合包括:模擬電話免提模式、手機(jī)免提模式、車載藍(lán)牙電話等場(chǎng)景。
用于打斷的回聲消除技術(shù)難點(diǎn):喇叭播放的音樂(lè)一般為立體聲,甚至是環(huán)繞立體聲,因此需要真正的多通道回聲消除技術(shù)。設(shè)備的喇叭和麥克風(fēng)一般距離很近,使用者距離較遠(yuǎn);麥克風(fēng)信號(hào)的信噪比很低(一般在-10dB~-30dB)。
經(jīng)典的回聲消除方法包括非線性回聲消除處理,通過(guò)非線性的回聲抑制技術(shù),顯著改善了非線性情況下的效果。
麥克風(fēng)陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考
Mic 孔的孔深孔徑比越小越好,即開(kāi)孔越大越好,深度越小越好,盡量向1:1靠近。孔深與孔徑比值越大,麥克頻響的震點(diǎn)越像低頻靠近,要求震點(diǎn)在12KHz以上。最少也要在8KHz以上。喇叭腔體不能漏氣。這是因?yàn),喇叭正反兩面的聲波相位相?80度,當(dāng)音腔有漏氣時(shí),聲波會(huì)發(fā)生抵消,尤其是低頻頻段。
麥克和喇叭的失真都要小。麥克失真小于4%,喇叭失真小于10%,由于喇叭低頻失真嚴(yán)重些,會(huì)超過(guò)10%,可以考慮增加濾波器濾掉低頻成分。
喇叭腔體四周與其他機(jī)構(gòu)件保留1mm的距離,防止腔殼與機(jī)構(gòu)接觸產(chǎn)生異音。
喇叭鼓膜上方與機(jī)構(gòu)件保留1.5mm的距離,以防鼓膜振動(dòng)碰到機(jī)構(gòu)件產(chǎn)生異音。
喇叭與機(jī)構(gòu)件有接觸的地方,要增加泡面,以起到緩沖、減振的效果,防止喇叭振動(dòng)時(shí)與機(jī)構(gòu)件碰撞產(chǎn)生異音。
麥克風(fēng)陣列聲學(xué)結(jié)構(gòu)確認(rèn)流程
1.遠(yuǎn)程會(huì)議或現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)估
確認(rèn)麥克陣列構(gòu)型,確認(rèn)聲腔及安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確認(rèn)進(jìn)聲孔深度、直徑大小等;
2.聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室錄音效果評(píng)估-第一階段
計(jì)算裸麥和帶聲腔結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)之間的錄音之間諧波程度,根據(jù)分析結(jié)果確定是否通過(guò)。
3.聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室錄音效果評(píng)估-第二階段
分別利用裸麥和帶聲腔結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)信號(hào)做基于相位的聲源定位,如果兩者定位誤差小于5°,則認(rèn)為通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試。
4.聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室錄音效果評(píng)估-第三階段
分別利用裸麥和帶聲腔結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)錄音數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別,效果差距在2%以內(nèi),則認(rèn)為遠(yuǎn)場(chǎng)識(shí)別方面無(wú)問(wèn)題。
不同陣列的適用范圍
六麥環(huán)形陣列:六麥環(huán)形陣列適用于應(yīng)用場(chǎng)景較為復(fù)雜(例如商場(chǎng)、辦公室),對(duì)角度定位要求比較高,回聲消除和識(shí)別率要求較高的機(jī)器人和家居產(chǎn)品解決方案。
四麥線性陣列:四麥線性陣列適用于車載,空調(diào),電視,應(yīng)用型機(jī)器人等智能裝備,支持0~180°角度定位,回聲消除和連續(xù)喚醒等功能。
兩麥線性陣列:兩麥線性陣列對(duì)芯片性能要求較低,適用于低成本的智能裝備解決方案,支持回聲消除和噪聲抑制等功能。
QA問(wèn)答
1.原始音頻質(zhì)量問(wèn)題一般包括哪些?
可能導(dǎo)致的原因比較多,例如電源供電不足導(dǎo)致的底噪過(guò)大,孔徑過(guò)深導(dǎo)致的音質(zhì)下降,遮擋物導(dǎo)致的拾音問(wèn)題,房間混響過(guò)大,增益問(wèn)題造成的截幅,參考信號(hào)接入問(wèn)題等等,具體問(wèn)題需要具體分析。
2.麥克風(fēng)陣列軟核和模塊的區(qū)別一般包括哪些?
麥克風(fēng)陣列軟核需要自行完成麥克風(fēng)及相關(guān)硬件模塊布板,軟核算法庫(kù)集成和調(diào)試優(yōu)化。麥克風(fēng)陣列模塊是封裝好的硬件模塊,直接輸出麥克風(fēng)陣列降噪后的音頻。軟核的更新一般由APP或系統(tǒng)固件完成,麥克風(fēng)陣列模塊的更新由固件更新完成。
3.我的產(chǎn)品應(yīng)該選擇什么構(gòu)型的麥克風(fēng)陣列?
對(duì)多功能型機(jī)器人一般推薦采用六麥環(huán)形陣列,因?yàn)閷?duì)語(yǔ)音識(shí)別率要求高,六麥環(huán)形陣列的波束和拾音范圍更加適宜。對(duì)功能型機(jī)器人和一些家具產(chǎn)品推薦采用四麥或者兩麥線性麥克風(fēng),因?yàn)槊钤~識(shí)別對(duì)降噪音頻的質(zhì)量要求相對(duì)較低。
4.回聲消除的效果不佳可能是什么原因?
首先要檢查參考信號(hào)是否由功放后喇叭前接入,其次要檢查左右聲道和低音喇叭的接入順序是否正確,最后要檢查喇叭是否存在失真等問(wèn)題。