關(guān)鍵字：TWS耳機(jī)??數(shù)字信號(hào)??ADM

隨著TWS（True wireless stereo）耳機(jī)市場的不斷成長。用戶對(duì)于產(chǎn)品體驗(yàn)的需求也從簡單的快速鏈接，升級(jí)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，譬如，截至今年市面上涌現(xiàn)了大量的以清晰通話為賣點(diǎn)的TWS耳機(jī)。

為了能夠在非常嘈雜的環(huán)境中進(jìn)行清晰的語音通信，是否能產(chǎn)生方案，將來自內(nèi)耳和外部麥克風(fēng)的信號(hào)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)一種智能的、適應(yīng)環(huán)境的子帶混頻器技術(shù)。事實(shí)上，一些國內(nèi)外的算法公司均致力于此，并且取得一定的成效。

當(dāng)然，很多方案公司現(xiàn)在有專門強(qiáng)調(diào)譬如edge AI（這算是一個(gè)）的通話降噪方案，但實(shí)際上更多是針對(duì)現(xiàn)有通話降噪方案的優(yōu)化，所以這部分摘除，我們先看一些基礎(chǔ)部分的介紹，也就是通話降噪具體能做什么。

總體來看，通話降噪依賴Uplink（上行）與Downlink（下行）同步進(jìn)行。大致為Microphone Array/AEC/NS/EQ/AGC/DRC，先后的邏輯關(guān)系如下：

ADM（Adaptive Directional Microphone Array）自適應(yīng)全指向型麥克風(fēng)陣列這是是一種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，僅使用兩個(gè)全向麥克風(fēng)就可以創(chuàng)建一個(gè)方向或噪聲消除麥克風(fēng)。ADM自動(dòng)改變其方向特性，在充分保持信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，在各種環(huán)境下提供最佳的噪聲衰減。該自適應(yīng)過程速度快，頻率選擇性強(qiáng)，可以同時(shí)消除多個(gè)干擾。

ADM除了具有良好的定向特性外，其受風(fēng)噪聲的影響比傳統(tǒng)的聲學(xué)定向麥克風(fēng)要ADM技術(shù)允許兩種類型的麥克風(fēng)配置:“端射”和“垂射”。

在端射配置中，信號(hào)源(用戶的嘴)位于軸線上(連接兩個(gè)麥克風(fēng)的線)。在垂射配置中，它的目標(biāo)是橫軸的直線。

在端射配置中，ADM有兩種操作方式;“far-talk”（遠(yuǎn)傳）和“close-talk”（近傳）。在遠(yuǎn)傳模式下，ADM作為一個(gè)最優(yōu)的方向麥克風(fēng)，衰減來自后面和側(cè)面的信號(hào)，同時(shí)保留前面的信號(hào)。在close-talk mode，ADM作為最好的降噪麥克風(fēng)，有效地消除了遠(yuǎn)處的聲音。相對(duì)自由的聲學(xué)設(shè)計(jì)使得ADM成為手機(jī)的理想選擇，它可以在遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器和近端揚(yáng)聲器之間進(jìn)行“軟”切換。但是此類設(shè)計(jì)在耳機(jī)上時(shí)，特別是TWS耳機(jī)上，比較受到使用者佩戴正確與否的限制，類似與airpods，筆者觀察了很多人在地鐵里有“千奇百怪”的戴法，有些是用戶耳朵形狀，有些是佩戴習(xí)慣，導(dǎo)致算法并不一定能在理想的情況下工作。

Acoustic Echo Canceller (AEC)

當(dāng)雙工(同時(shí)雙向)通信中的一部分信號(hào)返回到源信號(hào)時(shí)，就稱為“回聲”。在長距離模擬和幾乎所有的數(shù)字通信系統(tǒng)中，即使是很小的回波信號(hào)也會(huì)因?yàn)閲?yán)重的往返延遲而造成干擾。

在語音通信終端中，由于揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)之間的聲學(xué)耦合而產(chǎn)生聲學(xué)回聲。由于在通信信道中應(yīng)用的非線性處理，如有損聲碼器和轉(zhuǎn)碼，聲回波必須在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行局部處理(取消)。

Noise Suppressor (NS)

噪聲抑制技術(shù)降低了單通道語音信號(hào)中的平穩(wěn)和暫態(tài)噪聲，提高了信噪比，提高了語音清晰度，降低了聽力疲勞。

當(dāng)然此部分就有很多具體的方法了，譬如BF （Beamforming），或者PF（Post filter后置濾波器）等調(diào)節(jié)方法。總體來說AEC，NS ，BF，PF算是通話降噪的核心部分，誠然每家算法方案商的優(yōu)劣都不同。

Automatic Gain Control (AGC) and Dynamic Range Compressor (DRC)

在典型的語音通信系統(tǒng)中，由于用戶和麥克風(fēng)之間的距離不同，以及由于通信信道的特性，語音信號(hào)的電平可能在很大的范圍內(nèi)變化。

動(dòng)態(tài)范圍壓縮(DRC)是均衡信號(hào)電平的最簡單方法。壓縮通過降低(壓縮)強(qiáng)語音段而充分保留弱語音段來減小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。因此，整個(gè)信號(hào)可以額外放大，這樣弱信號(hào)可以更好地聽到。

AGC技術(shù)在語音信號(hào)較弱的情況下通過數(shù)字方式增加信號(hào)增益(放大)，而在語音信號(hào)較強(qiáng)的情況下對(duì)其進(jìn)行壓縮。在嘈雜的地方，人們傾向于大聲說話，這自動(dòng)設(shè)置麥克風(fēng)通道增益到一個(gè)小的值，從而減少周圍的噪音，同時(shí)保持在最佳水平的興趣的聲音。另外，在一個(gè)安靜的環(huán)境中，人們說話相對(duì)小，這樣他們的聲音就會(huì)被算法放大，而不會(huì)有太多的噪音。

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