ENC通話降噪測試解決方案(1) – 自適應濾波技術

by admin

概述

主動降噪(Active Noise Cancellation)和通話降噪(aka 環境降噪, Enviromental Noise Cancellation)是不一樣的降噪技術,主動降噪是在自己這端把環境噪音抵銷,讓自己聽到的聲音不受嘈雜的環境干擾;而通話降噪則是將自己這端所接收到的聲音,透過演算法將環境噪音消除,使通話的對方能夠聽清楚你的講話內容。使用具有ENC技術的耳機,即使發話人身處嘈雜的馬路邊、飛馳的摩托車上或是開著車窗的行駛中的汽車裡,受話人也能清楚聽到你的講話內容。簡而言之,主動降噪,就是讓自己聽得清楚,而通話降噪,就是讓通話對方的人聽得清楚。

通話降噪的主要技術有3個:

  • 自適應濾波技術(Adaptive Filter)
  • 波束成形指向性增強技術(Beamforming)
  • 上行骨傳導技術(Bone Conduction)

這三項技術,其實並不是太新的技術,在我們的手機上,基本都有2顆麥克風(可能一個在充電口旁邊,另一個在相機旁邊),默默地在幫助我們進行通話降噪好多年(所以,有時用耳機打電話怕講不清楚時,我們習慣關掉耳機,直接用手機,就是這個原因)。上行骨傳導技術的本質是,透過收集臉頰或聲帶的振動訊號,進行通話內容的傳輸,由於環境噪音傳導介質是空氣,直接用加速度感測器收集臉頰或聲帶的振動,就可以避免將環境噪音收進傳輸設備裡,這項技術在軍事上應用十分廣泛,比如在行駛中的坦克或直升機裡打電話,都能看到此項技術的應用。

現今TWS耳機的設計外形,加速了這三項技術在耳機上的應用。 TWS耳機類似高爾夫球桿的形狀,讓雙麥克風的距離能佈置得更遠,提升了beamforming的演算法效果;而TWS耳機半入耳的形式,讓耳軟骨的振動能更有效率地傳遞給加速度感測器,上行骨傳導能得到更高信噪比的訊號;同時,藍牙晶片運算能力與功耗的進步,使得這些演算法能更好地在晶片裡運行。

本篇文章討論自適應濾波技術。

什麼是自適應?自適應是一個根據結果改變參數而不斷逼近目標的過程。自適應濾波的重要特徵在於能夠在未知的環境中工作,追蹤輸入訊號的時變特徵,即環境的改變,使用自適應濾波演算法改變濾波器的參數和機制,實現ENC通話降噪。

研發階段來說需要的測試為:自適應濾波器的收斂效果與收斂時間測試。

收斂效果測試一般的做法是,開啟自適應濾波演算法,透過音響播放噪聲,以耳機雙麥克風採集,分析採集音頻訊號,當採集噪音幅值明顯變小且穩定時,即為自適應濾波演算法收斂之結果,再經由指令關閉演算法,進行雜訊擷取,可對比出自適應濾波器收斂之效果。

另一種做法是開關測試法。這種方法,透過DUT的開關,測試噪音能量的穿透效果。由於測試只有一種角度,beamforming 的噪音抑制能力基本上被忽略,且需要DUT指令及等待收斂時間,所以不建議於量產階段使用。但可以使用在研發階段,測試自適應濾波器的效果,早期單麥降噪的量產測試,也有部分廠商選擇這種方式。


硬體配置圖


系統組成

  • 分析軟體 AudioExpert Basic
  • 分析儀 PM6143, 1 unit
  • Bluetooth Adapter U982, 1 unit
  • 中低頻音源 SB02, 1 unit
  • 電腦主機, 1 unit
  • 顯示器, 1 unit
  • 無響箱 AB04, 1 unit
  • 工作櫃 D04, 1 unit
  • 客製化治具, 1 unit
  • 客製化測試序列, 1 unit

相關資訊

Wiki – Adaptive Noise Cancelling

You may also like