原创双麦阵列定向拾音束降噪芯片NR2048的应用和测试

 2023-6-5 18:06  1915 7 7 分类: PCB 文集: 语音降噪处理和对讲消回音

今天我们来了解一个最新降噪技术芯片NR2048,NR2048采用声学专有技术，使用先进的波束形成技术,跟踪讲话人的语音并过滤掉不需要的背景噪音,波束成型技术是利用两个麦克风组成阵列,利用各自麦克风的拾取范围叠加形成的角度通过专门的算法来拾取需要的语音,并把拾取角度以外的声音屏蔽.以此来达到语音通话或者语音输入时需要的降噪功能.

传统双麦降噪是反馈式双麦降噪，区分主麦克风和付麦克风，在摆位时，主麦克风需要靠近说话人，付麦克风则远离说话人，对着噪音源的方向。

按设计要求，主麦克风拾取到的需要保留的人声信号幅度，要比付麦克风拾取到的人声大于 6dB 以上。这样才能比较理想的把主麦附近的人声完整的保留，并对其他噪音进行大幅度压制。

由于主副麦克风需要有一定的信号差值才能实现比较好的降噪效果，此双麦降噪方式适合近距离使用的产品，且要求主付麦克风摆位不朝一个方向，尽量远离。比如通话耳麦产品，对讲机产品，手机便携产品，穿戴头盔产品，鹅颈麦客服通话产品等

NR2048采用双麦阵列定向拾音束的降噪方式，不用区分主麦克风和付麦克风，在摆位时，要求2个麦克风朝向一致,双麦距离在3cm-18cm 之间。夹角拾音束降噪方式，可以方便的让2个麦克风摆放在同一个平面，并且形成一个可调角度的拾音范围。

拾音有效范围如上图，在 MIC0 和 MIC1 的中间位置为原点,正前方蓝色夹角区域内的声音会判断为有效，保留；而 2 端之外黄色区域为屏蔽区域。这个拾音夹角功能，

在除了可以压制常规的稳态有规律的噪音除外，还可以吧在蓝色拾音束范围外的非稳态没规律的噪音也完全压制。适合应用的场景有,嘈杂的车间，车站，机场，站台等环境噪音特别大，并且使用设备的操作者,可以固定在拾音角度说话使用。对所有拾音束外的有效降噪可以达到 80dB. 拾音束降噪的拾音角度可以根据使用要求设置，常规默认设置为 60 度夹角。

了解完NR2048的降噪原理,下面我们来看一下NR2048的内部构造和性能参数:

主要性能

NR2048内置硬件支持 8KHz 至 48KHz 的信号采样率
o 芯片内置双核数字信号处理器（DSP）子系统的语音处理器，包括硬件计算加速器、RAM和 ROM

o 三套独立的串行端口，支持灵活的数字数据格式，每一套都可以编程为 PCM、I2S 或TDM从模式

o 五个 TDM 信道最多支持三种独立格式，每个 TDM 信道可以配置为 I2S 或 PCM

o 高度可配置的引脚可编程，最多支持三个 PDM 输入和四个 PDM 输出

o PDM 输出数据的 PDM 时钟可以是 1.024、2.048、3.072 或 4.096 MHz。

o 串行主机接口（SHI）与 I2C 兼容，支持实时命令和参数下载，用于处理器控制和配置

o 具有内置 PLL 的灵活时钟输入，支持 3 至 48MHz（1 或 2.048MHz 步进，以及 3.684、7.68、14.4、15.36、16.8、19.2、19.68 和 38.2MHz
o 可编程数字增益控制：语音输入/输出端口上的 -143.25 至+24dB，增量为 0.75dB

应用功能

o 强大的回音消除（AEC）提供全双工 MI 免提通话回音消除高达 85dB

o 噪音抑制，在嘈杂的环境中提供自然清晰的对话