關鍵字：TWS耳機??數(shù)字信號??ADM

隨著TWS（True wireless stereo）耳機市場的不斷成長。用戶對于產品體驗的需求也從簡單的快速鏈接，升級到更高的標準，譬如，截至今年市面上涌現(xiàn)了大量的以清晰通話為賣點的TWS耳機。

為了能夠在非常嘈雜的環(huán)境中進行清晰的語音通信，是否能產生方案，將來自內耳和外部麥克風的信號結合起來，實現(xiàn)一種智能的、適應環(huán)境的子帶混頻器技術。事實上，一些國內外的算法公司均致力于此，并且取得一定的成效。

當然，很多方案公司現(xiàn)在有專門強調譬如edge AI（這算是一個）的通話降噪方案，但實際上更多是針對現(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）同步進行。大致為Microphone Array/AEC/NS/EQ/AGC/DRC，先后的邏輯關系如下：

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

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

在端射配置中，信號源(用戶的嘴)位于軸線上(連接兩個麥克風的線)。在垂射配置中，它的目標是橫軸的直線。

在端射配置中，ADM有兩種操作方式;“far-talk”（遠傳）和“close-talk”（近傳）。在遠傳模式下，ADM作為一個最優(yōu)的方向麥克風，衰減來自后面和側面的信號，同時保留前面的信號。在close-talk mode，ADM作為最好的降噪麥克風，有效地消除了遠處的聲音。相對自由的聲學設計使得ADM成為手機的理想選擇，它可以在遠端揚聲器和近端揚聲器之間進行“軟”切換。但是此類設計在耳機上時，特別是TWS耳機上，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，有些是佩戴習慣，導致算法并不一定能在理想的情況下工作。

Acoustic Echo Canceller (AEC)

當雙工(同時雙向)通信中的一部分信號返回到源信號時，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也會因為嚴重的往返延遲而造成干擾。

在語音通信終端中，由于揚聲器和麥克風之間的聲學耦合而產生聲學回聲。由于在通信信道中應用的非線性處理，如有損聲碼器和轉碼，聲回波必須在設備內部進行局部處理(取消)。

Noise Suppressor (NS)

噪聲抑制技術降低了單通道語音信號中的平穩(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，由于用戶和麥克風之間的距離不同，以及由于通信信道的特性，語音信號的電平可能在很大的范圍內變化。

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

AGC技術在語音信號較弱的情況下通過數(shù)字方式增加信號增益(放大)，而在語音信號較強的情況下對其進行壓縮。在嘈雜的地方，人們傾向于大聲說話，這自動設置麥克風通道增益到一個小的值，從而減少周圍的噪音，同時保持在最佳水平的興趣的聲音。另外，在一個安靜的環(huán)境中，人們說話相對小，這樣他們的聲音就會被算法放大，而不會有太多的噪音。

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