C语⾔LMS双麦克风消噪算法，详解双麦克风实时⾃适应噪声消 uwb标签减技术
近年来，智能⼿机和笔记本电脑等移动/便携设备市场持续快速发展。这些产品在不断集成更多新功能以增强⽤户体验的同时，在基本语⾳通信功能的⽤户体验⽅⾯仍有充⾜提升空间，特别是在嘈杂环境下提升语⾳清晰度，同时保持语⾳⾃然逼真度。例如，⽤户在拥挤的商业街区⾏⾛时，周围环境中可能充斥着汽车喇叭、发动机轰鸣、建筑施⼯噪声、嘈杂⼈噪声、脚步声甚⾄是风噪等，此时⽤⼿机进⾏语⾳通话时，传统技术难以提供清晰的语⾳通信效果。此外，制造商也在为新兴的平板电脑等增加视频通话功能。在利⽤这些移动/便携设备⽤于电话会议时，周围环境中同样可能包括多种噪声，如办公室嘈杂⼈声、周围谈话声、电脑噪声、笔划噪声及玻璃器⽫碰击声等，要提供清晰的通话效果同样不易。 在这些应⽤中，要降低或滤除环境噪声，提升语⾳通信效果，可以采⽤不同的⽅法，如专门降噪麦克风、模拟电路降噪或数字电路降噪等(见表1)。这些⽅法各有其特点，相⽐较⽽⾔，采⽤数字电路降噪的⽅法灵活，声学设计复杂度较低，且降噪效果优越。当然，便携设备设计⼈员除了要提供良好的降噪效果，还⾯临着多种设计约束及挑战，如尺⼨、能耗、物理声学设计、⾳频保真度及成本等。
表1：不同降噪技术⽐较。
先进的双麦克风实时⾃适应噪声消减技术十字花封控
声源定位
安森美半导体最新推出了基于数字电路降噪技术的BelaSigna R261⾼性能语⾳捕获系统级芯⽚(SoC)。该器件采⽤先进的双麦克风噪声消减技术，能够帮助设计提供优异的噪声消减效果(参见图1)。这种先进的信号处理技术接受两个麦克风的信号，能够区分不同类型的信号，提取有效的语⾳信息并抑制环境噪声，从⽽提升语⾳辨识度。
图1：BelaSigna R261采⽤先进的实时⾃适应噪声消减算法。
热电堆
BelaSigna R261在其集成的ROM存储器中内置了语⾳提取算法。这种算法利⽤⼀个或多个传感器来提取波形传播信号，⽽不需要预先知道声源或传感器位置。这种⽅案利⽤全局优化准则，同时⼯作在
频域、时域和空域，对声源的数量及传感器的数量没有限制，与信噪⽐(SNR)⽆关，即在低SNR和⾼SNR环境下能够同样优化地⼯作，⾮常适合于需要从不同噪声域中提取有⽤语⾳信号的⼿机和便携计算机等应⽤。
这种⾃适应噪声抑制算法提供25 dB的噪声抑制能⼒，能够实时地分离需要的语⾳与环境噪声，适合于各种语⾳源和各种位置下的语⾳，同时能够保证⾳质⾃然(其它⽅案处理后声⾳不⾃然、不饱满)，可以有效配合各种品质的麦克风⼯作。
BelaSigna R261关键特性解析
BelaSigna R261是⼀款⾼性能的语⾳捕获SoC，集成了数字信号处理器(DSP)、稳压器、锁相环(PLL)、电平转换器及ROM存储器，如此⾼的集成度与其它⽅案相⽐，能够降低物料单(BOM)。如图2所⽰，这器件⽀持双麦克风直接输⼊，噪声消减算法内置于集成的ROM存储器中，基于DSP结构的应⽤控制器提供⾼性能及超低能耗，提供双通模拟输出，并⽀持数字麦克风输出。此外，内置的电源管理模块⽀持1.8 V⾄3.3 V的供电电压，内置的⽚上PLL提供多种频率选择，还提供I2C接⼝。
图2：BelaSigna R261 ⾼性能语⾳捕获SoC功能架构图。
特别值得⼀提的是，BelaSigna R261采⽤的双麦克风实时⾃适应噪声消减算法提供两种基本的算法模式，分别是远距离拾⾳模式(算法模式0)和近距离拾⾳模式(算法模式1)。算法模式0针对远距离拾⾳⽽优化，可以拾取多达6⽶远的语⾳，同时抑制噪声，并⽀持360度全⽅位拾⾳，适合于笔记本电脑、免提电话/会议或⼿机免提通话模式。在这种模式下，即使⽤户没有对准麦克风，甚⾄是远离麦克风，都能提供极佳的语⾳清晰度，从⽽增强⽤户使⽤的⾃由度。算法模式1针对近距离拾⾳⽽优化，这时⽤户离麦克风极近(距离⼩于5厘⽶)，即在近距离内拾取语⾳，有效抑制各种环境噪声，适⽤于⼿机、学习机、对讲机等在强噪声环境中⼯作的设备。
除了这两种基本算法模式，BelaSigna R261还提供定制算法模式，帮助制造商满⾜特定应⽤需求。这种算法模式⽀持特殊配置，并能够通过外部EEPROM或I2C控制接⼝加载新的算法参数来调整。算法效果能够根据特定应⽤、麦克风类型、位置及其它系统参数来优化。
表2：BelaSigna R261⽀持远距离拾⾳、近距离拾⾳及定制等不同模式。
喷粉房如上所述，BelaSigna R261提供⾼集成度，内置⾃适应噪声消减算法，能够直接连接⾄数字麦克风接⼝或主芯⽚(基带处理器)的麦克风输⼊端。故除了⽀持多种拾⾳模式，这器件的另⼀项重要优势就是便于集成到设计之中，可将设计⼊选(design-in)所须的时间和⼯程⼯作减⾄最少，因为设计团队不须开发或获取算法，也不须设计复杂的⽀援及接⼝电路。
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