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1、概述
本文檔描述了“HP-DK65M麥克風(fēng)陣列套件”產(chǎn)品的硬件介紹、接口說明、算法功能、安裝指導(dǎo)以及相關(guān)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，用于指導(dǎo)開發(fā)設(shè)計(jì)。
2、設(shè)計(jì)原理
通常環(huán)境下，噪聲總是來自四面八方，且與語音信號(hào)的頻譜交叉，再加上回響和混響的影響，利用單獨(dú)的麥克風(fēng)來錄取純凈的語音是非常困難的。
本產(chǎn)品采用4或8麥克風(fēng)陣列，集成噪聲抑制、混響抑制、回聲消除、固定波束等算法，在嘈雜的聲場環(huán)境中能有效提取說話人的語音，降低周圍環(huán)境噪聲的干擾。目前在智慧金融、智能服務(wù)、智能車載、智能家居、機(jī)器人等場景廣泛應(yīng)用，可提供相應(yīng)的解決方案。
圖2-1 HP-DK65M麥克風(fēng)陣列套件設(shè)計(jì)原理圖
3、術(shù)語解析
表2-1 術(shù)語解析列表
| 序號(hào) | 功能 | 描述 |
| 1 | AI降噪 | 抑制穩(wěn)態(tài)噪聲和非穩(wěn)態(tài)噪聲 |
| 2 | 定向拾音 | 在波束范圍內(nèi)進(jìn)行拾音，拾音范圍可調(diào) |
| 3 | 語音增強(qiáng) | 對波束范圍內(nèi)語音進(jìn)行增強(qiáng) |
| 4 | 回聲消除 | 從錄音中將播放信號(hào)消除掉 |
| 5 | 混響抑制 | 抑制環(huán)境混響 |
| 6 | 拾音距離、范圍可調(diào) | 根據(jù)不同場景調(diào)節(jié)不同的拾音距離、范圍 |
| 7 | 線性麥克風(fēng) | 4或8個(gè)麥克風(fēng)咪頭組成一個(gè)直線形狀布局 |
4、系統(tǒng)框架
圖4-1 系統(tǒng)框架圖
如圖4-1所示，系統(tǒng)框架由采集板*2、主板*1組成，麥克風(fēng)采集板多通道音頻通過FPC排線輸入到主板，主板處理后的音頻可以通過USB_AUDIO輸出到用戶設(shè)備。
5、硬件配置及清單
硬件設(shè)計(jì)上采用模塊化設(shè)計(jì)原理，簡單易用。主板支持多種外設(shè)接口，輸出音頻接口有USB Audio、Lineout以及串口，免驅(qū)使用，可支持Windows、Linux、Android等系統(tǒng)。硬件配置列表見表5-1，硬件清單列表見表5-2。
表5-1 硬件配置列表
| 序號(hào) | 名稱 | 說明 |
| 1 | 系統(tǒng) | Linux系統(tǒng) |
| 2 | 內(nèi)存 | 128MB DDR3+128MB FLASH |
| 3 | cpu | ARM@ A7, 雙核，1.2GHZ主頻 |
表5-2 硬件清單列表
| 序號(hào) | 名稱 | 說明 |
| 1 | MIC1_Board | 采集板1，4顆數(shù)字麥 |
| 2 | MIC2_Board | 采集板2，4顆數(shù)字麥 |
| 3 | MB_Board | 主控板，運(yùn)行算法，輸出算法處理后的音頻 |
| 4 | 10pin-0.5mmFPC排線 | 連接采集板和主板，線長30cm |
| 5 | 供電/Usb audio線 | 5PIN-PHS 2.0mm接口 |
| 6 | 回采線 | 4PIN-PHS 2.0mm，線長80cm |
6、實(shí)物展示
6.1線性采集板實(shí)物尺寸
線性采集板尺寸為：110mm*8mm*1.2mm；
相鄰兩個(gè)螺絲孔間距為:35mm；相鄰兩個(gè)麥克風(fēng)間距為：35mm。
6.3主板實(shí)物尺寸
7、麥克風(fēng)陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1設(shè)計(jì)總體要求
（1）麥克風(fēng)要緊貼面殼內(nèi)側(cè)，且需用硅膠套包裹做密閉以及緩震。
（2）麥克風(fēng)要遠(yuǎn)離揚(yáng)聲器或震動(dòng)源，盡量讓麥克風(fēng)遠(yuǎn)離揚(yáng)聲器或背向揚(yáng)聲器。
（3）麥克風(fēng)盡量安裝在同一平面上（外殼可有一定弧度）。
（4）杜絕喇叭引起外殼或腔體共振。
7.2 麥克風(fēng)密閉示意圖
（1）拾音孔的直徑參考值為1-1.5mm。
（2）導(dǎo)音孔的孔深不超過3mm。
注：上圖尺寸A為孔深，包含殼體厚度與硅膠套厚度。
（1）MIC的硅膠套厚度參考值1mm左右，壓縮后約0.5mm。
（2）硅膠套與殼體之間要緊密貼合。
8、軟件性能指標(biāo)
軟件算法的各項(xiàng)性能指標(biāo)如下：
| 回聲消除性能及消耗資源 | 性能（ERLE） | CPU占用（Mips） | RAM占用（M） |
| 環(huán)形八麥 | 信回比提升>40db | 150 | 0.42 |
| 線性八麥 | 信回比提升>40db | 150 | 0.42 |
| 波束內(nèi)噪聲抑制 | 性能（ERLE） | CPU占用（Mips） | RAM占用（M） |
| 非平穩(wěn)噪聲 | 信噪比提升>15db | 35.8 | 0.33 |
| 平穩(wěn)噪聲 | 信噪比提升>20db | 30 | 0.29 |
| 混響抑制性能及資源消耗 | 性能（ERLE） | CPU占用（Mips） | RAM占用（M） |
| 混響延時(shí)<600ms | 信混比提升>10db | 248.3 | 0.63 |
| 混響延時(shí)<900ms | 信混比提升>8db | 480.4 | 1.64 |
| 算法整體性能 | 音頻還原度 | 延遲 |
| 環(huán)形八麥 | >97 | <200ms |
| 線性八麥 | >95 | <200ms |
9、常見問題Q&A
1、Q：產(chǎn)品拾音范圍是多少度？拾音范圍可調(diào)嗎？
A：環(huán)形麥克風(fēng)以MIC1（0度/360度）為原點(diǎn)，±30度區(qū)域?yàn)橛行耙舴秶?；線性麥克風(fēng)以90度為原點(diǎn)，±30度區(qū)域?yàn)橛行耙舴秶?。拾音范圍可調(diào)節(jié)。
2、Q：產(chǎn)品拾音距離是多少？是否可調(diào)？
A：產(chǎn)品拾音距離為20cm-300cm，拾音距離可通過調(diào)節(jié)增益實(shí)現(xiàn)改變。
3、Q：采集板安裝擺放角度有要求嗎？
A：環(huán)形采集板安裝在用戶設(shè)備水平面上，咪頭朝上，MIC1方向朝用戶；線性麥克風(fēng)采集板可以安裝在用戶設(shè)備的水平面、斜面或垂直面上。
4、Q：輸入主板的音頻格式是什么？主板輸出音頻格式是什么？
A：輸入給主板的音頻格式為16k采樣率、16bit、6聲道(8通道錄音信號(hào)+2通道回采信號(hào))，pcm；主板輸出的音頻格式為：16k采樣率、16bit、單聲道、pcm裸數(shù)據(jù)。
5、Q：產(chǎn)品是否支持回聲消除？如何實(shí)現(xiàn)？
A：產(chǎn)品支持回聲消除，只需用回采線把揚(yáng)聲器的左右播放信號(hào)，接到采集板的左右聲道接口即可。
6、Q：HP-DK65M麥克風(fēng)陣列套件相比其他麥克風(fēng)陣列有什么優(yōu)勢？
A：HP-DK65M支持輸出模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)音頻；支持環(huán)形八麥陣列和線性八麥陣列，以適應(yīng)不同產(chǎn)品不同場景需求。
