安森美推出BelaSigna R261高性能音訊降噪處理單晶片

安森美半導體(ON Semiconductor)推出用於可攜式消費電子產品的完備系統級音訊處理晶片(SoC)——BelaSigna R261。此產品整合了最佳化的數位訊號處理器(DSP)與先進的雙麥克風減噪演算法,以便在吵嘈雜環境下提升語音清晰度,而且還保持語音自然逼真。


BelaSigna R261晶片非常小

目前市場中有許多種為減噪而設計的產品,其設計方式主要分為三大類,分別是降噪麥克風、類比電路降噪以及數位電路降噪,前二者聲學複雜度較高,靈活度較限,通常固定功能,而且降噪效果並不算很好。現在大部分的新產品都是使用數位電路來達到降噪的目的,此類技術主要是透過類比數位轉換器,將訊號取樣數位化後再利用數位訊號處理器做計算,最後再轉換成類比或是直接數位輸出再接到別的晶片做進一步的運用,此時數位訊號處理器內的演算法就是最重要的一個環節。


安森美半導體產品市場經理周宇浩(左)與現瑒應用工程師陳耀慶

現今市場中不少數位降噪的產品,許多在輸入端部分需要配合數位麥克風,讓所需的成本較高。為了降低成本,安森美半導體特別在其BelaSigna系列產品當中,從BelaSigna 250中衍生出新的BelaSigna R261,並擁有遠距及360度收音能力。


BelaSigna R261內部構造

BelaSigna R261這顆晶片整合了DSP、電源管理、鎖相迴路(PLL)、輸出入(A/D, D/A轉換)、I²C控制介面以及儲存演算法的ROM。和其它減噪產品相比,R261搭配二個簡單的一般類比麥克風(可搭配各種不同品質的麥克風)做輸出,不需要搭配較高價的數位麥克風即可,有效降低產品成本。在輸出部分除了可以擁有二個類比輸出聲道之外,亦可選擇DMIC數位麥克風訊號輸出,以便直接配合後端的處理器。R261採用適應型降噪演算法,當二個麥克風收入聲音之後,它會利用空間性、時間性及頻率來判斷出噪音或是真音,再透過比較方式將噪音降低,同時再把真音做強化訊號性而輸出,這種方式可以即時分離語音與噪音,並且可應用在各種不同語言及環境下,更重要是降噪後的聲音仍能保持自然!


BelaSigna R261降噪的方式

BelaSigna R261將整個減噪演算法儲存在ROM當中,讓廠產在生產時就不用費心再個別調整。R261擁有多種工作模式內建在ROM當中,包括遠距離與近距離收音模式,前者能以全向性360度方式來拾取6公尺內的各種音訊,而後者則是適用於手機的近距離模式。考慮到部分的應用距離是介於二者之間,它還另外提供一個客製模式,可透過參數的設定,經過I²介面來控制DSP做不同的演算方式,這是採用ROM的R261很特別的設計。如此它就可應用在智慧手機中消除源自麥克風訊號的雜訊,同時提升語音品質,甚至講話時手機位置不斷變化,也能讓接收者能在通話中聽到對方清晰的聲音。而在遠距模式下運用可攜式裝置開會時,R261能從360度空間內識別及解析出6公尺範圍內的語音及噪音,顯著增強語音清晰度。

R261的高整合度與其他方案相比,可以減少材料並降低成本,而且內建的演算法可以客製化,以便針對不同的應用來取得減噪與語音品質之間的平衡。當然此高整合產品因為內的演算法,讓設計者不需要另行開發演算法,也不需設計複雜的支援及介面電路,讓產品設計所需的時間和工程工作減至最少。

R261主要應用在音訊輸入之應用,包括筆記型電腦、手機、網路攝影機及平板電腦。它在1.8V工作電壓時,電流消耗小於16 mA,功耗非常低。它的封裝採用極小型的5.3 mm²(2.233×2.388mm)WLCSP封裝,占用的電路板空間比其他方案小得多,即使空間最受限的可攜式消費電子產品也適用。

BelaSigna R261採用無鉛符合RoHS的WLCSP-30及WLCSP-26封裝,每萬顆採購時單價為2美元。

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