隨著用戶對智能手機、筆記本電腦、平板電腦等設備的語音清晰度及噪聲管理的期望不斷提升，尤其是在快速擴充的VoIP市場，設計人員面臨著極復雜的語音管理設計挑戰。本文將重點介紹安森美半導體針對這些應用的BelaSigna® R262語音捕獲及寬帶降噪系統級芯片(SoC)方案的關鍵特性、應用優勢及開發支持，幫助他們設計出不論何地及怎樣通信都提供清晰語音的極具吸引力的設備。
BelaSigna® R系列產品的特性
安森美半導體BelaSigna® R系列語音捕獲SoC的設計專門用于應對嘈雜環境下語音通信的聲學設計挑戰。R系列的第一款產品是支持雙麥克風的BelaSigna® R261，支持雙麥克風直接輸入，噪聲消減算法內置于集成的ROM存儲器中，基于數字信號處理器(DSP)結構的應用控制器提供高性能及超低能耗，提供雙通模擬輸出，并支持數字麥克風輸出。
最新推出的BelaSigna® R262則是BelaSigna® R261的升級產品，提供更高性能，而且更易用。這器件同樣集成了DSP、穩壓器、鎖相環、電平轉換器及存儲器，采用占位面積不足6平方毫米的極小WLCSP封裝，所需電路板空間小于通常須采用額外外部元器件而明顯更大的競爭方案。這就簡化及加速設計過程，幫助工程師達成減小設計尺寸的挑戰性目標。
圖1：BelaSigna® R262采用先進的實時自適應語音處理，提供高達25 dB的降噪
BelaSigna® R262采用先進的雙麥克風實時自適應語音提取算法，能夠在不預先知道聲源或麥克風位置的情況下析取語音信號。這種算法利用全局優化準則，同時在頻域、時域和空域工作，，提供25 dB噪聲抑制能力，能夠實時分離需要的語音與環境噪聲，同時能夠保證音質自然，可以有效配合各種品質的麥克風工作。BelaSigna® R262為VoIP通信提供完整的8 kHz帶寬的寬帶語音捕獲，能消除混響，并支持360°語音拾取，適合多種使用場合。
BelaSigna® R262關鍵優勢
BelaSigna® R262具有易于集成、有效捕獲語音及設計靈活等關鍵優勢。
首先，這器件是現成可用方案，能夠以直接連接至音頻輸入的兩個麥克風代替單麥克風，支持5密耳(mil，千分之一英寸)線寬走線及線間距的印制電路板(PCB)，且與BelaSigna® R261引腳兼容，易于移植到使用BelaSigna® R261的現有產品。
其次，這器件支持會議、手機通話及一臂之隔等多種使用場合，有效地捕獲語音。
1)在會議模式下，BelaSigna® R262能夠捕獲多達6米遠的語音，同時衰減噪聲，消除混響。這器件在會議模式下支持用戶360°自由移動，提供極大的靈活便利性。 這種模式適合于筆記本、平板電腦及免提模式下的手機。
2)在手機通話模式下，BelaSigna® R262支持在設備周圍創建虛擬“氣泡”，因而大幅降噪；而且支持在嘴部周圍自由移動手機，不會降低性能。這種模式適用于手機通話模式。
3)一臂之隔模式適合于私人聊天模式下的筆記本及平板電腦。這種模式在降噪與語音捕獲距離之間平衡取舍。
圖2：BelaSigna® R262能夠在多種使用場合下有效捕獲語音。
這器件的第三項關鍵優勢就是設計靈活，主要體現在對產品的工業設計或麥克風型號沒有限制。BelaSigna® R262不僅兼容寬范圍的麥克風，而且對麥克風的布局或產品工業設計沒有施加約束。這器件不僅支持雙麥克風降噪，在使用一個麥克風也可提供與使用兩個麥克風差不多一樣好的性能。此外，這器件具有寬帶處理支持能力，支持Skype VoIP通話。
圖3：BelaSigna® R262能夠靈活地用于多種語音捕獲設備。
此外，BelaSigna® R262還具有極小尺寸和低能耗的優勢。這SoC采用尺寸約為2.233 mm x 2.388 mm (約5.34 mm2)的極小WLCSP封裝(含26凸點和30凸點兩種版本)，易于集成到終端應用的工業設計中。其中，具備完整30凸點的封裝版本提供全部功能，包含EEPROM讀取旁路，適合要求3或2密耳的走線/線距PCB；26凸點封裝版本減少I/O選擇，無硬件復位引腳，僅提供1路模擬輸出，適合5密耳走線/線距PCB。這器件支持1.8 V至3.6 V工作電壓，提供極低能耗，在3.3 V滿載工作條件下的電流消耗僅為17 mA，在待機模式下的電流消耗僅為約40 µA。如此低能耗幫助延長便攜設備電池使用時間，而且性能不會受損。
BelaSigna® R262豐富的硬件和軟件開發支援
BelaSigna® R262的應用示意圖如圖4所示。
圖4：BelaSigna® R262的應用示意圖。
為了幫助客戶開發，安森美半導體還提供豐富的評估硬件，包括客戶原型平臺(CPP)、模擬演示板、原型模塊及通信加速器適配器(CAA)等。其中，客戶原型平臺包含更多功能，使用板載MEMS麥克風或插入客戶自己的麥克風，采用板載AAA電池自供電或設計人員提供自己的供電方式，支持對BelaSigna® R262進行完整評估。
圖5：安森美半導體為BelaSigna® R262提供豐富評估硬件，幫助客戶開發。
便攜電池供電型模擬演示板的尺寸為52 mm x 25 mm x 20 mm，立體聲輸出顯示兩種同步的使用場合，能插入到任何標準麥克風輸入，適合于評估BelaSigna® R262的性能。
原型模塊尺寸為22 mm x 6 mm，具有板載2.048 MHz振蕩器，簡單提供3.3 V電源并連接輸出，提供模擬及DMIC輸出，適合設計原型以評估BelaSigna® R262。此外，連接至BelaSigna®芯片的高速USB接口用于生產期間的開發、調試及編程。
此外，安森美半導體還提供支持所有BelaSigna® R系列芯片的直觀易用的Windows應用軟件，方便設計人員進行現場配置BelaSigna® R262，支持在設計入選過程中運行診斷工具，而且可以根據設計人員的配置變更重新產生并重新傳送定制的EEPROM狀態參數。
小結：
BelaSigna® R262是獨特的現成可用方案，用于帶有極復雜語音管理設計挑戰的通信設備。隨著客戶對語音清晰度及噪聲管理的期望不斷提高，尤其是在快速擴充的VoIP市場，設計人員能獲得像安森美半導體BelaSigna® R262這樣的技術尤為重要，幫助他們設計出極具吸引力之語音通信設備，不論何地及怎樣通信，都提供清晰語音效果，幫助優化用戶體驗。
參考資料：
1、BelaSigna® R262產品網頁，安森美半導體，www.onsemi.cn/PowerSolutions/product.do?id=BELASIGNA%20R262
2、BelaSigna® R262數據表，安森美半導體，www.onsemi.cn/pub/Collateral/BR262-D.PDF
3、《安森美半導體BelaSigna® R262音頻DSP系統》網上研討會演講資料，2012年9月，http://seminar.21ic.com/detail.asp?meeting_id=109