安森美半導體用於智慧型手機及平板電腦等應用的寬頻先進雜訊抑制SoC方案

隨著用戶對智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦等裝置的語音清晰度及雜訊管理的期望不斷提升，尤其是在快速擴充的VoIP市場，設計人員面臨著極複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語音捕獲及寬頻雜訊抑制系統單晶片(SoC)方案的關鍵功能、應用優勢及開發支援，幫助他們設計出不論何地及怎樣通訊都提供清晰語音的極具吸引力的裝置。

BelaSigna® R系列產品的特性
安森美半導體BelaSigna® R系列語音捕獲SoC的設計專門用於應對嘈雜環境下語音通訊的聲學設計挑戰。R系列的第一款產品是支援雙麥克風的BelaSigna® R261，支援雙麥克風直接輸入，雜訊消減演算法內置於整合的ROM記憶體中，以數位訊號處理器(DSP)結構為基礎的應用控制器提供高性能及超低能耗，提供雙通類比輸出，並支援數位麥克風輸出。

最新推出的BelaSigna® R262則是BelaSigna® R261的升級產品，提供更高性能，且更易用。此元件同樣整合了DSP、穩壓器、鎖相環、電平轉換器及記憶體，採用占位面積不足6平方毫米的極小WLCSP封裝，所需電路板空間小於通常須採用額外外部元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採用先進的即時適應性語音處理，提供高達25dB的雜訊抑制

BelaSigna® R262採用先進的雙麥克風即時適應性語音提取算法，能夠在不預先知道聲源或麥克風位置的情況下析取語音訊號。此算法利用全域最佳化準則，同時在頻域、時域和空域工作，，提供25 dB雜訊抑制能力，能夠即時分離需要的語音與環境雜訊，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通訊提供完整的8 kHz頻寬的寬頻語音捕獲，能消除混響，並支援360°語音拾取，適合多種使用場合。

BelaSigna® R262關鍵優勢
BelaSigna® R262具有易於整合、有效捕獲語音及高設計彈性等關鍵優勢。

首先，此元件是現成可用方案，能夠以直接連接至音訊輸入的兩個麥克風代替單麥克風，支援5密耳(mil，千分之一英吋)線寬走線及線間距的印刷電路板(PCB)，且與BelaSigna® R261接腳相容，易於移植到使用BelaSigna® R261的現有產品。
其次，此元件支持會議、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公尺遠的語音，同時衰減雜訊，消除混響。此元件在會議模式下支援使用者360°自由移動，提供極大的彈性便利性。此模式適合於筆記型電腦、平板電腦及免持模式下的手機。

   2)   在手機通話模式下，BelaSigna® R262支援在裝置周圍創建虛擬「氣泡」，因而大幅抑制雜訊；且支持在嘴部周圍自由移動手機，不會降低性能。此種模式適用於手機通話模式。

3)  一臂之隔模式適合於私人聊天模式下的筆記型電腦及平板電腦。此種模式在雜訊抑制與語音捕獲距離之間平衡取捨。

圖2：BelaSigna® R262能夠在多種使用場合下有效捕獲語音。

此元件的第三項關鍵優勢就是設計彈性高，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不僅相容寬範圍的麥克風，而且對麥克風的佈局或產品工業設計沒有施加約束。此元件不僅支援雙麥克風雜訊抑制，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，此元件具有寬頻處理支援能力，支援Skype VoIP通話。

圖3：BelaSigna® R262能夠靈活地用於多種語音擷取裝置。

此外，BelaSigna® R262還具有極小尺寸和低能耗的優勢。此SoC採用尺寸約為2.233 mm x2.388 mm (約5.34 mm2)的極小WLCSP封裝(含26凸點和30凸點兩種版本)，易於整合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，無硬體重定接腳，僅提供1路類比輸出，適合5密耳走線/線距PCB。此元件支援1.8 V至3.6 V工作電壓，提供極低能耗，在3.3V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可攜式裝置電池使用時間，而且性能不會受損。

BelaSigna® R262豐富的硬體和軟體發展支援
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體，包括客戶原型平臺(CPP)、仿真演示板、原型模組及通訊加速器適配器(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，採用板載AAA電池自供電或設計人員提供自己的供電方式，支援對BelaSigna® R262進行完整評估。

圖5：安森美半導體為BelaSigna® R262提供豐富評估硬體，幫助客戶開發。

便攜電池供電型仿真演示板的尺寸為52 mm x25 mm x 20 mm，身歷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，適合於評估BelaSigna® R262的性能。

原型模組尺寸為22 mm x6 mm，具有板載2.048 MHz振盪器，簡單提供3.3 V電源並連接輸出，提供類比及DMIC輸出，適合設計原型以評估BelaSigna® R262。此外，連接至BelaSigna ®晶片的高速USB介面用於生產期間的開發、調試及程式設計。

此外，安森美半導體還提供支援所有BelaSigna®R系列晶片的直觀易用的Windows應用軟體，方便設計人員進行現場配置BelaSigna ® R262，支援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並重新傳送訂製的EEPROM狀態參數。

小結：
BelaSigna®R262是獨特的現成可用方案，用於帶有極複雜語音管理設計挑戰的通訊裝置。隨著客戶對語音清晰度及雜訊管理的期望不斷提高，尤其在快速擴充的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訊裝置，不論何地及怎樣通訊，都提供清晰語音效果，幫助最佳化使用者體驗。

供稿：安森美半導體

參考資料：