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Mic SNR & AOP 參數對收音品質的影響
消費性產品的收音品質越來越受到重視,無論是 行動電話/智能音箱/IP Cam/Door Bell/VoIP Phone…等等,Mic 參數除了基本的Sensitivity之外,另以SNR & AOP 兩項參數是關鍵指標。
Mic SNR數值越高,代表能在越安靜的環境收錄到更微小的聲音訊號,反之,如SNR太低的Mic,其自體發出的Noise Level將遮蔽微小的聲音信號。當消費者播放時想聽細微的聲音,會不自覺將音量放大,但也同時會將Noise 放大,因此,始終無法聽到清晰的細微聲音信號。
目前市場主流Mic SNR範圍,以MEMS Mic大約在 64~74dBA,ECM大約在 60~72dBA。
Fig.1 Mic SNR Spectrum
Mic AOP (Acoustic over point) 則代表Mic能承受收音的SPL大小,AOP越高代表越可以無失真的將聲音信號轉換成電信號給後端處理運算。反之,如AOP太低的Mic,當收到外界較大的SPL信號,Mic振膜與背極板之間動幅度會超過其線性運動行程,或是電信號振幅已超過ASIC or FET能承受的範圍,都會導致Mic輸出信號失真,當THD >10%時,這點的SPL值就是AOP。
目前市場主流Mic AOP範圍,以MEMS Mic 大約在120~136dBSPL,ECM大約在 120~130dBSPL。
Fig.2 ECM structure
Fig.2-1 Mic AOP Curve
綜合上述這兩項參數則是麥克風的動態範圍(Dynamic Range, DR),表示麥克風可感應的聲壓位準範圍。麥克風可設計成對小音量敏感,或設計成可耐受Hi SPL,但若要設計出兼顧這兩種情況的產品,就變得非常困難。
Mic DR (Dynamic Range)不一定會詳列在產品SPEC內,但可從其他規格來判斷。只要找出AOP與EIN差距,此兩數值差距就是DR。
Fig.3 Mic Dynamic Range
目前ECM DR 已可達100dB以上,不只可在交響樂團演奏會中錄下震耳的鼓聲和管樂器,也能同時收錄到聽眾的細語聲,具有極高動態信號錄音表現,這在低階與高階消費產品上可以明顯區分出。
另AOP 參數對於AEC處理也是非常重要,因為AEC 通常會透過DSP 對於Mic 收到的信號進行迴音消除處理,如果Mic AOP太低,意味這THD偏高,Mic收到的信號波形已明顯失真,會導致DSP 對於信號判斷錯誤,會使回音消除效果大減,典型Mic信號失真波形如圖(4)
Fig.4 Sinewave Distortion
現在許多Smart Speaker或通訊產品,其Mic 與Speaker 安裝距離大都在30~130mm 之間,且Speaker SPL大多在 80~90dBSPL/1W/1m,如果以3~5W功率推動Speaker,距離30mm Mic收音處已>>125dBSPL,這時Mic THD已≧10%,這非常不利DSP AEC處理與高品質收音,有些Smart Speaker功放輸出可能高達10~20W,這時Mic AOP 就更顯重要。
Fig.5 AEC system block diagram
Kingstate 有數款Hi SNR &Hi AOP MEMS Mic or ECM,可應用在高品質的收音產品上,可輕鬆處理大信號與微小信號,讓DSP 能完美處理AEC,進而提高Noise Reduce的效能,以提高產品效能 & C/P值。