技術文章
-
免提話筒麥克風設計注意事項
由於2020年全球新冠肺炎疫情蔓延,使的各國企業紛紛啟動居家辦公機制,也間接提升Speaker Phone 產品出貨量,因此吸引不少新的企業投入產品研發搶食這塊大餅。
由於消費性產品開發期很短,RD往往在Mic & Speaker 聲學的機構設計與聲音調校花費許多時間,也需要常常往返Acoustic Lab 進行Fine Tune,如不熟悉聲學元件設計要點,往往會錯失產品上市的時間點。
尤其Mic是一種高度敏感的聲學元件,除可以收到空氣中微小的聲音信號,也會收到來自產品上喇叭振動&機構產生的傳導共振與諧波失真,這些非線性的信號,會使DSP 無法有效處理AEC信號,使得Echo 變得很明顯,導致通話品質低落無法進行通話。
因此,以下是對於雙工免持通話產品的Mic設計注意事項:
1.Mic Array:
透過2~8pcs Mic 形成Mic Array,並搭配DSP & Beamforming Algorithm ,可達成Voice Far Pickup & Noise reduce,以提升語音通話品質。如圖 1
圖1 人的雙耳可辨別音源方向,利用2個麥克風實現定向收音。
2. Mic Sensitivity & Fr:
Mic Array 的每個Mic 感度與Fr越接近越好,理想是在±1dB,可使DSP 在進行信號運算時減少偏差,且收音通道結構L總長勿超過5mm為佳,避免Mic 通道共振頻率<12KHZ。如圖 2&3
圖2 Microphone frequency response matching.
圖3 Microphone rubber holder and bezel
3. Mic Phase:
Mic Array 的每個Mic Phase越接近越好,理想是能夠±5∘可使DSP 進行信號運算時減少時間偏差,確保Beam & Directivity 的正確性。如圖 4
圖4. Microphone phase matching test.
4. Mic Rubber holder Sealing:
Mic Rubber holder 與Bezel 之間必須確實Sealing,隔音分離度最少要20dBSPL以上,避免產品內部喇叭的聲音透過Rubber Gap進入Mic 收音通道。如圖 5a & 5b
圖5a. Microphone rubber holder and bezel sealing.
圖5b 喇叭自播放 Mic 錄音 ,Mic 氣密Frequency response測試
5. Mic vs Speaker 位置與防震:
考量喇叭擴音與Mic的AEC信號處理,喇叭通常是放在中間,Mic 是放在遠離喇叭的四周,Mic 需要使用Rubber做防震與氣密,Box Speaker 與外殼接觸面&螺絲孔需要用Sponge & Rubber holder做防震處理,以避免Mic 拾取到來自喇叭的共振傳導THD信號,導致AEC效果不佳的狀況。如圖 6a&6b
圖6a Mic 與 Speaker 位置與距離
圖6b Mic 氣密 喇叭自播放 Mic 自錄音 THD測試
產品在開發初期如有依上述注意事項執行,加上依照Audio Codec Design Guide建議設計,基本上可大幅縮短Debug的時間,使產品能準時上市。