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一、设计目标

针对全双工免提通话产品(如车载免提、会议终端)和语音识别设备(如智能音箱、语音遥控器)的核心痛点,本方案通过硬件选型与算法优化,实现以下目标:

• 降噪性能:在 40dB-90dB 环境噪音中(如办公室键盘声、街道车流声、工厂机械声),人声识别准确率≥95%,语音清晰度(MOS 评分)≥4.0;

• 消回音效果:消除喇叭输出信号对麦克风的干扰,回音抑制量≥90dB,全双工通话时无卡顿、无叠加杂音;

• 适配场景:支持 0.5m-5m 拾音距离,满足家庭、办公、车载等多场景实时交互需求。

二、核心硬件选型与布局设计

(一)核心处理模块:AP-0316 语音模组

以 AP-0316 作为降噪消回音核心,其优势如下:

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• 硬件级降噪:内置 AI ENC 降噪引擎,支持 45dB-90dB 宽幅降噪,可过滤风扇、空调、敲击等非人声噪音;

• 超强消回音:AEC 技术支持 100dB 回音抑制,解决喇叭与麦克风近距离(≤30cm)的回音问题,满足全双工通信;

• 接口适配:通过 USB/ I2S 接口连接主控,支持双数字麦克风输入,自带 3W 功放驱动喇叭,简化外围电路。

(二)麦克风阵列设计

• 选型:采用 2 颗高灵敏度 MEMS 数字麦克风(信噪比≥65dB,采样率 16kHz),匹配 AP-0316 双麦模式;

• 布局:麦克风间距 5cm-8cm,呈 60° 夹角布置于设备前端,通过波束成形技术聚焦声源(抑制 ±30° 外的噪音);

• 声学隔离:麦克风外壳设计防喷网,减少气流冲击噪音;安装位置远离喇叭(建议间距≥20cm),降低物理回音耦合。

(三)扬声器与功放配置

• 扬声器:选用 4Ω 3W 全频喇叭(频响 100Hz-20kHz),避免低频共振产生额外噪音;

• 功放驱动:直接通过 AP-0316 内置 3W 功放驱动,无需额外电路,减少信号传输损耗。

(四)主控与辅助硬件

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• 主控芯片:选用 ARM Cortex-A53 架构处理器(如 RK3308),通过 I2S 接口与 AP-0316 通信,负责语音数据转发与指令解析;

• 电源管理:采用 5V/2A 供电,通过 LDO 输出 3.3V 给麦克风与主控,确保 AP-0316 工作电压稳定在 4V-5.25V。

三、降噪与消回音算法优化策略

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(一)分层降噪方案

• 预处理阶段:利用 AP-0316 硬件降噪,通过 T1/T2 端口动态调节降噪强度:

• 安静环境(噪音≤40dB):开启轻量降噪(45dB),保留更多语音细节;

• 嘈杂环境(噪音≥60dB):切换至深度降噪(70dB-90dB),压制机械、交通等强噪音。

• 软件增强:主控端运行自适应滤波算法,对 AP-0316 输出的语音信号进行二次降噪(针对残留的低频噪音)。

(二)全双工消回音优化

• 实时回音消除:AP-0316 的 AEC 模块通过以下机制消除回音:

• 采集扬声器输出信号作为参考,生成反向声波抵消麦克风拾取的回音;

• 动态跟踪喇叭与麦克风的声学路径变化(如温度、距离改变),实时更新抵消参数。

• 通话冲突避免:通过 AP-0316 的全双工支持,实现 "收 / 发" 链路并行工作,避免传统半双工的 "一方说话另一方静音" 卡顿。

(三)语音识别增强适配

• 前端信号优化:AP-0316 输出的纯净语音信号(信噪比≥80dB)直接送入语音识别引擎,减少识别错误;

• 唤醒词过滤:在语音识别前增加唤醒词检测(如 "小爱同学"),通过 AP-0316 的定向拾音功能,降低非唤醒方向的误触发。

四、测试与验证标准

(一)降噪性能测试

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(二)消回音效果测试

• 近距离测试:喇叭与麦克风间距 20cm,播放 85dB 音频时,回音抑制量≥95dB(无明显叠加回音);

• 全双工测试:双方同时说话(音量 65dB),通话无卡顿、无断句,语音延迟≤100ms。

(三)稳定性验证

• 连续 72 小时满负荷运行(循环播放噪音 + 通话 + 语音识别),AP-0316 无死机、无参数漂移;

• 温度测试:在 - 20°C-70°C环境中,降噪与消回音性能衰减≤5%。

五、应用场景适配建议

(一)全双工免提通话产品(如车载终端)

• 硬件调整:麦克风布置于驾驶位头顶(定向拾音),喇叭远离麦克风(≥30cm),利用 AP-0316 宽温特性(-40°C-85°C工业版)适配车内环境;

• 功能优化:开启 "车载模式",增强发动机、胎噪等低频噪音的压制,消回音参数锁定为 "强抑制"(100dB)。

(二)语音识别产品(如智能音箱)

• 硬件调整:麦克风阵列呈环形布置(360° 拾音),通过 AP-0316 双麦定向功能聚焦用户所在方向;

• 功能优化:设置 "远场模式"(拾音 3m-5m),降低背景音乐对唤醒词识别的干扰。

六、方案优势总结

• 硬件级高效处理:AP-0316 集成降噪、消回音、功放功能,减少外围电路设计,降低开发成本 30%;

• 场景自适应能力:通过动态参数调节,适配不同噪音环境与拾音距离,无需人工干预;

• 全双工体验升级:100dB 消回音 + 并行通信链路,实现 "自然对话" 级交互,优于传统半双工设备。

通过本方案,全双工免提通话与语音识别产品可彻底解决噪音、回音痛点,显著提升用户交互体验。

行业分类 : 安防监控

开发平台 : Microchip 微芯,Rockchip 瑞芯微,Allwinner 全志,Espressif 乐鑫,Actions 炬芯,HIKVISION 海康威视

交付形式 : PCBA

性能参数 : ENC降噪类型 : 稳态/非稳态噪音/风噪/突发噪音/环境噪音,环境降噪指标 : 45-90db,全双工通话回音消除指标 : 100db,工作电压 : 3.3v-5v,音频接口 : USB声卡接口/模拟音频接口/数字音频接口,降噪模式 : AI全向降噪模式/双波束定向拾音降噪模式

应用场景 : 智能家居领域,车载系统,远程会议设备,安防监控,录音设备