市场车载音响麦克风摆放以及降噪解决方案

Posted 2020-12-01 lxp-never

扬声器摆放解决方案

恩智浦公司

参考网站：https://www.nxp.com.cn

　　恩智浦半导体公司宣布推出了一款回声消除及降噪解决方案，该解决方案显著减少了语音通信嘈杂的问题，并使汽车制造商能够提供令消费者满意的免提通话体验。这款经济高效的解决方案结合了创新ECNR软件，该软件可以很方便地移植到恩智浦车载收音及音频处理DSP或i.MX系列应用处理器。新型恩智浦ECNR解决方案通过在驾驶舱中消除回声和过滤不必要的噪声来提高通话音质。

　　回声和噪声使行驶途中的通话变得困难。车内扬声器在传输来电通话的语音信号时会产生回声，回声返回到话筒会导致来电者听到自己的声音，使得注意力分散并可能导致通信中断。此外，来自风扇、排气管、轮胎、窗户和乘客的道路噪声可能渗入通话，导致通话无法识别，最终损害驾驶通话体验并带来烦恼。

　　新型恩智浦ECNR解决方案通过在驾驶舱中消除回声和过滤不必要的噪声解决这两方面问题，从而提高通话音质。

恩智浦音响系统

　　音响可以影响旅程的舒适感。交通噪声，音乐的大小或甚至空调的声音往好了说可以带来刺激，往坏了说，可以带来极大的破坏性。高级音响系统可将不受欢迎的外界声音抵消掉，根据你的要求调整音乐；使车内环境可以随心所欲或充满活力或平和舒缓。

　　借助广泛的接收和处理音频、广播和噪声的器件组合，恩智浦还为汽车音响系统提供最先进的AB类和D类放大器。它们可以提供更多的频道、高输出功率和高电压，为客户的设计带来最大的灵活性。

恩智浦车载音响摆放解决方案

TDF853x 系列提供3到5通道占用兼容性

9扬声器系统

14扬声器系统

17扬声器系统

麦克风摆放解决方案

经过我国内外车载公司网站的调研，以及搜罗关于车载麦克风阵列的所有论文，总结如下麦克风摆放方案。

方案一

在youtube上看到的教学麦克风安装视频，地址：https://www.youtube.com/watch?v=PR4LYpvRD6U

而这个麦克风经过查询，在亚马逊网站上有买，地址：https://www.amazon.com/Universal-Pioneer-Replacement-Microphone-Navigation/dp/B074FR41Q2

方案二

奔驰SLR和SL跑车>SL级(R230)

关于SL500，SL550，SL600，摆放来源：https://mbworld.org/forums/sl-class-r230/749916-where-correct-position-microphone.html

R230s有2种类型的麦克风

• 在后视镜放置麦克风（图一）
• 在SOS开关旁边放置了一个麦克风，后将其放入SOS外壳中（图二）

方案三

在youtube上看到的另一种麦克风摆放方案，车载蓝牙的麦克风是在导航屏幕左上角，视频中讲到，如此安装不利于麦克风的收音。

方案四

麦克风摆放来源：https://www.smartcarofamerica.com/threads/bluetooth-mic-placement.15972/

方案五

车子的麦克风一般是在你的那个眼镜盒上面，也就是中控的那个车顶的那个顶灯那里

特斯拉model 3的麦克风位置

BMW一款车型麦克风的摆放位置

方案六

有些车型是在司机那边的车顶内饰上，一个灰色的胶皮长方形。通常有个小孔 有些有标注mic的就是麦克风，大部分是没有标注的。

方案七

麦克风放在车门旁边的

方案八

这是一个8麦克风阵列的车载蓝牙产品，产品地址：https://www.theverge.com/2019/8/6/20754404/amazon-echo-auto-review-alexa-car-price-specs-features

产品说明地址：https://www.wired.com/story/amazon-echo-auto-engineering/

方案九

NTT-TX公司提供的解决方案，大多数汽车只能捕获驾驶员的声音，该解决方案为所有乘客提供语音通信；在汽车中可以听到各种响亮的声音和混响（道路噪音，汽车音频等）

解决方案：

• 通过智能麦克风对任何座椅进行波束成形
• 独创的啸叫控制技术
• 混响控制技术
• 具有多个麦克风和扬声器的封闭环境中的回声消除（约能减少30dB回声）

优点：

• 从汽车中的任何座位准确地拾取声音
• 可改善嘈杂环境中的语音识别
• 完全免提
• 通过消除背景噪音提高车载麦克风的音质

 

方案十

思必驰环形6麦克风阵列 和 环形6+1麦克风阵列

Bose麦克风阵列解决方案

方案十一

这种麦克风阵列解决方式是在一篇论文上看到的，Acoustic Noise and Echo Canceling with Microphone Array

提供车载音频解决方案的公司

我爱方案网联合科大讯飞举办的2016讯飞智能语音设计大赛

麦克风阵列技术在汽车座舱声音增强系统中的应用

　　典型的CSE系统框图，为了减少不需要的噪声，处理器执行主动降噪（ANC）算法。

麦克风阵列捕获声音，并创建精确定的反相音频信号，然后发送到放大器，驱动系统扬声器和低音炮，不影响音乐或通话音量，减少汽车座舱内的低频噪声。

　　为了增强引擎声，处理器执行发动机声音增强（ESE）或声音执行器算法，方法是通过由发动机负载和RPM确定的立体声系统，播放预先记录的引擎声，或者让麦克风阵列从传动系统捕获声音信号，处理器放大和调谐此声音信号，以让司机对引擎声不反感。

　　处理器实现了麦克风波束成形算法（MBF），为了有效地执行高性能免提系统。从麦克风到驾驶员面部的波束，系统只“听到”存在于该光束内的声音并拒绝来自其他方向的声音。麦克风阵列中的各个麦克风通过系统采样频率指定的极其特定的距离分离。该距离影响声音到达每个特定麦克风所花费的时间，为系统提供关于声源的方向和距离的足够信息，并且拒绝该虚拟波束之外的任何声音。

　　集成模拟前端集成在ADC中，有助于提高信噪比（SNR）并实现更高质量的音频捕获。不过，这种方法仅为实现这一目标的众多方法之一。例如，还可以使用数字I2S麦克风，但是这种替代方法比使用模拟麦克风和多通道ADC的成本更高。此方案通过对成本、性能、实现方式等多角度考量最终确认，具有较高的市场优势！

灵云麦克风阵列解决方案服务智能车载

官网：https://www.aicloud.com/dev/ability/index.html?key=sma

新闻1：http://digital.it168.com/a2016/0524/2659/000002659296.shtml

新闻2：http://www.sohu.com/a/133531831_703174

功能：语音唤醒、声源定向、远场降噪、回声消除、语音打断、语音纠错、多轮对话

优点：抗噪能力极强，在80km/h的车速下也能准确识别司机话语

车载噪声：车外胎噪、风噪，车内空调声、引擎声等行车环境噪音

　　抗噪型灵云语音识别+麦克风阵列 轻松破解车内噪音干扰

原理：

　　多麦克风阵列能根据声音到达的时间差，准确计算出声源与阵列模块之间的角度和距离，实现对目标声源的定位与跟踪，并利用麦克风阵列的空域滤波特性，在目标说话人方向形成拾音波束，仅拾取波束的信号，抑制波束之外的噪声和混响(反射声)，同时，通过回声消除技术，过滤掉音频设备发出的声音，让语音识别引擎获取的用户声音更为清晰纯净。

看到这个图的读者，请听我说几句：

大部分车载系统都是单麦克风的，中高端汽车会配置麦克风阵列，一般2、4、6个麦克风组成麦克风阵列，我前面也讲解到了市面上大部分车载麦克风的摆放解决方案。因此可以总结：车载麦克风的设计，要么一个，要么两个或者四个组成线性麦克风阵列，要么采用4个或6个麦克风组成环形布局（参考Bose）。

　　由于麦克风阵列会不可避免的拾取部分行车环境噪音，影响语音识别率，对此，捷通华声综合考虑车内物理结构和车速变化，对驾车过程中的车外胎噪、风噪，车内空调声、引擎声等车载环境噪音信息进行建模，并用大量的实际行车噪音数据进行训练，进一步优化语音识别引擎，推出了针对抗噪的深度学习算法和自适应车内噪音的声学模型，让灵云语音识别具备极强的抗噪性，轻松应对常见车载环境噪音。同时，该技术采用深度神经网络算法(DNN)算法，可在用户的使用过程中，通过利用积累的语音数据来训练、优化算法，不断提升语音识别率，让司机与车载设备的语音交互越来越流畅。

　　灵云远场语音交互解决方案 全面满足司机需求

　　为了全面满足司机驾驶途中的各种实际需求，灵云远场语音交互解决方案在实现打电话、发短信、听音乐、地图导航、设备控制等众多语音控制的同时，为司机提供天气、新闻、故事、股票、火车、航班、餐饮等30多种云端信息与内容服务。

　　在驾车过程中，司机只要说出唤醒词，如“小灵开机”，车载设备便会开启，并面向司机方向形成拾音波束。司机说“为我导航至天安门”，车载设备便会自动规划路线并进行导航，路上需要打电话时，司机可以说“给xx打电话”、“打电话给xx”，或者直接报出电话号码，电话便会自动拨出，当电话号码识别有误时，司机可通过多轮对话方便地进行纠错。打完电话，如果想听首歌放松一下，可以直接说“放首青花瓷”、“来首周杰伦的歌”，或者“播放周杰伦的青花瓷”，车载设备都能轻松识别;如果想了解最新信息，无论是天气、新闻，还是股票、航班信息，只要说出来，都可以从云端轻松获取;如果你想吹吹风、透透气，也无需亲自动手，只需说“开窗”，车窗便会自动落下，真正实现语音控制，把司机的眼睛和双手还给驾驶，为行车安全保驾护航。

　　除此之外，灵云远场语音交互解决方案具备独特的优点：语音识别方面，捷通华声通过用怠速、中速、高速、开窗、关窗以及空调弱风、强风等各种驾驶状况下的海量真实录音数据对ASR引擎经行训练优化，让灵云语音识别技术能够轻松应对各种行车环境噪音，语音识别正确率和实时率已达行业领先水平;语音合成方面，灵云语音合成提供男声、女声、可爱童声等多种音色供用户选择，满足不同用户的个性化需求。同时，捷通华声充分考虑目前的网络覆盖状况，为用户提供本地与云端相结合的语音交互服务，即使汽车行驶在没有网络的偏远地区，也能使用语音交互来轻松控制车载设备。

ALANGO基于车载的语音和音频技术

参考网站地址：http://www.alango.com/solutions-automotive.php

　　由于噪音和混响，汽车内部的声学环境面临独特的挑战。发动机，道路，风和雨噪声的幅度和频谱可能会突然变化。坚硬表面的声音反射会产生强烈的回声，回声尾部较长。Alango的汽车解决方案是为克服这些挑战而量身定制的，可提供卓越而令人愉悦的语音和音频质量。

Alango公司分别提供了“免提语音增强”、“语音识别增强”、“语音增强”、“车内通讯”的解决方案

Alango的语音通信包（VCP）是道路上超过2000万辆汽车的语音增强解决方案。Alango的VCP通过减轻回声和噪声以及调节增益和频率均衡，确保通过汽车免提系统（利用车辆的麦克风和扬声器）清晰地听到车内乘客的声音。

名词解释

自适应定向麦克风（ADM）	利用Alango的波束成形算法，可以在车厢中放置两个或多个麦克风以自适应地区分语音和噪声。
回声消除器（AEC）	Alango实现了汽车级“类型1”全双工回声消除。易于配置并调整到不同的汽车内饰。
噪音抑制器（NS）	减少车厢内麦克风和扬声器信号中的噪音。Alango高分辨率NS可以抑制多达24dB的噪声，而不会引起明显的语音失真。
自动增益控制（AGC）和动态范围压缩器（DRC）	均衡麦克风和扬声器信号中的语音水平，确保清晰可辨。Alango AGC技术可抵抗环境噪声，并在不增加环境噪声的情况下实现快速信号均衡（?200ms）。
频率均衡器（EQ）	可以以高分辨率对麦克风和扬声器的频率响应进行精细的频率调整。
EasyListen™	实时减慢传入语音的速度，从而提高快速通话者，外语，邮箱和电话号码的清晰度。
自动音量和均衡（AVQ）	根据环境噪声水平和频谱修改扬声器信号，在可变的驾驶条件（速度，道路类型，雨水，开窗等）中提供相等的响度和清晰度。
丢包隐瞒（PLC）	PLC是一种用于掩盖丢失或丢弃的数据包的影响的技术。PLC的目的是重建合成信号，以覆盖接收到的比特流中的丢失数据，从而隐藏传输损失。

Alango的声音增强包（SRP）可以实现从驾驶员到后排乘客的车内语音通信，而驾驶员无需提高自己的声音或转身面对乘客。

驾驶员的声音实际上是通过后扬声器播放的。这是通过Alango的对讲软件包实现的，该软件包结合了反馈消除和降噪功能。由于驾驶员可以自然地交流，同时保持视线在道路上，因此在安全性和便利性方面具有绝对的价值。

 

名词解释

声反馈消除（AFC）	尝试模拟扬声器和麦克风之间的声学??路径，从而预测反馈信号并从麦克风信号中减去预测值。
噪音抑制器（NS）	减少车厢内麦克风和扬声器信号中的噪音。Alango高分辨率NS可以抑制多达24dB的噪声，而不会引起明显的语音失真。
减少声反馈	减少声学反馈可以检测并减少反馈，并有助于AFC正常运行。它基于频率缩放和自适应陷波滤波。
自动音量和均衡（AVQ）	自动修改系统放大和频率均衡器，以补偿环境噪声强度和频谱的变化。

ANDREA提供的车载免提数字阵列麦克风和降噪解决方案

参考网站地址：https://andreaelectronics.com/products/

USB-SA 麦克风阵列

DA-350 麦克风阵列

DA-250Q 麦克风阵列

Transtron车载平台上的阵列麦克风产品

参考网站：https://www.transtron.com/en/products/arrayindex.html

　　Transtron已开发出一种用于车载应用的紧凑型数字阵列麦克风。它采用了我们独特的阵列麦克风技术，可有效消除噪音并传递驾驶员的声音。

用于eCall的阵列麦克风

　　一种数字阵列麦克风，包含一个扬声器，该扬声器支持eCall紧急呼叫系统，该系统已在俄罗斯推出。其新开发的高性能回声消除器可对紧凑型外壳内扬声器的回声进行适当处理。该设计在很小的空间内实现了eCall系统所要求的通话质量。

阵列麦克风模块

　　该阵列麦克风模块可以集成到车载设备中，例如汽车导航系统。它具有两个麦克风和一个安装在微型电路板上的高速数字信号处理器（DSP），因此可以很容易地将我们的数字阵列麦克风添加到车载设备中并实现高音质。它还支持扩展功能，例如回声消除器，用于呼叫或来自外部麦克风的输入。

番外

我这篇博客主要是介绍国外的公司，当然我们国内的科大讯飞、大象声科等等都做的很好，在这里我就不多介绍了，另外分享给大家一篇6+1麦克风阵列的文章https://www.jianshu.com/p/1cfa15eaadfe

美国的TI公司基于Telinnovation提出的用于解决AEC问题的回声消除器可以同时消除512个信道的回声信号，

加拿大的Octasic公司研制的OTC9600能够实现良好的声学回声控制与自适应降噪。

杭州艾力特技术有限公司，研发了一系列具有回声消除功能的拾音器、楼宇对讲和可视监控对讲，并提出了一系列集成了噪音抑制、回声消除、EQ调整等功能的中型会议解决方案。

华为、腾讯、科大讯飞等公司以及清华大学、西南交通大学等科研机构也对回声消除问题有着前沿的产品技术研究。