音频基础知识

Posted 2020-11-27 ansen312

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降噪处理============================================================

被动降噪：这个是指入耳式耳塞，由于耳塞是通过一个硅胶套塞入人耳的耳道的。所以有较好的隔离外界声音的作用。而且这个降噪是全频的，就是对从20赫兹到20K赫兹的声音都有效，而且，这个被动降噪是无损音质的。所以一般的HiFi耳塞都是入耳式的就是因为这个原因。

通话降噪：如高通的CVC降噪。它的原理是利用蓝牙耳机内部的芯片，把通话麦克风接收到的信号进行滤波处理，把外界的风噪等降低。同时，还可以把对方传过来的通话音进行回声削弱处理。

CVC降噪由于没有额外的麦克风来采集外部的噪音，所以降噪效果目前还是满足不了实际应用。因此有的蓝牙耳机还设计有额外的麦克风，用于收集环境噪声，然后内部的处理器，就会把通话麦克风收集的信号中，减去拾噪麦克风收集的外部噪音。因此这种降噪效果要好很多。这种降噪我们一般叫“上行降噪”。

主动降噪：是指在一些特定场合，如高铁/飞机上，通过拾噪麦克风，采集外界的一些有规律的噪声(如飞机发动机的轰鸣声)。通过电路或者算法，把在音乐信号中加入反向的噪音信号，是的人耳听到的耳机中的声音，和外界的噪声直接抵消掉，从而达到降噪效果。

CVC降噪，是CSR芯片自带的软件降噪技术，

 

耳机降噪技术-ANC、ENC、DSP、CVC

 

蓝牙音频传输格式AAC

AAC，全称Advanced Audio Coding，是一种专为声音数据设计的文件压缩格式。与MP3不同，它采用了全新的算法进行编码，更加高效，具有更高的“性价比”。利用AAC格式，可使人感觉声音质量没有明显降低的前提下，更加小巧。苹果ipod、诺基亚手机支持AAC格式的音频文件。
优点：相对于mp3，AAC格式的音质更佳，文件更小。
不足：AAC属于有损压缩的格式，与时下流行的APE、FLAC等无损格式相比音质存在“本质上”的差距。加之，传输速度更快的USB3.0和16G以上大容量MP3正在加速普及，也使得AAC头上“小巧”的光环不复存在。

 

 

三种蓝牙的用处

A、经典蓝牙：
1）、传声音：如蓝牙耳机、蓝牙音箱。蓝牙设计的时候就是为了传声音的，所以是近距离的音频传输的不二选择。现在也有基于WIFI的音频传输方案，例如Airplay等，但是WIFI功耗比蓝牙大很多，设备无法做到便携。因此固定的音响有WIFI的，移动的如耳机、便携音箱清一色都是基于经典蓝牙协议的。
2）、传大量数据： 例如某些工控场景，使用android或Linux主控，外挂蓝牙遥控设备的，可以使用经典蓝牙里的SPP协议，当作一个无线串口使用。速度比BLE传输快多了。
B、BLE蓝牙:
1）、耗电低，数据量小，如遥控类(鼠标、键盘)，传感设备(心跳带、血压计、温度传感器、共享单车锁、智能锁、防丢器、室内定位)。
2）、目前手机和智能硬件通信的性价比最高的手段，直线距离约50米，一节5号电池能用一年，传输模组成本便宜，远比WIFI、4G等大数据量的通信协议更实用。虽然蓝牙距离近了点，但胜在直连手机，价格超便宜。以室内定位为例，商场每家门店挂个蓝牙beacon，就可以对手机做到精度10米级的室内定位，将来的蓝牙5.1更可以实现厘米级室内定位。
C、双模蓝牙:
1）、智能电视遥控器：很多智能电视配的遥控器带有语音识别，需要用经典蓝牙才能传输声音。而如果做复杂的按键，例如原本键盘表上没有的功能，经典蓝牙的HID按键协议就不行了，得用BLE做私有协议。
2）、降噪耳机：很多降噪耳机上通过APP来调节降噪效果，也是通过BLE来实现的私有通信协议。
 

 

TWS是True Wireless Stereo（真正无线立体声）的缩写，

AAC是高级音频编码（英语：Advanced Audio Coding，AAC）

全向降噪式麦克风。全向，是说这麦克风的灵敏度，在相同的距离下，在任何方向都是相等的。降噪，是降低噪声功能。

语音采样率：听筒/耳机：48k/16bit；MIC:16K/16bit 等，（如果客户指定 MIC 是使用来做K 歌的，则采样率要求更高：比如 24K/16bit、48K/16bit 等）

 

多对多，打破传统蓝牙通讯局限性
现实生活中，我们对于蓝牙连接并不陌生。例如当手机需要与蓝牙音箱相连接，只需打开蓝牙，点选进行配对即可。但如果蓝牙音箱需要和另一个手机进行连接，原先的手机就会断开连接。这就是点对点的连接。
Mesh 是一种用于建立多对多（m:m）设备通信的网络拓扑，支持直接、动态和无层级的和其他节点通信的拓扑。简言之，只要使用 Mesh 网络进行连接的设备，设备与设备之间可以互相通讯。这就可以实现一个手机连接大量蓝牙 Mesh 设备，并进行控制的功能。
蓝牙 Mesh 组网技术优化了网络泛洪通信机制，可以接入更多的节点，并保持良好的通信性能。值得一提的是，由于每个节点间可以进行信息中继，避免了单点故障带来的通信中断问题。
 低功耗蓝牙和蓝牙mesh的关系：蓝牙mesh并非无线通信技术，而是一种网络技术。蓝牙mesh网络依赖于低功耗蓝牙。低功耗蓝牙技术是蓝牙mesh使用的无线通信协议栈。
低功耗蓝牙设备可以设置成广播模式，以无连接方式进行工作，其广播的数据，位于广播范围内的任何其他蓝牙主机设备都可接收。这是“一对多”（1：N）的拓扑，其中N可以是一个非常大的数量！ 如果接收广播的设备本身不进行数据传输，那么广播设备的无线电频谱就仅仅是针对自己而言的，同时对于能够接收和利用其广播的其他设备数量没有明确的限制。蓝牙Beacon就是蓝牙广播功能的一个绝佳案例。
 

 

跟无线耳机音箱有关的，handsfree,A2DP,AVRCP等。这些profile用于处理电话，音频等相关的场景。

GATT based profile。该profile是蓝牙低功耗标准，随着以后智能化穿戴设备和各种随身传感器的兴起，BLE将会是蓝牙的一个突破口。

 

蓝牙音频传输协议：

HFP(Hands-free Profile)，让蓝牙设备可以控制电话，如接听、挂断、拒接、语音拨号等，拒接、语音拨号要视蓝牙耳机及电话是否支持。

HSP 描述了 Bluetooth 耳机如何与计算机或其它 Bluetooth 设备（如手机）通信。连接和配置好后，耳机可以作为远程设备的音频输入和输出接口。

A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile 蓝牙音频传输模型协定！ A2DP是能够采用耳机内的芯片来堆栈数据，达到声音的高清晰度。有A2DP的耳机就是蓝牙立体声耳机。声音能达到44.1kHz，一般             的耳机只能达到8kHz。如果手机支持蓝牙，只要装载A2DP协议，就能使用A2DP耳机了。

AVRCP（Audio/Video Remote Control Profile），也就是音频/视频远程控制规范。 
AVRCP 设计用于提供控制TV、Hi-Fi设备等的标准接口。此配置文件用于许可单个远程控制设备（或其它设备）控制所有用户可以接入的A/V设备。它可以与 A2DP 或 VDP 配合使用。  
 AVRCP 定义了如何控制流媒体的特征。包括暂停、停止、启动重放、音量控制及其它类型的远程控制操作。AVRCP 定义了两个角色，即控制器和目标设备。控制器通常为远程控制设备，而目标设备为特征可                以更改的设备。

OPP蓝牙通信程序部分需采用用于设备之间传输数据对象OPP Profile: Object Push Profile由于OPP profile又细分为OPPC (client)端和OPPS(server)端profile，这两个profile区别在于只有client端可以发起数据            传输的过程，但是附件设备与手机通信的情景中，既有手机发起数据传输请求也   有设备侧发起传输请求的需要，所以要在设备中实现OPPC和OPPS两个profile。 
PBAP电话号码簿访问协议（Phonebook Access Profile）
 

BLE蓝牙的角色有以下几种：广播者（Advertise）、扫描者（Scanner）、从设备（Slave）、主设备（Master）、发起者（Initiator）,其中主设备是由发起者、扫描者转化而来，从设备则是由广播者转化而来；蓝牙模块通信是指两个蓝牙模块或蓝牙设备之间进行通信，进行数据通信的双方一个是主机，一个是从机。
主设备模式：工作在主设备模式,可以与一个从设备进行连接。在此模式下可以对周围设备进行搜索并选择需要连接的从设备进行连接。理论上，一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具                      备蓝牙通讯功能的设备， 可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的蓝                    牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。
从设备模式：工作在从机模式下的蓝牙模块只能被主机搜索，不能主动搜索。从设备跟主机连接以后，也可以和主机设备进行发送和接收数据。
                  主模式与从模式的区别：主机是指能够搜索别人并主动建立连接的一方，从机则不能主动建立连接，只能等别人连接自己。
 

 

耳机阻抗是耳机交流阻抗的简称，单位为欧姆(Ω)。不同阻抗的耳机主要用于不同的场合，在台式机或功放等设备上，通常会使用高阻抗耳机，有些专业耳机阻抗甚至会在300欧姆以上，这是为了与专业机上的耳机插口匹配。对于各种便携式随身设备（手机、MP3等），一般使用低阻抗耳机，因为通常来说，阻抗越小，耳机就越容易出声（越容易驱动）。
耳机的阻抗是随其所重放的音频信号的频率而改变的，一般耳机阻抗在低频最大，因此对低频的衰减要大于高频；对大多数耳机而言，增大输出阻抗会使声音更暗更混（此时功放系统对耳机驱动单元的控制也会变弱），但某些耳机却需要在高阻抗下才更好听。
在日常使用过程中，如果耳机声音尖锐刺耳，可以考虑增大耳机插孔的有效输出阻抗；如果耳机声音暗淡浑浊，并且是通过功率放大器驱动的，则可以考虑减小有效输出电阻。
 简单来说，你只需要记住一点就够了：耳机阻抗越小，灵敏度越高，耳机越容易出声。对于现在大多数使用手机作为前端的用户来说，通常会推荐使用低阻抗（16Ω-32Ω）+ 高灵敏度（95dB-120dB）的耳机，用手机直推也是没问题的。

 

 

 常见的物联网通讯协议

Bluetooth (标准：IEEE 802.15.1)
蓝牙想必大家并不陌生，他已经是一个广为使用的通讯协议，而这种无线通信协议主要用于短距离（目前最新的蓝牙5.1版本中最远传输距离可达300公尺）的无线信息传输，不但有支持模块容易取得，且耗电低的优点，但此种协议较不适合用于大档案的传输。
 WiFi (标准：IEEE 802.11)
大家对于WiFi一定也不陌生，不只是IoT，现在一般人每天使用的笔电跟手机也常常用到，WiFi支持互联网标准，可以与云端上的架构进行连接，并支持大档案的传输，但是相对也需要耗费较多的电力。
ZigBee (标准：IEEE 802.15.4)
ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，透过该通讯协议，主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全，并也已经广为使用，乍听之下与蓝牙有点像，但两者不同的是，ZigBee主要应用于工控系统，蓝牙则主要用于消费者端的产品。