智能手机的声音系统设计解决方案

智能手机的声音系统设计解决方案

大家下午好！我是Knowles电子的销售王强，今天带给大家的信息是未来的手机设计对声音这方面的一些要求。在我介绍之前，我先简单地介绍一下 Knowles 公司，这个公司实际上一直专注在声学的领域，到现在已经有超过60年的历史。有几个重要的里程碑，大家可以看到，实际上在阿波罗登月的时候，上面用的麦克风就是Knowles的产品。还有一个比较重要的里程碑，我想关于麦克风现在很多人已经比较熟悉，这个产品实际上在Knowles 1986年就在研发，但这个产品一直到2003年初才在市场上量产，所以整个研发过程花了10年的时间，这个在一般的公司，这么长的研发投入期简直不可想象。

我在麦克风行业已经有很多年，在我刚刚进入这个行业时有一种非常不好的印象。因为手机实际上是个通讯工具，但很多人不太在意麦克风，我甚至觉得有些工程师在想是不是可以省掉麦克风！但现在越来越多的人，甚至包括运营商，由于运营商的推动或不同降噪公司、芯片厂商的努力，大家对于手机通讯的品质越来越重视。说到这里还得先对本次研讨会的主办方中国电子展（CEF）、电子元件技术网及我爱方案网（）说声感谢！能让有这个机会站在这里跟大家交流！好话说回来，大家之所以这么重视，这一点实际上从我们现在整个产品的出货量上面已经得到了比较好的体现。在我们谈到麦克风时有两个最基本的用途：一是语音通讯，二是录音。但实际上，我想你们可以看到现在随着手机功能的不断强大，很少有人再拿着摄像机或者照相机，基本上拿着手机在外面随时随地拍摄一些短片和照片上传到网上。这是现在手机具备的一些基本功能：摄像、拍照，甚至随着3G的应用，提供了更大的带宽，以及上网的速度更快。

所以大家随时可以通过手机做一些社交活动。随着像iPhone 推出来的Facetime、MonoTouch等基于网络通讯的即时通信手段，现在不断植入到手机里，所以这些对语音的要求，实际上会越来越苛刻、越来越严格。我们在谈到录像时，实际上现在很多手机已经具备很强大的对图象品质方面的严格要求，比如HDTV，或者SD图象、SD Video。现在有一些手机甚至具备HDMI的接口，但是在我们谈到声音，大家去录像时发现图象非常好，但有时声音是一团的糟。

接下来的语音通讯，我想大家可以看到现在在欧洲已经是宽带的语音通讯。欧洲在2014年准备强制推行超宽带，但我们国内是什么状况？国内还是窄带，4G 通讯的带宽。这是我们在实际应用当中碰到的不同的一些语音通讯时的场景。大家可以看到左上角，你在周边环境噪声比较小，比较安静的情况下，你讲电话时，比较近距离的讲电话，这时候噪音不是主要的问题。再到右上角你就会看到，比如在一个公共场合的噪声环境时，这时候对声音方面的挑战，这时有很多厂商在提供降噪的算法，在处理环境噪声的问题。另外针对speak phone状态时，对声音、对麦克风到底有什么新的要求？在speak phone的情况下，在边上嘈杂环境时，我想这对各位的挑战就更大。

基于运营商的角度，他有什么要求？我想运营商有两个基本的要求：一是通话的时长，你讲话越长，运营商越赚钱。二是数据的流量，如果你数据流量使用得越多，运营商就越高兴。所以接下来3G的时代，实际上是运营商主导手机市场的时代，甚至运营商逐渐参与到对手机标准的定制当中。接下来我们对声音方面需要做哪些应对措施？在录音的时候有两种情况：一种是非常安静的情况，一种是非常嘈杂的情况，这时候你怎么样做到立体声录音？怎么样达到Audio很好的效果？甚至大家可能会碰到一种情况，你拿一个手机或者拿任何一个摄像机到外面去拍你小孩玩耍的镜头，他一下子跑远了，你可以通过焦距的变化很容易把小孩子的图象抓得很清楚，但是声音怎么办？所以现在也有一些新技术在提供一种Audio zoom的解决方案，这时候声音也可以调整，通过特别的算法来处理。

刚才我讲了我们实际应用的一些情况，这些情况对各位做手机设计带来的挑战是什么样子？在不同的噪声环境下，这时候是在比较嘈杂的环境下，我想各位都希望得到清晰、非常容易辨识的通话效果。刚才Audience的朋友，包括一些芯片厂商，他们都在提供降噪方案，这时候肯定会有不同的方案供大家去选择。在针对多媒体录音方面，你可能需要更高的灵敏度，更高的HDTV，还有更高的降噪比，更宽的屏宽，以达到更好的录音效果。在一个非常安静的噪音情况下，这时候对麦克风的挑战是怎样的？可能你噪声环境比较大时，麦克风的本体噪声不重要。但是在非常安静的时候，比如一个演唱会，你要去录钢琴演奏的声音，会场非常安静。

这时候最主要的噪音源就是麦克风的本体噪音。然后还有一个最大的挑战，就是麦克风的一致性和可靠性有非常大的影响。实际上对Knowles来讲，我们关注在声音方面，所以我们对声学的测试，除了我们自己提供非常好的辨声产品之外，我们对声学的测试也花了很多努力。在模拟不同的噪声环境，比如在 Babble这个环境下，主要是人的噪声，你讲时，周围有很多其他人讲话的声音。在餐厅里面，你会碰到的不仅仅是讲话的声音，这时候你碰到的背景噪声是盘子、碗、餐具碰撞的声音。还有风噪，你在室外讲话，风噪是非常低频的噪声。我们把噪音基本上分为Non-Stationary noise和Stationary noise。基本上稳态的噪声，比如在车里面、旅行或一些比较稳定的噪声，这通过一些算法是很容易去掉。对于非稳态的噪声，语音还有一些其他的噪声，因为它跟语音的频率、频段有些差异，这个比较容易，但是风噪，是比较困难的，它有时候非常容易让麦克风处于饱和状态，风噪非常大，麦克风接受不了其他的声音。 Knowles有两个声学实验室，一个在美国，一个在苏州。实验室可以去模拟不同的噪声环境，然后去比较一下不同的算法对噪音消除的效果；同时我们也非常好的了解到不同噪音消除的算法对麦克风的性能有什么特别的要求。

这是我们比较一些算法的结果：实际上有一些算法，不同的颜色代表了不同的算法。大家可以看到左边这个坐标代表我前面介绍的不同状况下的噪声，实际上没有一种算法能把所有的噪音都做得非常完美。通过我们的测试可以看得到有些不同的算法对一些稳态的噪声有比较好的消除效果。对非稳态的噪声，大家可以看到右边的纵坐标有一个分值，分值是表示不同算法的效果，分值越高效果越好。对Knowles来讲，用我们的麦克风产品去配合不同算法时也得到了非常好的效果。你看分值最高的，基本上是用Knowles的麦克风。