Technologie zur Geräuschreduzierung bei TWS-Headsets

Digitales Signal ADM des TWS-Headsets
Mit dem kontinuierlichen Wachstum des TWS-Headset-Marktes (True Wireless Stereo).Auch die Anforderungen der Benutzer an das Produkterlebnis wurden von einfachen Quicklinks auf höhere Standards erweitert.Seit diesem Jahr ist beispielsweise eine große Anzahl von TWS-Headsets mit klarer Anruffunktion auf dem Markt.
Um eine klare Sprachkommunikation in sehr lauten Umgebungen zu ermöglichen, ist es möglich, Schemata zu generieren, die die Signale vom Innenohr und externen Mikrofonen kombinieren, um eine intelligente, umgebungsadaptive Subband-Mischertechnologie zu implementieren.Tatsächlich engagieren sich einige in- und ausländische Algorithmenunternehmen dafür und haben bestimmte Ergebnisse erzielt.
Natürlich legen viele Lösungsunternehmen jetzt besonderen Wert auf Lösungen zur Reduzierung von Anrufgeräuschen wie Edge AI (dies ist eine davon), aber tatsächlich ist es besser für die vorhandenen Lösungen zur Reduzierung von Anrufgeräuschen optimiert, sodass dieser Teil entfernt wird. Schauen wir uns das an Zuerst einige grundlegende Teile Die Einführung, das heißt, was die Anrufrauschunterdrückung bewirken kann.
Insgesamt beruht die Reduzierung des Anrufrauschens auf der Synchronisierung von Uplink (Uplink) und Downlink (Downlink).Grob gesagt ist die logische Beziehung zwischen Mikrofonarray/AEC/NS/EQ/AGC/DRC wie folgt:
ADM (Adaptive Directional Microphone Array) ist eine digitale Signalverarbeitungstechnologie, die mit nur zwei omnidirektionalen Mikrofonen ein gerichtetes oder geräuschunterdrückendes Mikrofon erzeugt.Der ADM ändert automatisch seine Richtungseigenschaften, um in verschiedenen Umgebungen eine optimale Geräuschdämpfung zu gewährleisten und gleichzeitig eine angemessene Signalqualität aufrechtzuerhalten.Der adaptive Prozess ist schnell, verfügt über eine starke Frequenzselektivität und kann mehrere Störungen gleichzeitig beseitigen.
Zusätzlich zu den guten Richteigenschaften sind ADMs anfälliger für Windgeräusche als herkömmliche akustische Richtmikrofone.Die ADM-Technologie ermöglicht zwei Arten von Mikrofonkonfigurationen: „Endfire“ und „Broadfire“.
In einer Endfire-Konfiguration befindet sich die Signalquelle (der Mund des Benutzers) auf der Achse (der Linie, die die beiden Mikrofone verbindet).In einer Breitseitenkonfiguration zielt es auf eine gerade Linie auf der horizontalen Achse.
In einer Endfire-Konfiguration verfügt der ADM über zwei Betriebsmodi;„Ferngespräch“ und „Nahgespräch“.Im Far-Pass-Modus fungiert das ADM als optimales Richtmikrofon, das das Signal von hinten und von den Seiten dämpft, während das Signal von vorne erhalten bleibt.Im Nahgesprächsmodus fungiert das ADM als bestes Mikrofon zur Geräuschunterdrückung und eliminiert effektiv entfernte Geräusche.Die relative Freiheit des akustischen Designs macht ADMs ideal für Mobiltelefone, die ein „sanftes“ Umschalten zwischen Lautsprechern am fernen Ende und Lautsprechern am nahen Ende ermöglichen.Wenn diese Art von Design jedoch bei Ohrhörern, insbesondere TWS-Ohrhörern, verwendet wird, sind die Einschränkungen eher dadurch eingeschränkt, ob der Benutzer sie richtig trägt.Ähnlich wie bei Airpods hat der Autor beobachtet, dass viele Menschen in der U-Bahn „alle möglichen seltsamen“ Trageweisen haben, darunter auch die Ohren des Benutzers.Die Form und einige Tragegewohnheiten führen dazu, dass der Algorithmus im Idealfall nicht unbedingt funktioniert.
Akustischer Echounterdrücker (AEC)
Wenn ein Teil des Signals bei einer Duplex-Kommunikation (gleichzeitige Zwei-Wege-Kommunikation) zum Quellsignal zurückkehrt, wird dies als „Echo“ bezeichnet.In analogen und fast allen digitalen Fernkommunikationssystemen können selbst kleine Echosignale aufgrund starker Umlaufverzögerungen Störungen verursachen.
In einem Sprachkommunikationsterminal werden aufgrund der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon akustische Echos erzeugt.Aufgrund der nichtlinearen Verarbeitung im Kommunikationskanal, wie z. B. verlustbehaftete Vocoder und Transkodierung, müssen die akustischen Echos lokal im Gerät verarbeitet (gelöscht) werden.
Geräuschunterdrücker (NS)
Die Rauschunterdrückungstechnologie reduziert stationäres und transientes Rauschen in Einkanal-Sprachsignalen, verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis, verbessert die Sprachverständlichkeit und reduziert Hörermüdung.
Natürlich gibt es in diesem Teil viele spezifische Methoden, wie z. B. BF (Beamforming) oder PF (Postfilter) und andere Anpassungsmethoden.Im Allgemeinen sind AEC, NS, BF und PF die Kernbestandteile der Anrufgeräuschreduzierung.Es stimmt, dass jeder Anbieter von Algorithmenlösungen unterschiedliche Vor- und Nachteile hat.
In einem typischen Sprachkommunikationssystem kann der Pegel des Sprachsignals aufgrund der Entfernung zwischen dem Benutzer und dem Mikrofon und aufgrund der Eigenschaften des Kommunikationskanals stark variieren.
Dynamic Range Compression (DRC) ist die einfachste Möglichkeit, Signalpegel auszugleichen.Durch die Komprimierung wird der Dynamikbereich eines Signals verringert, indem starke Sprachsegmente reduziert (komprimiert) werden, während schwache Sprachsegmente ausreichend erhalten bleiben.Dadurch kann das gesamte Signal zusätzlich verstärkt werden, sodass schwache Signale besser gehört werden können.
Die AGC-Technologie erhöht digital die Signalverstärkung (Verstärkung), wenn das Sprachsignal schwach ist, und komprimiert sie, wenn das Sprachsignal stark ist.An lauten Orten neigen Menschen dazu, lauter zu sprechen. Dadurch wird die Verstärkung des Mikrofonkanals automatisch auf einen kleinen Wert eingestellt, wodurch Umgebungsgeräusche reduziert werden, während die gewünschte Stimme auf einem optimalen Pegel gehalten wird.Außerdem sprechen Menschen in einer ruhigen Umgebung relativ leise, sodass ihre Stimmen durch den Algorithmus ohne zu viel Rauschen verstärkt werden.