智能音箱“好耳朵”的设计奥秘

时间:2024-04-07 08:24:04

简介

智能语音交互,已经是智慧家庭的一大入口。 传统音箱品牌如harman 、JBL、logic,互联网公司如百度、阿里、腾讯、 京东等厂商纷纷杀入智能音箱市场, 争夺未来家庭物联网的入口。

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智能语音交互,“耳朵”很重要

智能语音交互,已经是智慧家庭的一大入口。

传统音箱品牌如harman 、JBL、logic,互联网公司如百度、阿里、腾讯、 京东等厂商纷纷杀入智能音箱市场, 争夺未来家庭物联网的入口。

我们之前在《智能音箱“名字”大有玄机》一文中讲了如何给给智能音响取一个好的“名字”,链接在此:智能音箱,如何起个好名字?

下面我们讲讲如何给智能音响的设计一双灵敏的好“耳朵”

智能音箱“好耳朵”的设计奥秘

耳朵=麦克风阵列

通过智能音箱上的多个麦克风,组成阵列,能够通过算法,让麦克风收听人声方向的声音,并过滤非人声方向的噪音

智能音箱能够实现全屋清晰拾音,靠的就是麦克风阵列。

智能音箱“好耳朵”的设计奥秘

麦克风拾音孔开孔设计方法

MIC 孔深和孔径比例,MIC 的开孔深度对开孔孔径的比值要小,尽量向 1:1 靠近。

孔深对孔径的比值越大,则 MIC 频响的震点越向低频部分靠近。

具体希望频点需要落在什么位置?可以咨询算法工程师,实际制作时候, 也可以测试出来。下图是我们使用conexant 语音ASR模块测试出的一组数据。

智能音箱“好耳朵”的设计奥秘

扬声器和麦克风阵列的隔离

智能音箱,播放音乐是其核心功能之一,但是喇叭的声音会对麦克风有一定的影响。

MIC 和喇叭的腔体要做好隔离,MIC的腔体要做好四周以及mic的拾音孔后面要封死,不能漏气。喇叭的声音不从拾音孔的四周和后面进入mic孔, 只能由mic的拾音孔进入,不能从其他路径进入。

防止声音腔体振动

MIC,Speak要做好防震处理,在播放音乐时,喇叭会振动,尤其低音时振动音响会振动比较厉害,这样喇叭会带着mic一起振动,引入噪声。

另外喇叭本身异常振动,引入到MIC,导致与ASR 语音降噪模块从喇叭端回采的信号差异太大,会对AEC降噪算法造成非常大影响,因此在前端要加上硅胶套,或者EVA泡棉减震。

麦克风选型,一致性要高

麦克风的选取是至关重要的:AEC降噪算法对此有严格的要求。

各家算法在要求上会有一些差异,主要是三点: 信噪比要高, 灵敏度要高,MIC器件之间的一致性要高

智能音箱“好耳朵”的设计奥秘

↑图.硅麦(mems麦克风)

喇叭和麦克风之间的距离要尽量远

MIC距离喇叭尽量远,喇叭与 MIC 越近,AEC 降噪的效果越差,语音识别距离就越短。

譬如,MIC 和喇叭的距离在 10cm 的时候, 说话人站在距离 MIC 2 米远的地方, AEC 的效果还不错,如果说话人站在距离 MIC 4 米远的地方,要达到同样的 AEC 效果, 则 MIC 和喇叭的距离要达到 20cm。