音頻信號(hào)處理設(shè)備先后經(jīng)歷了工作方式由模擬到數(shù)字;處理模塊由固化式到開放式;處理功能由單一音頻處理到集成邏輯控制;系統(tǒng)架構(gòu)由單臺(tái)設(shè)備集中處理經(jīng)多臺(tái)設(shè)備分布處理到多臺(tái)設(shè)備集中處理的變化;音頻信號(hào)處理和邏輯控制模塊的功能越來(lái)越強(qiáng)大，處理模塊的新算法越來(lái)越先進(jìn)、音頻處理及應(yīng)用越來(lái)越精準(zhǔn)，邏輯控制越來(lái)越智能，這些都是數(shù)字音頻信號(hào)處理的發(fā)展方向。

　　音頻喜好處理設(shè)備包含很多技術(shù)應(yīng)用，本文著重介紹SpeechSense(發(fā)言感應(yīng)技術(shù))和(AmbientSense)環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

　　一、SpeechSense(發(fā)言感應(yīng))技術(shù)

　　人聲有兩個(gè)重要特點(diǎn)：摩擦音和爆破音，這兩類聲音環(huán)境噪聲是無(wú)法創(chuàng)造的，只要是人類的語(yǔ)言，不管哪一個(gè)語(yǔ)種都具有這種特點(diǎn)，發(fā)言感應(yīng)技術(shù)能夠自動(dòng)感應(yīng)音頻信號(hào)頻率成分是否為人聲，該技術(shù)可應(yīng)用于AGC(自動(dòng)增益控制)。

　　應(yīng)用場(chǎng)景描述

　　會(huì)議室內(nèi)有多只用于拾取發(fā)言者語(yǔ)音的會(huì)議話筒，這些會(huì)議話筒品牌和型號(hào)完全相同，擴(kuò)聲系統(tǒng)中會(huì)議話筒所對(duì)應(yīng)通道的位置也完全相同，但在使用中發(fā)言人距離話筒的距離和發(fā)言人音量的大小則不盡相同。這就導(dǎo)致會(huì)議話筒的電平大小不一，發(fā)言擴(kuò)聲音量有大有小。采用AGC(自動(dòng)增益控制)電路，可對(duì)大信號(hào)自動(dòng)壓縮，小信號(hào)自動(dòng)提升。

　　傳統(tǒng)的AGC(自動(dòng)增益控制)工作原理

　　傳統(tǒng)的自動(dòng)增益控制是通過(guò)提前預(yù)設(shè)一個(gè)閾值，當(dāng)話筒拾取的音頻信號(hào)低于閾值時(shí)，自動(dòng)增益控制會(huì)自動(dòng)給與這個(gè)音頻信號(hào)增益提升，令其接近閾值位置;當(dāng)話筒拾取的音頻信號(hào)高于閾值時(shí)，自動(dòng)增益控制會(huì)自動(dòng)給與這個(gè)音頻信號(hào)增益衰減，令其接近閾值位置，這基本可以保證話筒輸入信號(hào)電平值的恒定。

　　發(fā)言感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

　　傳統(tǒng)的自動(dòng)增益控制電路在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)議話筒除了會(huì)拾取到人聲，還會(huì)拾取到其它的聲音，如翻書、放杯子及鍵盤敲打等聲音，這些聲音大都會(huì)小于自動(dòng)增益控制的閾值，當(dāng)話筒拾取到這些聲音信號(hào)后，自動(dòng)增益控制電路就會(huì)馬上工作，把這些聲音信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)功率放大器放大至音箱擴(kuò)聲，原本細(xì)小的聲音就變成了較大的環(huán)境噪聲。這種現(xiàn)象在會(huì)議室音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)中是不希望出現(xiàn)的。而發(fā)言檢測(cè)算法的最大作用就是讓自動(dòng)增益控制能分辨人類發(fā)言的聲音和非人類發(fā)言的聲音，僅對(duì)人類發(fā)言聲音進(jìn)行提升或衰減，小于自動(dòng)增益控制閥值的環(huán)境噪聲則不會(huì)被自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行放大。這樣有了發(fā)言感應(yīng)技術(shù)算法自動(dòng)增益控制電路工作就更加精準(zhǔn)及智能。

　　二、AmbientSense(環(huán)境檢測(cè))技術(shù)

　　環(huán)境聲，如空調(diào)、投影機(jī)風(fēng)扇及燈光鎮(zhèn)流器的交流聲等，他們沒(méi)有摩擦音和爆破音這個(gè)屬性，它是不同強(qiáng)度復(fù)合頻率的集合。環(huán)境檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)音頻信號(hào)頻率成分是否為環(huán)境聲。環(huán)境聲檢測(cè)算法可應(yīng)用于ANC(環(huán)境噪聲補(bǔ)償)。

　　應(yīng)用場(chǎng)景描述

　　公共區(qū)域擴(kuò)聲系統(tǒng)，若背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼吹碾娖街岛愣〞r(shí)，往往環(huán)境噪聲的聲壓級(jí)大小是不確定的，人多的時(shí)候環(huán)境噪聲的聲壓級(jí)就比較大，可能會(huì)把背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼囱谏w掉(聲音的掩蔽效應(yīng));人少或空?qǐng)龅臅r(shí)候環(huán)境噪聲聲壓級(jí)較小，感覺(jué)背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼吹穆晧杭?jí)較大。所以需要一個(gè)能夠精確判斷環(huán)境噪聲大小，并能夠精確調(diào)節(jié)背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼吹囊袅看笮〉腄SP處理模塊，這個(gè)DSP模塊就是ANC(環(huán)境噪聲補(bǔ)償)模塊。

　　傳統(tǒng)的ANC(環(huán)境噪聲補(bǔ)償)工作原理

　　在公共區(qū)域安裝一支環(huán)境噪聲檢測(cè)話筒，用于測(cè)量環(huán)境噪聲大小，得到測(cè)量結(jié)果后將結(jié)果返回到數(shù)字音頻處理平臺(tái)(DSP)的環(huán)境噪聲補(bǔ)償模塊。環(huán)境噪聲補(bǔ)償模塊的另外一路輸入，通常是背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼?。通過(guò)環(huán)境噪聲補(bǔ)償模塊的設(shè)置，當(dāng)環(huán)境噪聲超過(guò)提前設(shè)定的閾值時(shí)，背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼吹碾娖骄蜁?huì)按設(shè)定好的比例和時(shí)間提升，以保證背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼醋銐蚯逦乇宦牭?節(jié)目源比環(huán)境噪聲≥25dB，可確保人清晰地聽到節(jié)目源的聲音);當(dāng)環(huán)境噪聲小于提前設(shè)定的閾值時(shí)，背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼吹碾娖骄蜁?huì)按設(shè)定好的比例和時(shí)間衰減，以保證背景音樂(lè)或?qū)ず粢粼床粫?huì)讓人感覺(jué)音量太大。

　　環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

　　看似傳統(tǒng)的環(huán)境噪聲補(bǔ)償電路已經(jīng)非常完美，可經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的環(huán)境噪聲補(bǔ)償模塊補(bǔ)償后的節(jié)目源信號(hào)增大后經(jīng)揚(yáng)聲器擴(kuò)聲，再由環(huán)境聲拾取話筒拾取(在同一個(gè)聲場(chǎng))，這樣就會(huì)形成一個(gè)死循環(huán)，節(jié)目源信號(hào)不斷地增大，無(wú)法進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)環(huán)境噪聲補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方法是讓環(huán)境聲拾取話筒遠(yuǎn)離揚(yáng)聲器，這樣帶來(lái)的后果就環(huán)境噪聲補(bǔ)償模塊處理效果不夠精確。

　　而環(huán)境檢測(cè)算法則是隔斷了環(huán)境聲拾取話筒和揚(yáng)聲器之間的關(guān)系，通過(guò)自適應(yīng)濾波的方式，告訴環(huán)境聲拾取話筒把經(jīng)揚(yáng)聲器擴(kuò)聲的音頻信號(hào)濾除，僅拾取環(huán)境噪聲，這樣就能保證環(huán)境噪聲補(bǔ)償精確的處理，同時(shí)環(huán)境聲檢測(cè)話筒位置隨意擺放。

　　三、智能的系統(tǒng)控制功能

　　系統(tǒng)控制技術(shù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：內(nèi)部控制和外部控制。目前音頻行業(yè)內(nèi)大多數(shù)音頻處理系統(tǒng)都支持PC、Mac、Apple iPad、iPhone, 或者基于網(wǎng)絡(luò)的Crestron，AMX，CREATOR快捷中控產(chǎn)品的控制，這些控制方式音頻處理系統(tǒng)大多為被動(dòng)接受控制，也屬于數(shù)字音頻處理系統(tǒng)內(nèi)部控制范疇。

　　而音頻行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的數(shù)字音頻處理系統(tǒng)不僅僅是能夠接受控制這么簡(jiǎn)單，例如：集中式處理架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)接口設(shè)備是否在線，如某臺(tái)接口設(shè)備掉線，那么音頻處理系統(tǒng)可以通過(guò)電話提示音報(bào)告給系統(tǒng)管理員，以便系統(tǒng)管理員第一時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行處理。同時(shí)系統(tǒng)管理員也可在任意位置，通過(guò)模擬電話對(duì)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)進(jìn)行操作控制。再例如：當(dāng)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)大于一定的設(shè)置時(shí)間范圍，系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)到任何音頻信號(hào)，系統(tǒng)可以通過(guò)第三方控制設(shè)備(如基于網(wǎng)絡(luò)的Crestron，AMX，CREATOR快捷等中控產(chǎn)品)可以將耗電量大的設(shè)備關(guān)閉。

　　智能的系統(tǒng)控制功能多種多樣，使用者可根據(jù)自己的實(shí)際需要進(jìn)行開發(fā)。

　　總結(jié)

　　發(fā)言感應(yīng)技術(shù)和環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，遠(yuǎn)不止在AGC(自動(dòng)增益控制)和ANC(環(huán)境噪聲補(bǔ)償)模塊中。發(fā)言感應(yīng)技術(shù)和環(huán)境檢測(cè)技術(shù)這兩種技術(shù)可單獨(dú)使用也可一起使用，它們還可應(yīng)用在自動(dòng)曝光控制、背景噪聲和環(huán)境噪聲消除等功能的處理上。

　　總之，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，音頻信號(hào)處理和邏輯控制的功能將越來(lái)越強(qiáng)大，處理模塊新算法越來(lái)越先進(jìn)，音頻處理越來(lái)越精準(zhǔn)，邏輯控制越來(lái)越智能，數(shù)字音頻的處理會(huì)始終向這一方向發(fā)展。