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耳機計算音頻Hearable

近幾年，計算音頻技術不斷迭代創新。

一方面，以TWS耳機為代表的可穿戴音頻設備使用場景越發多樣。除了通話之外，遠程辦公、直播、音視頻內容制作等興起，使得耳機功能使用場景大大拓展；具備主動降噪功能（ANC）的耳機普及，使用戶能夠自主控制環境噪聲，這樣的情況下如何優化使用體驗、避免反復摘戴都成為使用場景帶來的挑戰。

另一方面是結構設計挑戰。設備體積越來越小，無法像頭戴式耳機那樣擁有充足空間用來設計避風結構，因此麥克風頻繁暴露于風的湍流干擾下，影響主動降噪效果、透傳體驗、以及用于語音通話識別的效果。此外，佩戴條件的變化和個性化佩戴方式，都會影響聆聽體驗。來自于場景和佩戴的多種挑戰，導致設備搭載的音頻功能日益復雜化，耳機不僅要播放內容，還需要拾取聲音，對聲音指令做出迅速反應，并對環境進行檢測，進行信號處理。

聲加科技一直專注于通信聲學核心技術，并致力于解決端側設備面臨的技術挑戰，不斷創新和突圍，并形成了多種方案。目前多家知名企業TWS（真無線）藍牙耳機均采取了聲加科技的TWS耳機方案，在復雜場景下為人與人通信、人與機器交互提供更清晰、更舒適、更自由的使用體驗。

SVE語音增強

聲加科技推出的SVE（Soundplus Voice Enhancement）語音增強方案，已經通過IP授權方式應用在上億套耳機等產品中。

該方案創新性地融合了機器學習技術與語音信號增強技術用于提升耳機傳感器系統捕捉目標語音的性能。神經網絡具有非線性建模能力，用于抑制動態噪聲具有非常優越的性能。但是由于耳機的計算資源非常有限，單獨使用神經網絡處理語音，會產生語音失真的風險。對此，聲加科技利用前端的傳統數字信號處理技術與自適應波束技術，提高神經網絡輸入信號的信噪比，從而提升穩定性。

該方案可以適配各種形態的耳機產品：運動型入耳式、半入耳式或頭戴式等，支持使用單顆麥克風到一共搭載四顆通話麥克風的語音增強配置。目前該方案已經廣泛應用于多家知名企業的TWS藍牙耳機，聲加科技可提供不同配置的錄音樣本以及實際成品測聽評估。

功能定義

01

（高動態）回聲消除器 High-Dynamic AEC

回聲消除器（AEC）會消除麥克風接收到的來自耳機揚聲器發出的回聲成分，并支持全雙工通話。當使用反饋麥克風拾取語音時，反饋麥克風會同時收到來自耳機微型揚聲器的高動態回聲，采用高動態回聲消除器可以抑制多達70 dB的回聲分量，使得反饋麥克風收到的回聲水平低至不可聞。
02

噪聲抑制 Noise Reduction

檢測并抑制發送和接收方向信號中的穩態和瞬態噪聲。常見的穩態噪聲包括交通工具背景噪聲、發動機以及通風設備發出的噪聲，動態噪聲包括鈴聲、人聲背景以及餐廳等環境噪聲。
03

波束形成 Beam-forming

利用設備配備的兩個或多個麥克風組成陣列，可以利用聲加科技的波束形成算法自適應地定位目標范圍內的語音信號與噪聲方向，用以增強目標用戶語音，更好的抑制環境噪聲。結合聲加科技專門訓練的深度神經網絡單元，可以進一步提升波束的增強效果與穩定性，從而在低至-3dB信噪比的極端復雜噪聲環境中提供平穩、高質量的語音信號。
04

深度神經網絡處理單元 DNN Unit

深度神經網絡參數經由多次迭代訓練得到，特別針對耳機信號特點進行設計了包含數萬小時的訓練數據集，可以在復雜聲學環境下準確分離背景噪聲。采用的神經網絡架構針對耳機常用的計算平臺進行效率優化，在滿足低功耗要求的前提下完成AI計算。
05

頻域均衡 Multi-band EQ

對麥克風和揚聲器頻率響應進行實時調整，滿足客戶需求。
06

動態范圍控制 Automatic Volume Control – AGC, DRC

使麥克風和揚聲器輸出信號幅度調整至所需發送響度。聲加科技的AGC技術可動態調整輸出信號范圍，從而使整個音頻信號的音量范圍更加均衡，提供更加穩定和舒適的聽覺體驗。
07

后濾波 Post Filtering

將已知噪聲與回聲信息送入后濾波器可以進行非線性降噪處理，對回聲進行進一步抑制。聲加科技的后濾波能夠消除上行/下行信號中的穩態與非穩態噪聲，對語音成分保留完整，語音失真度低。
08

內耳麥克風調理 Self-EQ

Self-EQ模塊會根據當前反饋麥克風的ANC參數設置以及實驗確定的優化參數對耳道內語音信號進行調理，改善內耳麥克風收到的語音音色發悶的問題，以確保最終輸出語音的音色高度還原。