骨振動傳感器在TWS耳機中的應用
發布時間:2021-12-13 責任編輯:lina
【導讀】真無線立體聲(True Wireless Stereo,TWS)藍牙耳機與傳統耳機相比,具有極高的便攜性。隨著主動降噪、空間音頻等新功能的加入,TWS耳機的功能性更加豐富,使用體驗得到不斷提升,更加促進TWS耳機的快速普及。

TWS耳機
真無線立體聲(True Wireless Stereo,TWS)藍牙耳機與傳統耳機相比,具有極高的便攜性。隨著主動降噪、空間音頻等新功能的加入,TWS耳機的功能性更加豐富,使用體驗得到不斷提升,更加促進TWS耳機的快速普及。
日常生活中,語音通話的應用場景比較複雜,比如在地鐵上、辦公室裏、機場等公共場所,對通話效果有很高的要求,在上行通話中,環境噪音的消除成為剛性需求。如何能夠更進一步提升TWS耳機的通話降噪效果,從而凸顯產品的差異性,提升產品的競爭力,成為眾多廠商布局產品的重點方向之一。
骨振動傳感器檢測原理
人在說話時,聲帶產生的振動信號,有兩種方式進行傳播:一種是通過空氣介質向外傳播,另一種方式是通過人的顱腦骨骼、jirouxiangwaichuanbo,yinqierkuodezhendong。guzhendongchuanganqijiushiliyonghouzhedechuanbofangshi,jianceerkuodezhendongxinhao,shiqupeidaizhedeyuyinxinxi。guzhendongchuanganqiduiyukongqizhongchuanbodeshengboxinhaobumingan,duikongqizhongchuanbodeshengyinxinhaojuyoutianrandeyizhizuoyong,yinci,tonghuajiangzaosuanfagengjiandan、更自然,噪聲抑製更有效,可以提供效果更佳的上行通話效果。

TWS耳機降噪方法對比
市場上TWS耳機種類繁多,對於ENC(Environmental Noise Cancellation)降噪方麵,根據不同的價格及性能定位,有單麥克風、雙麥克風、三麥克風以及骨振動傳感器等多種產品形態。
TWS耳機降噪方法對比
單dan麥mai克ke風feng方fang案an價jia格ge有you優you勢shi,主zhu控kong芯xin片pian要yao求qiu門men檻kan更geng低di,結jie構gou不bu受shou限xian,利li用yong神shen經jing網wang絡luo算suan法fa,識shi別bie濾lv除chu噪zao聲sheng信xin號hao。不bu過guo單dan麥mai克ke風feng方fang案an降jiang噪zao效xiao果guo一yi般ban,對dui於yu複fu雜za場chang景jing的de噪zao聲sheng識shi別bie及ji壓ya製zhi不bu是shi很hen明ming顯xian。雙shuang麥mai克ke風feng可ke適shi配pei多duo種zhong形xing態tai,在zai大da多duo數shu高gao噪zao場chang景jing下xia有you比bi較jiao好hao的de體ti驗yan,性xing價jia比bi高gao,是shi目mu前qianENC降噪的主流方案。
雙麥ENC降噪,利用有一定間距的兩顆麥克風,這樣才可以識別不同方向的聲音信號,兩顆麥克風的最小間距一般要求10mm。算法上用相對成熟的波束成形(beam forming)算法,波形指向配戴者說話的音源,在音源方向增強信號靈敏度,在其它方向壓製信號靈敏度,從而實現噪聲的消除。
三麥ENC降噪一般複用主動降噪(ANC)的反饋麥克風(Feedback Microphone,FB),FB麥克風用於檢測聲帶通過耳蝸傳遞到耳機的聲音信號,另外由於FB麥克風深處耳道內部,主動降噪耳機大部分為入耳佩戴方式,耳機的橡膠套有比較好的密封效果,可以隔離外界環境噪音。三麥ENC降噪,可適用於大多數場景,抗風噪能力佳,但是算法複雜,價格相對高。
麥克風與骨振動相結合,抗環境人聲幹擾性能更佳,通話者人聲失真度小。風噪是大部分耳機的一個痛點,當風速大於5m/sshi,maikefenghuichuxianbaoheshizhen,cishi,maikefengsangshibuzhuoyuyinxinhaodenengli,guzhendongchuanganqiduikongqibodongbuxiangying,suoyijishizaidafengsuqingkuangxia,yirannengzhunquebuzhuodaoyuyinxinhao。lingwaiduiyudoushierji,youyukongjianjincou,tijixiao,liangkemaikefenghennanlakaijuli,suoyizhezhongqingkuangxiashuangmaiENCjiangzaoxiaoguoqianjia。yiketonghuamaikefengjiayikeguzhendongchuanganqi,keyishixianbijiaohaodetonghuaxiaoguo,kangfengzaonengliqiang,zaoshengyizhixiaoguojia,suanfashangyewuxufuzadeboshuchengxing,jiandandeyuyinsuanfajiukeyishixian,fangandezhengtixingjiabigao,weiyuelaiyueduodeerjichangjiasuocaiyong。

骨振動傳感器設計
基於微機電係統(Micro-Electronic-Mechanical-System,MEMS)jiagongjishu,zaiguichendishangjiagongxingchengweimijichicundedanxingliangjiegouyijiyidingzhongliangdezhiliangkuai,gouchengzhendongmingandelixuejiegou。zhiliangkuaishangdedianrongjibanyuchendishangdedianrongjibangouchengshuchixingkedongdianrong,dangyouzhendongshijiadaoqijianshangshi,zhiliangkuaichanshengzhendong,daidongdianrongshuchichanshengzhendong,dianrongliangjibanzhijianjianjubianhua,yincidianrongchanshengbianhua。
骨振動傳感器設計
骨振動傳感器內部的專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)將微弱的電容信號提取、轉換以及放大,將振動信號以電壓的形式輸出,與傳統MEMS麥克風的輸出信號相似,便於藍牙主控進行信號處理。

敏芯股份研發的骨振動傳感器MSB102S
據麥姆斯谘詢介紹,敏芯股份自主研發了骨振動傳感器:MSB102S,采用LGA封裝方式,尺寸為2.7mm x 1.8mm x 1.1mm,整體外觀呈現為PCB基板與金屬殼的組合形式。MSB102S封裝尺寸小巧緊湊,與標準麥克風尺寸兼容。PCBjibanweiyudibu,jibanzhengmianjibeimianfenbuyougeluxinhaozouxian,beimiansheyouyinchudianji。jibansizhoufenbuyouhuaxigoudao,shidingbujinshuketongguohanxiyujibanlianjie,yishixianwanzhengdiancixinhaopingbi。LGA封裝內部主要包含MEMS芯片與ASIC芯片。MEMS芯片貼裝於PCB基板,ASIC芯片貼裝於MEMS芯片之上,構成上下堆疊的形式,使結構更緊湊,空間利用率更高。MEMS芯片與ASIC芯片、ASIC芯片與PCB基板之間,均通過引線鍵合(Wire Bonding)的方式實現信號互聯。
敏芯股份的骨振動傳感器MSB102S靈敏度為-26 dBV/g @ 1kHz,信噪比為55dB,諧振頻率為4kHz。一般而言,語音信號的帶寬為1kHz左右,因此,該器件頻率響應在1.5kHz以內平坦,更便於算法處理。

(來源:MEMS)
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