上行骨傳導(dǎo)技術(shù)的詳解

主動(dòng)降噪和通話降噪是不一樣的降噪技術(shù)，主動(dòng)降噪是起到把環(huán)境噪聲最大程度地抵消，讓使用耳機(jī)的人享受安靜的環(huán)境；而通話降噪則是另一個(gè)方向的應(yīng)用，它可以讓使用通話降噪耳機(jī)的人在嘈雜的馬路邊打電話，或者在飛馳的摩托車，在開(kāi)著音樂(lè)，或開(kāi)了車窗的汽車行駛中的汽車?yán)锎螂娫?，電話另一邊的人也能清楚地?tīng)到你的講話內(nèi)容，噪聲基本傳不過(guò)去。簡(jiǎn)單說(shuō)，主動(dòng)降噪，就是使用耳機(jī)的人爽，而通話降噪，就是電話另一頭的人爽。

通話降噪，主要技術(shù)有3個(gè)：

1， Beamforming 指向增強(qiáng)技術(shù)

2， 自適應(yīng)濾波技術(shù)

3， 上行骨傳導(dǎo)技術(shù)

這3項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)并不是新的技術(shù)，我們手機(jī)，基本都有2顆麥（一個(gè)在充電口旁邊，另一個(gè)在相機(jī)旁邊），默默地在幫助我們進(jìn)行通話降噪好多年（所以，有時(shí)用耳機(jī)打電話怕講不清楚時(shí)，我們習(xí)慣關(guān)掉耳機(jī)，直接用手機(jī)，就主要是這個(gè)原因）；上行骨傳導(dǎo)技術(shù)本質(zhì)是通過(guò)采集臉或聲帶的振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行通話內(nèi)容的傳輸，因?yàn)榄h(huán)境噪聲傳導(dǎo)介質(zhì)是空氣，而直接用加速度傳感器采你臉上或聲帶的振動(dòng)，則可以隔離環(huán)境噪聲，這項(xiàng)技術(shù)在軍事上應(yīng)用十分廣泛，在坦克里打電話，直升飛機(jī)上打電話，就都有用此項(xiàng)技術(shù)。

現(xiàn)在，TWS耳機(jī)的形態(tài)，加速了這3項(xiàng)技術(shù)在耳機(jī)上的應(yīng)用。TWS耳機(jī)的高耳夫球桿的形態(tài)，讓雙麥的距離能布置得更遠(yuǎn)，提升了beamforming的算法效果；TWS 半入耳的形態(tài)，讓耳軟骨的振動(dòng)能更高效地傳遞給加速度傳感器，上行骨傳導(dǎo)能得到更高信噪比的信號(hào)；同時(shí)，藍(lán)牙芯片計(jì)算能力與功耗的優(yōu)化，使得這些算法能更好地跑在TWS芯片里。

今天我們來(lái)討論的上行骨傳導(dǎo)技術(shù)。

同時(shí)，我們也希望這個(gè)文章，能幫大家避免設(shè)備的重復(fù)投資。因?yàn)橥ㄔ捊翟?，接下?lái)一定會(huì)成為中高端TWS耳機(jī)的標(biāo)配，耳機(jī)工廠需要敏感地把握住這個(gè)趨勢(shì)，在測(cè)試設(shè)備的投資上進(jìn)行比較謹(jǐn)慎地選擇，需要選擇那種可以升級(jí)后進(jìn)行通話降噪測(cè)試的系統(tǒng)，不然，到時(shí)就可能得再花不緋的價(jià)格升級(jí)現(xiàn)有藍(lán)牙音頻測(cè)試系統(tǒng)，或購(gòu)買新的支持通話降噪測(cè)試系統(tǒng)。而實(shí)際上，只要規(guī)劃得好，常規(guī)藍(lán)牙聲學(xué)與通話降噪，是可以在一個(gè)站上完成的，我們系統(tǒng)就支持這樣做。

1、上行骨傳導(dǎo)技術(shù)的概述

首先我們先來(lái)了解一下骨傳導(dǎo)，骨傳導(dǎo)可以分成上行/下行骨傳導(dǎo)通話技術(shù)。

上行骨導(dǎo)，是通過(guò)采集臉部振動(dòng)，提高通話質(zhì)量設(shè)計(jì)，為的是讓對(duì)方能聽(tīng)清楚；

下行骨導(dǎo)，是將聲音轉(zhuǎn)化為不同頻率的機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)人的顱骨、骨迷路、內(nèi)耳淋巴液、螺旋器、聽(tīng)覺(jué)中樞來(lái)傳遞聲波（定義摘自百度百科《骨傳導(dǎo)耳機(jī)》），是為讓自己能聽(tīng)得更清楚。

我們本編文章討論的是上行骨導(dǎo)。

我們?cè)谕ㄔ挼倪^(guò)程中，自身說(shuō)話得聲音才是我們真正要傳遞得有效信號(hào)，但除此之外周圍還有機(jī)器設(shè)備、風(fēng)噪、周圍人群等產(chǎn)生的各種噪聲，我們可以稱為噪聲信號(hào)。

上行骨傳導(dǎo)技術(shù)本質(zhì)是通過(guò)在耳機(jī)內(nèi)置入加速度傳感器芯片，采集臉頰的振動(dòng)信號(hào)，將有效信號(hào)作為通話內(nèi)容進(jìn)行傳輸。環(huán)境噪聲的傳導(dǎo)（氣導(dǎo)）靠的是麥克風(fēng)，所以不會(huì)被加速度傳感器采集到，這樣可以實(shí)現(xiàn)氣導(dǎo)噪音過(guò)濾的效果。

我們講話時(shí)，除了臉部振動(dòng)以外，鼻梁的振動(dòng)也比較強(qiáng)，所以，這項(xiàng)技術(shù)不只是運(yùn)用在耳機(jī)領(lǐng)域，也可以運(yùn)用在VR或AR智能穿戴設(shè)備上，提高通話效果。

2、美格信完整骨聲紋的測(cè)試系統(tǒng)

從上行骨傳導(dǎo)通話技術(shù)的測(cè)試上可以分成三個(gè)部分：IQC芯片來(lái)料測(cè)試、半成品骨聲紋測(cè)試、成品骨聲紋測(cè)試，以上這三種測(cè)試我們美格信的系統(tǒng)都是無(wú)縫支持兼容的。

2.1、IQC芯片來(lái)料測(cè)試

IQC芯片來(lái)料測(cè)試是非常重要的，對(duì)原料的控制、原料質(zhì)量的檢測(cè)是在生產(chǎn)前的第一個(gè)控制品質(zhì)的關(guān)卡，如果將不良品流到制程中，輕則拆機(jī)更換部件，重則直接報(bào)廢，這會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

IQC芯片來(lái)料可以從信號(hào)類型上分成了數(shù)字格式麥與常規(guī)模擬硅麥，下面我們從架構(gòu)圖去分析其中的測(cè)量原理。

第一種：IQC來(lái)料數(shù)字芯片麥測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖的分析介紹，通過(guò)PC軟件AudioExpert讓音頻采集卡推出一個(gè)掃頻信號(hào)至激振器SK 505使其振動(dòng)，IQC芯片來(lái)料與定制治具針腳對(duì)應(yīng)后與U 903通訊并將接收的振動(dòng)信號(hào)以數(shù)字TDM格式解調(diào)至U 924后傳輸至PC軟件AudioExpert進(jìn)行分析。

第二種：IQC芯片來(lái)料模擬硅麥測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖分析介紹，通過(guò)PC軟件AudioExpert從音頻采集卡推出一個(gè)掃頻信號(hào)至激振器SK 505使其振動(dòng)，將定制治具針腳對(duì)應(yīng)的四個(gè)點(diǎn)引出接至U922，半成品骨聲紋麥將信號(hào)通過(guò)U922傳輸回音頻采集卡，再通過(guò)PC軟件AudioExpert進(jìn)行分析。

2.2、半成品骨聲紋測(cè)試

在將加速度傳感器貼片的時(shí)候，可能因?yàn)槿藶榈牟僮鲗?dǎo)致虛焊或者假焊從而導(dǎo)致接觸不良，時(shí)通時(shí)斷，所以對(duì)于半成品骨聲紋測(cè)試也是非常重要的。

半成品的骨聲紋測(cè)試與IQC來(lái)料測(cè)試一樣從信號(hào)類型上分成了數(shù)字格式麥與常規(guī)模擬硅麥。

第一種：形態(tài)的半成品骨聲紋數(shù)字格式麥測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖，因?yàn)槎际峭ㄟ^(guò)I2C通訊跟數(shù)據(jù)TDM格式數(shù)據(jù)解調(diào)，所以整體的測(cè)試邏輯可參考IQC來(lái)料數(shù)字芯片麥測(cè)試的邏輯。

第二種：形態(tài)的半成品骨聲紋模擬硅麥測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖，整體的測(cè)試邏輯可參考IQC來(lái)料測(cè)試模擬硅麥的邏輯。

2.3、成品骨聲紋測(cè)試

經(jīng)過(guò)了來(lái)料與貼片半成品的測(cè)試之后，就到了耳機(jī)點(diǎn)膠、組裝的部分，在這里往往可能會(huì)因?yàn)閭鞲衅鞯奈恢迷诮M轉(zhuǎn)的時(shí)候與設(shè)計(jì)的位置有偏差，或者需要打膠的地方打多或少，都會(huì)成為影響加速度傳感器工作的因素，所以需要在組裝完之后做成品整機(jī)測(cè)試。

下面進(jìn)行成品骨聲紋耳機(jī)測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖的分析介紹，成品的骨聲紋耳機(jī)都通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行測(cè)試，通過(guò)PC軟件AudioExpert從音頻采集卡推出一個(gè)掃頻信號(hào)至激振器SK 505使其振動(dòng)，耳機(jī)內(nèi)部加速度傳感器接收到振動(dòng)信號(hào)且內(nèi)部處理之后通過(guò)SPP/HFP協(xié)議經(jīng)過(guò)藍(lán)牙適配器傳輸回PC軟件AudioExpert進(jìn)行分析。

有一點(diǎn)需要注意，在成品骨聲紋耳機(jī)中，骨聲紋傳感器與其他的正常麥克風(fēng)經(jīng)常會(huì)一起存在。所以還需要配備其他能夠測(cè)試正常麥克風(fēng)的硬件，例如：SB 05音箱、AM 581人工嘴等。

系統(tǒng)核心部件：

SK 505激振器+ACC 181加速度記

PM 6143，4in，4out Shuttle采集卡

AudioExpert音頻測(cè)試平臺(tái)

審核編輯 黃昊宇