出門問問單麥降噪算法移植到DSPG晶片搭載QCC3020完美設計話務耳機

現在生活節奏的快速，一天幾十個電話也是有可能的，帶上話務耳機，一邊繼續手上的工作，一邊電話溝通也是很正常的現象。對於很多話務耳機來說，纖長的滑杆，半圓弧的滑動，滑杆的末端靠近嘴巴，也是通話MIC的位置，這種結構形態產品，適合單個MIC的設計。然而單MIC的通話，對於靜態的噪聲抑制比較優秀，動態的環境噪聲和風噪的抑制能力也是有限，往往效果都不是很理想；2MIC的設計對動態的噪聲和風噪有比較好的抑制作用，但是滑杆旋轉位置不確定，MIC的距離和GAIN增益就沒法確定，2MIC的算法就不起作用。基於這些痛點，推出一個新的可行性設計方案，QCC3020搭載DSPG的D4晶片，在D4晶片移植出門問問的單聲道通話降噪算法，這樣既保留原來的產品QCC3020傳統音頻優勢不變，又能將出門問問的通話降噪算法在D4上面跑，D4將MIC的模擬信號經過算法後，以數字信號傳輸給QCC3020，QCC3020正常的輸出模擬音頻即可。

1. 出門問問是一家算法公司，擁有全套自主研發的語音交互8大關鍵技術：

■多達8個麥克風陣列的信號處理算法

■自研回聲消除、聲源定位，波束成形、去混響、噪聲抑制等核心算法用於遠場語音交互場景

■語音識別：採用業界領先的TDNN-F模型垂直領域最精確的中文識別

■熱詞喚醒：低功耗優化、可定製熱詞、多熱詞；採用RNN+DNN兩步驗證

■語音合成：端到端語音合成技術

■手勢識別

■全自動睡眠檢測

■主動運動姿態識別，游泳檢測等

■運動教練: 自動識別和記錄健身動作

■跌倒檢測: 適配老年人和兒童的雙重模式

■統計式模型：谷歌的BERT模型

■自然語言理解：理解近100個垂直領域和高達13個維度的複雜查詢

■多輪對話：垂直領域的多輪對話，例如導航、音樂、電話等等

■知識圖譜：實現5000萬實體與20億實體關係連結

■熱詞喚醒和多命令詞識別

■自研針對可穿戴設備的高清語音信號處理算法

■結合雙麥克風波束成形算法和骨傳導融合算法

■實現在耳機上24小時離線交互

■垂直搜索：自研垂直搜尋引擎，接入100+第三方生態

■主動搜索和智能推送：基於可穿戴、家居、車載不同場景數據和用戶畫像的智能推送

2. QCC3020的功能架構圖如下：


內置120MHZ Qualcomm Kalimba audio DSP;
外掛可編程QSPI Flash;
支持2MIC模擬/數字；
支持SPI/I2C/UART，I2S輸入；
Aptx，Aptx_HD，Aptx LL；
支持低功耗模式；
支持充電管理模式；
支持ClassD,ClassAB輸出；
支持Sink和earbud工程設計；
VFBGA-90pin, 5.5*5.5mm封裝；

3. D4基本性能介紹

• 超低功耗可編程DSP處理器；
• 支持第三方算法；
• 豐富的接口：SPI/I2C/UART/I2S；
• 體積小：Wlcsp36封裝，2*2.4mm；
• 適用於藍牙耳機音箱等領域；
• 集成2路ADC模數轉換；
• 3路模擬MIC輸入，或者3路數字MIC輸入。

D4代碼加載啟動，支持多種接口，各種接口速率如下：

SPI up to 15.4Mbps，優先推薦選擇；

I2C up to 3Mpbs；

UART up to 6Mbps；

D4的 1MIC通話功耗如下：

休眠模式：70uA

1MIC低功耗模式：0.8mA;

1MIC通話降噪模式：3.3mA;

數字MIC支持採樣率：8，16，22.5，32，44.1，48K，16Bit/24Bit;



4. 產品原理圖整體設計如下：

5. 產品PCB layout設計細節注意：
QCC3020的電源和地是很關鍵的地方，所以PCB走線優先考慮晶片的電源和GND的完整性，再到晶振/RF/信號；信號線儘量遠離電源和干擾源，RF天線預留足夠的空間和乾淨的GND;



QCC3020信號層走線細節：內層信號GND包裹，相鄰層有完整的GND隔離，減少層與層間信號的互相干擾；



D4電源和MIC模擬信號再TOP走線細節：MIC的走線遠離電源線，使用GND線包裹，TOP層的GND也需要保證完整性；



D4信號層走線儘量有GND包裹，儘量減少和電源的並行，模擬信號線和數字信號線分開，最好成組出線，減少干擾；



6. 產品通話調試，搭建的調試硬體環境如下：
QCC系列調試底板+QCC3020+D4模塊搭建實際調試環境；



7. QCC3020代碼整改和D4降噪算法移植
QCC3020基本代碼系統初始化：



QCC3020的通訊SPI口初始化：



問問算法在D4晶片初始化加載：



D4通過UART錄音，加載出門問問算法前後測試效果圖：