会议录音芯片方案:端侧原生DOA声源定位加波束降噪,远场拾音,AEC 回声消除
WT2606A-64L-5W6 是一颗高集成度双无线音频 SoC,把 2.4G WiFi、蓝牙 V5.4 双模、双通道 24bit 音频 Codec、内置 DSP 浮点运算单元、3W D 类功放与本地存储管理收进一颗芯片。落到会议录音场景,端侧原生 DOA 声源定位、波束降噪、远场拾音与 AEC 回声消除四件事都在这颗芯片里完成,拾音、处理、落盘、上传不必再拼外围。
行业背景
做过会议录音设备的工程师都清楚,会议室是拾音最难的环境之一。说话人离麦克风远,通常在一米到五米之间,直达声衰减得厉害。房间混响把语音拖出尾巴,辅音糊在一起。一场会下来好几个人交替发言,谁在说、从哪个方向说,设备自己得先分清楚。要是开了扬声器做远端会议,回放声音还会被麦克风二次拾取,形成回声。
这些难题不是换一只高灵敏度麦克风就能解决的。信噪比上不去,混响和噪声会把语音淹没,多人交替发言还需要方位信息来分辨。传统方案一般是这样堆的,一颗主控 MCU 加一颗音频 Codec,降噪和波束不够就外挂一颗 DSP,要做云端纪要转写得再加 WiFi 模组,本地播报补 D 类功放,大容量录音再挂存储管理电路。BOM 表拉出来五六颗料,联调时 I2S、SPI、UART 来回抓波形,开发周期和成本都被吃掉不少。
WT2606A-64L-5W6 想解决的正是这个问题,会议录音这条路,能不能一颗芯片走完。
端侧原生DOA声源定位,先弄清楚谁在说
会议纪要转写的第一步其实不是识别,是分辨。同一段音频里混着几个人的声音,转写系统不知道谁在说,出来的稿子就没法用。
该芯片在端侧原生搭载 DOA 声源定位,依托内置 DSP 浮点运算单元实时解算,不需要外挂协处理器。双麦阵列拿到两个通道之间的时间差信息后,芯片能算出说话人的方位,再配合波束降噪把主要拾音方向对准说话人,侧向和后向的环境噪声与混响被压下去。对会议场景来说这意味着两件事,一是远场拾音更干净,二是方案侧可以按方位把不同人的语音分开送给上位机或云端,纪要转写的准确率跟着上来。
这里有一个选型上的实际收益。DOA 和波束降噪都跑在片内 DSP 上,方案里就少一颗协处理器,少一路 I2S 连线,少一份联调工作量。
双麦差分输入,硬件上没多少负担
该芯片提供差分麦克风输入(MIC1+/MIC1-),偏置电压由内置 MICLDO 直接输出,外部不需要额外的偏置电路。这一条对布板很友好,省掉偏置电阻网络,拾音前端的器件数量压到最低。
双麦的间距和朝向要和结构开孔匹配好,差分走线尽量对称并做包地处理。模拟地和数字地要分区单点接地,别让功放的开关噪声窜进拾音前端。该芯片的 ADC 信噪比做到 95dB 以上,接地和隔离没做好,这个指标是发挥不出来的。
从拾音到落盘,一条链路走完
采集端是双通道 24bit ADC,信噪比不低于 95dB,失真加噪声做到 -75dB,采样率覆盖 8kHz 到 48kHz。
信号进来之后先过 DSP 里的全链路算法,环境噪声消除(ENC)、回声消除(AEC)、自动增益控制(AGC)都在这一层完成,再配合 VAD 人声检测,静音段自动剔除,既省存储空间也省电。音效层面还有多段 EQ 和多段 DRC 可以调,不同会议室的房间特性可以做针对性补偿。
编码格式支持得很全,MP3、WAV、WMA、APE、FLAC、AAC、Opus、Speex、ADPCM、SBC 都在范围内。这里说一个经验。会议录音做本地归档建议用 FLAC 或 WAV 保住原始音质,后期转写和复核都留有余地,要做实时上传优先选 Opus 或 Speex,这两个编码本就是为低带宽、无线干扰环境下的流式传输设计的,能明显降低传输时延和带宽占用,规避上传时的卡顿与丢包。
存储是内置加外扩的多级架构。芯片片内自带 32M 到 192M 字节 Flash 和 892KB SRAM,放固件和常用音频资源绰绰有余,长时间会议直接落盘到 TF 卡或 eMMC。该芯片内置 1 路 SD 主机控制器,支持 eMMC 与 SD,还有专门 GPIO(P69/VDD_SD)做卡电源控制,热插拔供电管理方便。会后导出录音走全速 USB OTG,直连 PC 即可读取。
AEC 回声消除,开着扬声器也能录
会议设备经常要一边放远端的声音一边拾音,回声消除做不好,远端参会者就会听到自己刚才说过的话。
该芯片把回声消除和噪声抑制都放在端侧完成,配合内置功放实现边说边听。芯片还单独引出了 AEC 回声消除参考输出引脚(P104/AEC0),回放的参考信号在片内直接取用,AEC 把回放路径的声学回声消掉,麦克风拾到的就只剩本地人声,不会被自己的播报声误触发,也不会把回放音二次传给远端。
再叠加前面提到的 Opus 与 Speex 流式编解码,在 WiFi 干扰或弱网环境下,双向语音依然保持流畅、清晰、完整。
联网与纪要转写,数据怎么走出去
纪要转写多半要上云,无线这一环该芯片是双模设计。
WiFi 支持 IEEE 802.11b/g/n,1×1 天线、20MHz 通道,STA 与 SoftAP 两种模式之外还支持 SoftAP 加 STA 并发。发射功率最高 +19dBm,接收灵敏度 -99dBm,会议室和办公环境覆盖没问题。并发模式的好处是设备既能连云端做转写,又能开热点供手机直连做本地配置,一台设备两条路。
蓝牙符合 V5.4 规范,BR 或 EDR 与 BLE 齐备,支持 LE audio 的 BIS 或 CIS 功能,A2DP、AVRCP、HFP、SPP 等全套协议都在。落到会议设备上,常见做法是让 BLE 负责配网和状态推送,A2DP 外推音频到耳机音箱,WiFi 负责云端数据,三条通道各司其职。
识别侧该芯片支持离在线双模式,KWS 离线关键词唤醒跑在端侧,没网也能用,复杂语义和开放对话走云端,端到端兼容海内外主流 AI 大模型。唤醒前芯片可运行在低功耗状态,深度休眠电流小于 10μA。
状态提示与播报方面,该芯片内置双通道 24bit DAC,信噪比达到 104dB,支持差分 Cap-less 输出,后面直接接 3W 单声道 D 类功放,免外接 LC 滤波器。5V 供电 4Ω 负载下输出 3W(THD+N=10%),放提示音、播报录音状态都够用。SPI 或 QSPI 屏驱动带 2D 图形加速,配一块小屏显示录音时长和电量没有压力,两路 UART 随时对接外部主控。
核心特性一览
· 端侧原生 DOA 声源定位,依托片内 DSP 浮点运算单元实时解算,不外挂协处理器
· 波束降噪加远场拾音,可按发言人方位分轨,纪要转写准确率更高
· 双麦差分输入(MIC1+/MIC1-),内置 MICLDO 直接输出偏置,外部不需偏置电路
· 双通道 24bit ADC,信噪比不低于 95dB,THD+N 达 -75dB,采样率 8kHz 到 48kHz
· 端侧 AEC 回声消除,边播报边拾音,开扬声器开会也不会二次拾取回放音
· 内置 32M 到 192M 字节 Flash 与 892KB SRAM,TF 卡与 eMMC 直落盘,USB OTG 即插即用
· 双无线集成,WiFi IEEE 802.11b/g/n 与蓝牙 V5.4 双模同芯,双天线接口相互独立
· 104dB DAC 加 3W D 类功放,免 LC 滤波器直驱喇叭
会议录音专项设计要点
供电,主电源 VDD42 范围 2.2V 到 4.2V,3.7V 锂电池可以直接供。如果用 5V 输入,务必先降压到 4.2V 以下再接芯片,这是最容易踩的坑。功放电源 VDD50 是独立电源域(3.0 到 5.5V),瞬时峰值电流可达 1.36A,供电余量要留够。芯片内部自带 LDO 输出 3.3V,可以给 Flash 和 TF 卡供电,IO 电平是 3.3V 域。
双麦布局,两只麦克风的间距和朝向要与结构开孔一起定下来,差分走线等长对称并包地。间距定得合理,波束成型的效果才出得来。
接地,模拟地与数字地分区,单点接地,功放的开关噪声不能窜进拾音前端。ADC 95dB 以上的信噪比指标要靠布线来兑现。
天线与 USB,WiFi 天线的匹配元件按实际天线结构现场调试,不能照抄参考设计的默认值。蓝牙 2.4G 天线走线按 50Ω 阻抗控制,远离高速信号线和电源平面。USB 的 DM 或 DP 数据线必须加 TVS 防护,结电容选 0.45pF 以下,否则会伤眼图。
调试,双 UART 都能用于烧写和通讯,建议在板上引出测试点,ICE 调试口复用 USB 引脚预留好即可。
具体设备落地
该芯片把 Codec、降噪 DSP、WiFi 模组、蓝牙模组、功放与存储管理收到一颗,会议设备的 BOM 和联调周期都能压缩。落到具体产品,会议录音笔、会议录音工牌、会议拾音终端、桌面会议终端、会议一体机、录音卡片这些品类都能直接承接。
