Решения для обработки аудиосигналов

ADI LISTN — услышьте то, что важно

Компания Analog Devices понимает, что качественный и всеобъемлющий звук в салоне является одним из основных преимуществ, которые влияют на решение о приобретении автомобиля. ADI использовала свою сложную интеллектуальную собственность для разработки ADI LISTN™ – высококачественного набора программных решений для обработки получаемых с микрофонов аудиосигналов, соответствующего самым высоким стандартам автомобильной промышленности, при этом он может применяться в различных системах, начиная от информационно-развлекательных систем и заканчивая системами громкой связи с возможностью управления голосом (вспомните Siri, Alexa или OK Google).

Благодаря проверенным элементам интеллектуальной собственности, доказавшим свою эффективность в миллионах автомобилей, это надежное программное решение можно легко интегрировать и настроить, что значительно сокращает время вывода продукции на рынок.

С приобретением компанией ADI компании Ruwisch & Kollegen GmbH мы значительно расширили наш ассортимент программных решений для обработки аудиосигналов. Все программные решения для обработки получаемых с микрофонов аудиосигналов ADI LISTN доступны в виде структурных элементов в SigmaStudio® и в виде библиотек с возможностью интеграции с CrossCore® Embedded Studio™ (CCES) для работы в цифровых сигнальных процессорах ADI SHARC® или в любой цепочке инструментов, необходимой для компиляции программы для процессора или системы на кристалле сторонних производителей.

К преимуществам высококачественных программных решений ADI LISTN относятся:

  • Это передовое программное обеспечение, которое является универсальным, настраиваемым и может работать с любой аппаратной платформой.
  • Позволяет осуществлять аппаратные реализации, которые являются ресурсоэффективными и оптимизированными, благодаря чему обеспечивается высококачественная обработка аудиосигналов и детерминированная работа системы, характеризующаяся низкой задержкой.
  • Обеспечивает соответствие высочайшим автомобильным стандартам (ITU-T p.1100/1110/1120/1140), требования которых учитываются в различных сертификатах Apple CarPlay и Google Android Auto.
  • Простой в использовании инструмент настройки, который значительно сокращает время оценки работы системы по сравнению с другими существующими решениями, что позволяет сократить время вывода продукции на рынок.
  • Подано более 20 заявок на патенты – ADI LISTN является уникальным инструментом, позволяющим не только значительно повысить качество звука при общении между людьми, но и обрабатывать звуковые сигналы до того, как они поступят на вход механизма распознавания, что позволяет свести к минимуму количество ошибок и обеспечить комфорт в салоне.

Распознавание голоса

Для полноценного распознавания голоса требуется реализовать высококачественную обработку звука с целью достижения удовлетворительных характеристик во всех случаях использования (при движении с высокой скоростью, при воспроизведении музыки, при разговорах пассажиров и т. д.). Современные решения ADI в сочетании с алгоритмами предварительной обработки звука (эхоподавление / подавление шумов / формирование диаграммы направленности) дают возможность всем заказчикам из автомобильной отрасли создавать идеальные продукты.

Решение ADI для распознавания голоса является частью ADI LISTN и поддерживает новейшие отраслевые стандарты для автомобильных информационно-развлекательных систем.

Voice recognition graphic on smart car dashboard

Связь внутри салона автомобиля

Одним из ярких преимуществ сложных элементов интеллектуальной собственности ADI является реализация системы связи в салоне автомобиля. Такая система связи представляет собой вариант использования аудиосигналов голосового диапазона, когда обработанный сигнал с микрофона не отправляется удаленному принимающему объекту, а выводится на динамики в транспортном средстве. Для этого требуются возможности обработки сигнала с очень малой задержкой, иначе звук с громкоговорителей будет восприниматься как эхо собственного голоса говорящего.

Система с замкнутым контуром подвержена риску возникновения проблем с обратной связью, известных как вой или звон, которые должны решаться с помощью алгоритма внутрисалонной связи. Такая связь наиболее важна для однонаправленного общения сидящих впереди пассажиров с сидящими сзади, благодаря чему водитель может легко разговаривать с задними пассажирами, не поворачивая головы. Но такая связь также может быть реализована в двунаправленном режиме, если будет добавлена поддержка передачи голоса с задних рядов вперед.

Interior of car with mother driving and children in the back seat
Внутрисалонная связь необходима для того, чтобы водитель мог легко разговаривать с задними пассажирами, не поворачивая головы, но такая связь также может быть реализована в двунаправленном режиме, если будет добавлена поддержка передачи голоса с задних рядов вперед.

Производным от внутрисалонной связи является автомобильное караоке, которое можно понимать как внутрисалонную связь, охватывающую передние сидения (потому что водитель хочет слышать, как он поет). Караоке в автомобиле обычно предпочитают делать погромче, чем связь внутри салона автомобиля, так как идеальная связь внутри салона почти не замечается пассажирами, но ее отсутствие осознается, когда ее выключают.

Программные алгоритмы обработки аудиосигналов

Эхоподавление, шумоподавление и формирование диаграммы направленности являются основными алгоритмическими компонентами пакета программного обеспечения для обработки аудиосигналов ADI LISTN. Эти технологии являются основой решений ADI для обработки голоса, которые необходимы производителям для реализации всеобъемлющего звука в салоне автомобиля.

Технология эхоподавления/шумоподавления

Различные помехи могут искажать голосовые сигналы говорящего, поэтому без качественной обработки сигналов невозможно было бы реализовать ни связь между людьми, ни связь с машиной.

Алгоритмы эхоподавления и шумоподавления влияют на два компонента, искажающие полезные сигналы в автомобиле: выходной сигнал на динамики и шум от движения. Поскольку исходные сигналы, подаваемые на динамики, известны, эти помехи могут быть полностью подавлены в сигнале с микрофона с помощью двухэтапного процесса.

Линейное эхоподавление представляет собой адаптивный алгоритм, который вычисляет импульсные характеристики между динамиками и микрофонами, а также вычисляет оценочные эхо-сигналы, которые затем вычитаются из сигналов с микрофона. Нелинейное подавление остаточного эха устраняет эхо, которое остается после линейного подавления, поскольку человеческое ухо чрезвычайно чувствительно к эху собственного голоса.

При рассмотрении других вездесущих помех (шумов от движения) можно предположить, что они медленно меняются с течением времени в движущемся автомобиле, и адаптивно рассчитанная оценка шума служит внутренним представлением фактического текущего шума, который затем снижается с помощью алгоритма шумоподавления на величину до 20 дБ.

Технология формирования диаграммы направленности

Формирование диаграммы направленности обеспечивается при использовании двух или более микрофонов, расположенных в виде микрофонной решетки. Данная технология учитывает пространственную информацию о звуке в транспортном средстве, что позволяет различать разные направления воздействия звуковых волн.

Благодаря технологии формирования диаграммы направленности вы можете сконцентрировать восприятие звука от определенного пассажира и уменьшить громкость голосов других людей в автомобиле. Это позволяет повысить качество распознавания голоса, поскольку при отсутствии данной технологии другие мешающие голоса могут существенно ухудшить качество распознавания голоса. При общении людей друг с другом внутри автомобиля формирование диаграммы направленности также является полезным инструментом, которое выступает в качестве вспомогательного средства к технологии шумоподавления, поскольку оно может уменьшить нестационарные компоненты шума, если они исходят из направлений, не совпадающих с осью главного лепестка диаграммы направленности.


Послушайте демонстрацию нашей технологии обработки голоса.


ADI LISTN работает не только на процессорах ADI SHARC и SigmaDSP, но и на системах на кристалле сторонних производителей, что дает заказчикам свободу выбора предпочтительной системной архитектуры.

Набор программных решений ADI LISTN при его использовании в сочетании с разработанной в ADI технологией A2B® повышает качество синхронизации по времени за счет устранения регенерации тактовых импульсов сигнала через последовательную сеть связи, что в конечном итоге снижает количество внешних компонентов и упрощает схемы подключения микрофонов, благодаря чему расширяются возможности по созданию законченной системы.

Программные средства обработки аудиосигналов


Инструмент настройки ADI LISTN

Инструмент настройки ADI LISTN представляет собой программную среду с графическим пользовательским интерфейсом, которая обменивается данными с целевым устройством через Ethernet, UART или SPI. С помощью пакета обработки аудиосигналов в автомобиле ADI LISTN и его возможностей настройки можно легко создать систему, которая соответствует строгим автомобильным спецификациям, таким как ITU-T p.1100/1110/1120/1140 и Apple CarPlay.

Загрузите инструмент настройки ADI LISTN

ADI LISTN Tuning Tool graphical user interface

SigmaStudio graphical user interface

SigmaStudio

Графический инструмент проектирования SigmaStudio™ - это программное обеспечение для программирования, разработки и настройки аудиопроцессоров SigmaDSP® и SHARC, а также трансиверов A2B. В процессе проектирования в нем пользователь соединяет между собой знакомые блоки звуковой обработки сигналов, как в схемотехническом редакторе, а компилятор генерирует из них программу для цифрового сигнального процессора, а также необходимый управляющий код для настройки и регулировки параметров.

Перейти к SigmaStudio

CrossCore Embedded Studio graphical user interface

CrossCore® Embedded Studio (CCES)

CrossCore® Embedded Studio - это интегрированная среда разработки (integrated development environment, IDE) мирового уровня для процессоров семейств Blackfin®, SHARC® и Arm® компании Analog Devices. CrossCore Embedded Studio также обеспечивает интеграцию с встроенными драйверами, программными службами и алгоритмическими программными модулями, которые могут быть использованы разработчиками, работающими с процессорами Blackfin и SHARC, в своих проектах.

Перейти к CrossCore Embedded Studio