专业工程师告诉你:手机录音和降噪那些事

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所属分类:手机音频 音频评测

本文作者:何顺义工程师


想必大家都有这样的经历:接到朋友从火车站、地铁、会场、KTV等场合打来的电话,有时候很难听清楚,有时候却听得很清晰。这是为什么?


通常我们会认为是对方信号不稳定,所以通话质量有好有坏。其实不然,这种环境下能否听清对方讲话,主要取决于对方手机录音和降噪功能的优劣。同时,这也是高端手机和普通手机的一个重要区别。


任何功能的差别,归根到底,都是硬件和软件的差别。在本文中,笔者将花较长的篇幅和网友们分享一下手机的录音、降噪的原理;所需要的硬件、算法;以及不同的硬件、算法,在使用体验上的差别。希望对大家能有些帮助。

录音过程和硬件
首先说一下为什么要强调手机的录音功能。


很简单,手机是用来通话的。通话的过程,首先要把说话的人的声音录下来,然后听者才可以听得到。所以,录音功能对于通话,是基础而重要的。


对于手机的录音过程,简单地讲,需要经过三个阶段,两个环节。三个环节是:“声音——模拟电信号——数字电信号”。两个环节是:“麦克风”和“ADC(analog digital converter/数字模拟转换器)”。麦克风负责把“声音”转化为“模拟电信号”,ADC负责把“模拟电信号”转化为“数字电信号”。所以说,麦克风和ADC的品质直接决定录音功能的品质。


麦克风大家比较熟悉,这里不再赘述,主要讲一下ADC。


如何衡量一个ADC的品质?简单点讲,看两个参数:采样速度和量化位数。什么是采样速度和量化位数?可以这么理解,采样速度代表速度,而量化位数代表精度。这两个数值都是越大越好。


那么,怎么知道手机中ADC的“采样速度”和“量化位数”呢?办法是有的:


先下载一个叫“RecForg”的免费APP,安装运行之后,找到“设置”菜单,进入后界面如下图所示▼
专业工程师告诉你:手机录音和降噪那些事

上图中,有两个红色方框:“采样率”和“音频格式”。这两个子菜单分别对应ADC的“采样速度”和“量化位数”。

在笔者手机上,点击“采样率”进入之后的界面如下▼
专业工程师告诉你:手机录音和降噪那些事

可以看出,有三个档位是灰色不可选的:12kHz、24kHz、 48kHz。而其它所有档位都可以选择。这说明笔者手机ADC的“采样速率”有5个档位,最高为44kHz。同时,笔者也测试过朋友的小米2,发现其最高的采样速率是48kHz。这说明小米2使用的ADC要比笔者手机的ADC高一个等级。

在“设置”菜单界面,点击“音频格式”子菜单进入之后,会看到下图▼
专业工程师告诉你:手机录音和降噪那些事

上图说明,笔者手机的ADC的“量化位数”是16位。


很简单吧?需要说明的是,笔者发现APP“RecForg”只在android平台手机上可以找到,而在IOS里是没有的。如果大家想查看Iphone的ADC的参数,可以尝试找一些类似的录音软件,碰碰运气,说不准会有发现呢。
降噪原理和算法
在“录音过程和硬件”部分,讲到了录音需要的硬件,以及硬件性能对于录音质量的影响。


如果在安静的环境中,软件对于通话的影响并不大。然而,手机是移动通信设备,通话场景不确定,很可能是在嘈杂环境中的。在这种情况下,降噪算法对于通话质量就至关重要了。


降噪是怎么回事?简单点说,就是通过算法,从接收到的声音中分离出人声和噪声,把人声加强,把噪声抑制,从而提高通话质量。道理很简单,但在具体实现上,算法非常复杂,各手机公司一般都不会自己做降噪算法,而是采用相关专业公司的方案。


说到降噪,不得不提audience公司。这是一家专门从事移动通信音频技术的全球领导公司,通俗点说,就是做音频降噪算法的公司。苹果、三星、HTC、Google、LG、华为、夏普、魅族、小米等都是audience的客户,如果要列举采用audience芯片的机型,将会是一张非常长的名单。


那么,不同的降噪算法,体现用户体验上,会有什么区别呢?


我们可以在嘈杂的环境中,可以进行两种试验。(一)、在嘈杂环境中,使用“免提通话”,对方可以听很清楚的条件下,说话者和手机的最大距离是多远?(二)、在嘈杂环境中,手机可以语音识别的最大距离是多远?笔者测试过一些高端手机和普通手机,结果差别还蛮大。大家如果有兴趣,也可以试一试。


上面是从体验方面来说降噪性能。那么除了主观感受,是否可以有一个客观的、直观的展现呢?答案也是肯定的。见下图▼
专业工程师告诉你:手机录音和降噪那些事

上图是iphone4s和小米2播放通道的频率响应曲线。可以明显地看出,iphone4s在低频(<80Hz)和高频段(>1.4Hz)都做了相应的降噪处理,只保留和人声频段。而小米2只在高频段有降噪处理。这也说明和iphone4s相比,小米在一些细节上还是有一定提升空间。

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