Как работает микрофон для шумоподавления в смартфоне

24 декабря 2017

О важности шумоподавления в современной мобильной электронике…

Оригинальный материал

В вашем смартфоне – куча технологий, от процессоров до модемов и даже выделенных компонентов для отслеживания гироскопа. Аппаратное обеспечение аудиочасти на сегодняшний день также плотно интегрировано в мобильные устройства. Одной из уже включенных в наши устройства, но почему-то не такой популярной технологией является поддержка подавления шума.

Обычно шумоподавление ассоциируется с беспроводными наушниками, но оно также является важнейшим элементом и в других гаджетах, включая и ваш смартфон. Оно используется как в звонках, так и в «умных ассистентах», и, возможно, является самой важной технологией в современных гаджетах.

Что такое шумоподавление?

Теория слегка нарушается, когда мы из мира теоретического перемещаемся в реальный мир. Микрофоны не идеальны, электронная конверсия добавляет собственный шум, а фаза отсекания звуковой волны, выходящей из динамика, может не совпадать с фазой шума по достижении вашего уха. Эти системы нуждаются в тонкой настройке, но даже в этом случае вы не услышите стопроцентного подавления шума. Довольно часто встречается уменьшение шума в промежутке между -20 и -30 децибел, в котором отсекается фоновый шум от 1/16 до 1/32. Значительный показатель.

Более узкие диапазоны частот позволяют добиться более точного уровня сведения или уменьшения шума, в то время как более широкие диапазоны покрывают больше частот, но не могут так значительно уменьшить амплитуду. Это важно учесть, чтобы понять плюсы и минусы, например, при попытке отфильтровать весь слышимый фоновый шум или просто отсечь шум вокруг частот человеческого голоса.

В телефоне

Если вы всё еще звоните посредством смартфона, то вы с большой долей вероятности заметили, что слышимость собеседника стала гораздо лучше, да и на другом конце звук чистый и приятный. Отчасти дело в улучшениях в качестве звонков, но для кристально чистых звонков на вашем телефоне используется активное шумоподавление для устранения части фонового шума, когда вы держите телефон у уха. Данная технология используется в телефонах уже многие годы, и она продолжает улучшаться.

Помимо основного микрофона для записи голоса, в вашем смартфоне установлены дополнительные микрофоны для шумоподавления. Записи с этих микрофонов можно использовать в описанном выше сценарии, отсекая фоновый шум. Эта же фоновая информация может использоваться для погашения шума, который «слышит» микрофон, в который вы говорите при звонке, но с инвертированием сигнала и совмещением его перед тем, как послать голосовой пакет посредством вашей сотовой сети.

Вдобавок к шумоподавлению, полученная от дополнительных микрофонов информация может использоваться для автоматической настройки громкости вызова на основе уровня фонового шума и для попытки отфильтровать задувающий в динамик ветер. Многие подобные «фишки» включены в смартфоны на уровне процессоров производства Qualcomm и других, что делает их доступными на большинстве аппаратов.

Системы с несколькими микрофонами также служат и другой цели – локализации голоса для «умных ассистентов». Подобная система необходима для определения направления входящей голосовой команды. Эта информация может затем быть использована для определения, что же является фоновым шумом, даже если это другие голоса или ТВ, который впоследствии отфильтровывается для обеспечения максимально чистого источника для алгоритмов распознавания голоса.

В аксессуарах

Очевидно, что аналогичная схема применима к устройствам «умного дома», таким как Google Home и Amazon Echo. Кроме определения направления входящей команды, эти устройства применяют алгоритмы по снижению шума и отсеканию эха, похожие на таковые в смартфонах. В Alexa используется до 6 всенаправленных микрофонов, тем самым предлагается лучшее определение речи и уменьшение шума, чем в обычном смартфоне.

Сегодня технология шумоподавления воспринимается как обязательное условие для Bluetooth-наушников, и этому есть причина. Помимо блокировки общего фонового шума, фильтры можно подстроить под специфический сценарий использования гарнитуры. Например, фитнес-наушники совсем не обязательно должны полностью блокировать шум машин ради безопасности бегунов, но разработанные для дома или путешествий модели могли бы сфокусироваться и на большем диапазоне частот.

Мне посчастливилось опробовать в тестовом режиме технологию Hybrid ANC от Qualcomm. В предлагаемую структуру входят как внутренний, так и внешний микрофоны, создаётся цепь обратной связи. Это на самом деле уменьшает общую акцентированность шума по сравнению с эквивалентным решением с управлением по входному воздействию, но предлагает очень стабильную полосу частот для блокировки огромного спектра слышимых звуков. Демо-образец, который я тестировал, полностью отсекал рёв реактивного двигателя, позволяя запросто слушать музыку в шумной обстановке даже на малой громкости.

Сценарии применения шумоподавления выходят за пределы потребительской электроники. Измерение и блокировка шума могут найти применение в промышленности, например, для сохранения слуха на производствах, а также в медицине – слухопротезировании.

Шумоподавление в смартфонах недооценено. Многие из нас используют его несколько раз в день, даже не замечая этого. Звоните ли вы посредством голосовой связи, привыкли ли к «умным» ассистентам или беспроводному воспроизведению музыки в наушниках — качество ваших любимых сервисов будет разительно отличаться без этой вроде бы неприметной технологии. Она открывает для развивающихся рынков новый мир технологий, основанных на голосе, так что мы ещё о ней услышим.

Автор — Роберт Триггс

Иногда мы не замечаем развитие некоторых технологий, постепенно начинаем принимать их за данность. Так произошло и с упомянутой автором материала технологией. Но, как можно увидеть из статьи, смартфоны с её поддержкой впоследствии окажутся в более выгодном положении за счёт более уверенной поддержки голосовых помощников и «умных» устройств.

Вполне возможно, что в данном аспекте производители увидят дополнительную возможность для маркетинга и использования знаменитых брендов, и мы увидим аппараты с пометкой «ANC by Bose / Sony / Bower & Wilkins», и т.д. В любом случае, технология полезная, главное — найти правильный подход и подстроиться под нужные сценарии. Или же наш пользовательский опыт ничего не потеряет и без шумоподавления в смартфонах?

Мой twitter

Беседка прощается с читателями АМР до 9 января, пользуясь случаем хочу поздравить Вас с наступающими праздниками и пожелать увлекательного и интересного нового года, спасибо за Ваше внимание и до новых встреч!

В большинстве современных смартфонов используется сразу два микрофона для шумоподавления. Помогает, если пользователь находится в шумном месте. Кроме того, второй микрофон может использоваться и при записи видео. При возникновении проблем рекомендуется отключать шумоподавление, то есть второй микрофон, расположенный на верхней части корпуса.

Решений этого вопроса несколько, большинство из них непростые: требуют установки рут-прав, например. Но можно сделать кое-что попроще без ковыряния файлов устройства.

Мы нашли интересное решение. Суть в том, что когда вы используете камеру своего смартфона в горизонтальном режиме при записи видео, то в работу включается дополнительный микрофон. После этого могут быть проблемы со звуком при общении с другими абонентами при звонках. Что делать? Включаете камеру, выбираете режим съемки видео, выставляете смартфон горизонтально.

Далее выставляете его вертикально (обратите на значки, на которые мы указали стрелками — они изменили ориентацию с горизонтальной на вертикальную) и возвращаетесь на рабочий стол.

Теперь проблем с дополнительным микрофоном быть не должно.

Есть еще один способ, но проверить его не получилось. Для этого зайдите в настройки камеры и переведите переключатель «Звук затвора» или «Звук камеры» в положение «Выкл».

Правда, по идее это должно отключать звук самого затвора, но отзывы говорят, что это тоже помогает.

Наиболее распространённой операционной системой в современных смартфонах является Android. Однако она имеет существенный недостаток – тихий звук в микрофоне. Большинство обладателей устройств на базе этой ОС задаются вопросом «Как настроить микрофон на андроид?».

Существует несколько способов решения этой проблемы.

Содержание

Настройка микрофона на телефоне с OS Android

Отличительная черта ОС Android – возможность увеличивать или уменьшать громкость отдельно у воспроизводимых мультимедийных файлов (видео, музыка) и сигналов вызова (звонки, оповещения). А уровень звука в наушниках существенно отличается от уровня в динамиках.

Основная масса пользователей гаджетов не знают, как настроить микрофон на андроиде. А ведь чувствительность его варьируется и довольно легко меняется. Для этого нужно провести нехитрые действия с телефоном.

Настройка громкости микрофона через инженерное меню

Изменить настройки микрофона в инженерном меню Андроид можно, получив доступ с помощью специального кода. Код этот отличается для различных марок смартфонов. Найти его можно в технической документации к девайсам или на официальном сайте производителя устройства. Выглядит он приблизительно так – *#*#54298#*#* или *#*#3646633#*#* (универсальные коды, подходящие для большинства китайских гаджетов).

Для входа в инженерное меню необходимо нажать кнопку вызова, ввести (в поле для номера телефона) подходящий код и нажать на клавишу вызова. После этих действий произойдёт запуск инженерного меню.

На экране появится системное приложение с различными пунктами. Интерфейс имеет отличия, в зависимости от версии Android. Нужно найти пункт «Audio» (или содержащий это слово).

Войдя в этот раздел, станут доступны подпункты:

• Normal Mode – звук динамиков, без использования гарнитуры;
• Headset Mode – уровень звука в наушниках;
• Loud Speaker Mode – параметры звука в режиме громкой связи;
• Headset_ Loud Speaker Mode – настройки звука при режиме разговора в наушниках;
• Debug Info – отвечает за восстановление заводских настроек.

Рекомендуем:  Настройка двух SIM-карт на Андроид смартфоне

Каждый режим будет представлен двумя значениями цифр – текущим уровнем громкости и максимально возможным. Соответственно, первый показатель можно увеличить до уровня второго. Выставив необходимый уровень звука в выбранном подпункте меню, нужно нажать клавишу Set.

Важно не забывать, что производители не выставляют максимальный уровень звука преднамеренно. Высокий уровень громкости негативно сказывается на здоровье пользователя и сокращает срок службы самого устройства.

Настройка чувствительности через инженерное меню

Перед настройкой чувствительности нужно разобраться в значениях аббревиатур в инженерном меню:

• Sip – отвечает за настройку онлайн-звонков;
• Mic – содержит настройки микрофона;
• Sph/Sph2 – параметры настройки динамиков;
• Sid – корректировка звука своего голоса при разговоре (рекомендуется не изменять);
• Media – параметры звука мультимедийных файлов.

Для изменения тонких параметров микрофона нужно зайти в подпункт Mic. В разделе Level нужно нажать на шестую позицию и запомнить показатель Value (это существенно).

Затем выбираем остальные уровни и вводим в них тот показатель, который запомнили. На этом настройку чувствительности можно считать оконченной. После этой процедуры звуки в смартфоне будут чёткими и разборчивыми.

Стоит отметить, что программисты-энтузиасты придумали третий способ, как увеличить громкость микрофона на телефоне, придумав и создав патчи. Однако, этот метод доступен только для продвинутых пользователей, и способен нанести немало вреда устройству, в случае неправильного его использования или плохого качества самого патча. Поэтому этот способ упускаем.

Как включить микрофон на телефоне через наушники?

Довольно часто выходит из строя микрофон в наушниках. Причин этой проблемы может быть две:

1. Отказ самого микрофона или поломка разъёма (отверстие входа для наушников). Проверка осуществляется легко, при помощи другого аппарата.
2. Возможно, настройки гарнитуры в устройстве выставлены на «0». Для устранения этой проблемы нужно зайти в инженерное меню, воспользовавшись рекомендациями изложенными выше.

В обоих случаях рекомендуем передать эти проблемы в руки специалистов-ремонтников. Не стоит самостоятельно пытаться устранить проблему, не имея необходимого опыта.

В инженерном меню нужно перейти в раздел Hardware, где нажать на подраздел Earphones and Mic (либо что-то похожее). После этого следует произвести настройку чувствительности микрофона в наушниках в подпункте Speech Enhancement (до возникновения нормального уровня звука).

Рекомендуем:  Включение и настройка Окей Гугл на телефоне

Не работает микрофон на телефоне: причины и способы устранения

Поломки бывают разные – аппаратные или программные.

Внутрь устройства может попасть вода или грязь, которые становятся причиной повреждения. Пользователь может пытаться удалить их из аппарата, и непреднамеренно поломать гаджет. Микрофон может перестать работать из-за механического воздействия в результате падения.

Но часто происходит сбой программы. Владелец устройства способен сам устранить эту неполадку, проведя откат системы до заводских настроек. Также аппарат можно «перепрошить».

Аппаратные поломки самостоятельно устранить тяжело. Зачастую требуется обращение в специализированный сервисный центр или ремонтную мастерскую. Проблема может быть в отошедшем контакте или его окислении.

Если проблема со звуком возникает при использовании диктофона, воспроизведении записи с помощью проигрывателя или какой-либо программы (Скайп, Вайбер, Телеграм, Вотсапп), то причину следует искать в настройках самого приложения. Часто помогает банальная переустановка этого ПО.

А теперь более подробно о возможных причинах выхода из строя микрофона в устройствах на базе Андроид.

Программный сбой

Программные неисправности – распространённая причина неполадки микрофона. Чтобы исключить обыкновенный программный сбой, нужно сначала произвести перезагрузку устройства. Зачастую этого достаточно. Аппарат нужно выключить, вытащить аккумулятор минимум на 10 сек. После это вставить батарею, включить гаджет и совершить тестовый звонок.

Если проблема не решена, то нужно подключить аппарат к компьютеру с помощью USB-кабеля. Проверить наличие последней версии программного обеспечения и необходимого драйвера (его активность и работоспособность).

В случае не возможности провести синхронизацию устройства с ПК, нужно воспользоваться услугами сервисного центра.

Перед этим стоит подключить Bluetooth-гарнитуру и совершить тестовый звонок. Если есть возможность разговаривать, то это не программная ошибка.

Пыль и грязь

Смартфон, который долгое время находится в эксплуатации, в итоге засоряется. В щели и отверстия проникают частички пыли, мусора и т.д. Это редко приводит к полному выходу из строя звука. Однако такая неисправность однозначно приведёт к искажению передачи голоса (иногда дефекты весьма значительны).

Рекомендуем:  Установить будильник на Android

Для устранения такого рода дефектов достаточно провести чистку устройства. Это легко сделать в домашних условиях при помощи иголки, зубочистки, ватной палочки. Но не следует забывать, что неаккуратное использование этих инструментов чистки может привести к более серьёзным повреждениям.

Плохой контакт

Если предыдущие два метода не помогли, то есть вероятность, что отсутствует контакт или испортилась сама деталь. Первым делом нужно найти (или приобрести) исправный микрофон. Не стоит самостоятельно приступать к такому ремонту без опыта обращения с паяльником и канифолью.

Плохой контакт, некачественная пайка или нарушение контакта под действием механического воздействия – частая причина не работы микрофона.

Инструкция по его замене:

1. Снять заднюю крышку аппарата.
2. Удалить батарею, флешку, симки.
3. Открутить винтики и снять часть корпуса, чтобы открыть доступ к плате.
4. Отпаять повреждённый микрофон (имеет внешний вид таблетки на тоненьком шлейфе, расположенной в специальной камере-углублении в корпусе).
5. Припаять новую деталь.
6. Провести сборку гаджета в обратном порядке.

Попадание влаги

Следствием попадания влаги внутрь аппарата может стать полное исчезновение передачи голоса при звонке. Чаще всего это происходит в результате окисления контактов. Для устранения этой проблемы достаточно зачистить окисленные контакты.

При попадании влаги непосредственно в микрофон, поможет только полная замена детали.

Действия по очистке и замене элементов следует проводить по алгоритму, изложенному в предыдущем пункте.

Микрофон на наушниках

Поломка микрофона наушников у телефона – проблема распространённая. Делится она на две причины:

1. Поломка микрофона в гарнитуре или входа для наушников на самом аппарате. Что именно поломалось, легко установить, воспользовавшись другим гаджетом и подобной гарнитурой.

1. Уровень чувствительности микрофона гарнитуры выставлен на «0». Исправить это можно через инженерное меню (описано выше).

Заключение

Описанные в материале методы помогут реанимировать устройство на базе ОС Андроид в большинстве случаев. Однако стоит помнить, что без соответствующих навыков и понимания выполняемых действий, не стоит пытаться проводить ремонт самостоятельно. Это может привести к более серьёзным повреждениям. Надёжнее будет обратиться в ремонтную мастерскую или сервисный центр.

Современные смартфоны флагманского класса (а порой – и бюджетного) оснащаются системами шумоподавления, предназначенными для повышения качества звука при разговоре по телефону. Эти системы позволяют разделить полезный сигнал и шум из посторонних источников, чтобы отдать приоритет голосу. Без шумоподавления разговор в людных местах, а также в транспорте, становится трудной задачей.

Посторонние голоса, звук колес, стук подвижных частей транспортного средства, а также звучание различного инструмента, портят разговор, делая его неразборчивым. Именно с этими отрицательными явлениями и призвана бороться система подавления шума в смартфоне.

Активное шумоподавление в акустическом оборудовании

Активные системы шумоподавления, применяемые в аудиотехнике, оказались непригодными для коррекции звука в ходе разговора. Такие системы, не настроенные на частоты человеческого голоса, способны выделить стук колес поезда метро, жужжание инструмента, шум ветра и т.д. Но они не могут отличить слова одного человека от другого и при разговоре в людном месте, или там, где громко играет песня, механизм не сможет выделить именно голос говорящего по смартфону.

В ходе анализа частотного спектра чип активного подавления шума может (не обязательно) сразу отсеивать сигнал, частота которого точно соответствует голосу. К таковому, например, относятся волны на частотах ниже 50 Гц и выше 5 кГц. Если отсеять (или приглушить) вкрапления других частот – абонент «на той стороне» не услышит звук бетоносмесителя, или свист чайника. А если и услышит, то очень тихо. Так как частот недостаточно для выделения нужного голоса среди других, второй микрофон необходим.

Как работает система подавления шума в смартфоне

Альтернативным способом подавления шума при разговоре стало использование второго микрофона. Как правило, он располагается на расстоянии от основного, на верхнем торце смартфона или сзади.

Благодаря пространственному разнесению – основной микрофон в процессе разговора улавливает голос пользователя сильнее, чем вспомогательный. Тот, в свою очередь, лучше воспринимает шумы окружающей среды, так как находится дальше ото рта абонента. Чипсет смартфона (или выделенный АЦП для обработки звукового сигнала с микрофона) анализирует частотный спектр с обоих микрофонных каналов. Применяя специальный алгоритм, можно отличить голос пользователя от шума на программном уровне.

Чип Audience для шумоподавления в iPhone 4

В процессе работы звуковой процессор смартфона анализирует спектр акустических волн, получаемый с разных микрофонов. Тот из них, который считается главным, имеет приоритет, и является своего рода «эталоном». Механизм подавления шума «изучает» громкость звуков на разных частотах, чтобы выделить наиболее интенсивные. Так как главный микрофон размещен ближе ко рту, чем другим источникам – наиболее выраженным оказывается именно разговор. Сравнивая «картину» с первого микрофона – с таковой со второго, чип определяет, какие звуки вспомогательный микрофон воспринимает сильнее, чем основной. Именно они считаются шумом, и механизм подавления глушит или уменьшает громкость тонов на таких частотах.

Система шумоподавления с тремя микрофонами

Некоторые смартфоны (например, iPhone, начиная с моделей 5, 5s и 5c) оснащены сразу тремя микрофонами. Сделано это для того, чтобы повысить эффективность работы системы шумоподавления. Получая объемный звук, звуковой чип может точнее определить, какие именно акустические частоты принадлежат абоненту (и требуют усиления), а какие – сторонним источникам (и их нужно заглушить). Такой подход повышает качество общения, но делает смартфон дороже, потому пока редок.

Вы сталкивались с наличием посторонних шумов при записи аудио или видео? Это раздражает. Рассмотрим способы, позволяющие убрать фоновый шум микрофона.

Содержание

Почему так происходит

Помехи появляются из-за:

• некачественного микрофона;
• неправильных настроек ОС;
• повреждения кабеля устройства;
• помех, вызванных наличием поблизости электронных приборов;
• неправильно установленного софта.

Часто проблема возникает из-за совокупности нескольких факторов. Рассмотрим, как убрать фоновые шумы микрофона подробнее.

Тип устройства

Поврежденный кабель

Неисправность провода (перелом) становится причиной появления треска. Как это проверить? Пошевелите кабель, гнезда и штекера. Посмотрите диаграмму сигнала в программе для записи звука. Например, Audacity.

Бытовая техника

Оборудование, подключенное к электрической сети, передает туда помехи. Например, холодильник. Это актуально, если бытовые приборы и ПК подключены через одну розетку. Что предпринять? Включите ПК в отдельный источник питания. Используйте сетевой фильтр, а не удлинитель.

Как убрать фоновый шум микрофона штатными средствами ОС

Найдите в системном трее иконку динамика. Далее: Если это ноутбук, кроме микрофона отобразится устройство, встроенное в ПК. Открываем вкладку «Запись», нажимаем используемое устройство. Далее: Отрегулируйте уровень громкости произнося слова в микрофон. Откройте закладку «Уровни»: Далее откройте вкладку «Дополнительно»: Отрегулируйте качество звучания (было описано выше). Теперь вопрос как убрать фоновый шум микрофона веб камеры возникать не будет.

Проблема с драйверами

На ПК нет необходимых драйверов, или установленные некорректно работают. Как это проверить? Нажмите «Win+X» далее, как на скриншоте: Далее: Рекомендую выбрать автоматическое обновление.

Как убрать фоновый шум микрофона на ноутбуке если активирован режим экономии электропитания

При активированном режиме экономии, звуковой карте не хватает питания. Поэтому появляются помехи. Что предпринять? Нажмите «Win+R», пропишите команду «control»: Далее: Нажмите ссылку «Создание схемы». Выберите режим «Высокая производительность».

Как убрать фоновый шум микрофона при записи

Убираем помехи в режиме реального времени. Например, для стрима? Возьмем звук, и обработаем REAPER. Еще понадобится утилита «Виртуальный кабель» Загрузите и проинсталлируйте их на ПК.

Настройка REAPER

Перейдите: Выберите раздел Device:

1. Отметьте версию ОС в поле «Audio»;
2. Микрофон определите в «Input»;
3. Наушники — «Output».

 Настройка

Внизу приложения нажмите на свободной области для появления дополнительной панели. Далее: Кликните на кнопку «FX». Установите значения как на скриншоте:. Установите такие настройки: Приложение построит график помех: Уберите галочку с пункта «Automatically». Скажите несколько слов в микрофон. Если помехи остались, сделайте описанные выше действия. Активируйте и через некоторое время отключите чекбокс «Automatically build». Подайте звук на виртуальный кабель, тогда другие приложения смогут его использовать. Перейдите в раздел Device. В «Output» установите значение «Line1». Сохраните проект, чтобы не настраивать его при следующем использовании, нажав комбинацию клавиш «Ctr+Alt+S».

Как пользоваться

Откройте REAPER с сохраненного файла. Откройте нужную программу, укажите значение «Line 1». Например, откройте Skype, перейдите в настройки, далее:

Как убрать фоновый шум микрофона Windows 10

Если описанные выше способы не помогли, в системном трее кликните по значку звука (было описано выше). Выберите пункт «Устранение неполадок». Автоматически активируется поиск неисправности. Далее ОС напишет причину ошибки и попытается исправить самостоятельно

Вывод

Часто помехи появляются из-за некорректных настроек устройства. Поэтому вначале попробуйте воспользоваться штатными средствами ОС. Проверьте кабель подключения микрофона к ПК, обновите драйвер. Если это не помогло, установите дополнительный софт. Рекомендую использовать все описанные выше способы.