Análise do viva-voz: o que há dentro e como funciona

O viva-voz é um habitante frequente de salas de conferência, mesas executivas e salas de reuniões improvisadas. Os viva-voz pequenos são levados com eles em viagens, assim como são usados ​​em um carro e não se negam a conferências por telefone. Eles variam em suas formas e tamanhos, funcionalidade e conjunto de interfaces. Somente seu objetivo permanece inalterado - proporcionar conforto no modo viva-voz, sem fones de ouvido, consoles de microfone e outros dispositivos.

Publiquei este artigo anteriormente, recebi um bom feedback dos leitores e quero compartilhar o resultado do trabalho realizado. Sob o corte haverá muitas fotos de ferro, informações técnicas e como colocá-lo em prática.

Nesse caso, devo usar um viva-voz?

É simples: usar um fone de ouvido é a solução perfeita, a cápsula do microfone está localizada o mais próximo possível da fonte de som e o alto-falante está localizado diretamente no ouvido. Assim, os fatores da sala e do ambiente praticamente não têm efeito, devido à qual a alta qualidade do som é mantida.

Se várias pessoas participarem da conferência, você terá que descobrir uma maneira de soar tudo. Existem várias opções:

1. Aplique o sistema de congresso: coloque um microfone direcional, um controle remoto de microfone para cada participante da conferência e equipe a sala com um sistema acústico
2. Instale uma variedade de microfones e uma barra de som
3. Conectar o viva-voz

O viva-voz é a opção mais fácil e acessível. Além disso, tenho uma amostra muito boa para pesquisa, que ficarei feliz em analisar e mostrar o que é o quê.

Em geral, tecnicamente, este não é apenas um viva-voz, mas um telefone de conferência, como Pode ser usado sem um PC.

Então, aqui está o Spider da Phoenix Audio.

Uma cúpula de malha oculta a matriz do microfone e o alto-falante. O dispositivo possui uma massa impressionante e uma sola de espuma, para que fique firme na superfície e não produza sons desnecessários ao se movimentar pela mesa e pressionar as teclas.

Um teclado com tela monocromática se destaca da caixa redonda. O teclado é coberto com algum material emborrachado, através do qual os símbolos das teclas são visíveis.

Na parte inferior do viva-voz, há uma cavidade especial na qual a interface do viva-voz está localizada, e esse espaço também é fornecido para organizar os cabos. Além disso, o viva-voz conectado pode ser instalado acima do orifício tecnológico na bancada.

O viva-voz está equipado com uma interface Ethernet para operação autônoma do cliente SIP e microUSB para uso com um PC, além de um conector para conectar um sistema de alto-falante adicional e o Link Down. Muitos de nós estamos familiarizados com os principais e os usamos no dia a dia, no entanto, um deles definitivamente precisa de esclarecimentos. Este é o Link Down, que permite conectar vários alto-falantes em um circuito com um simples cabo UTP. A matriz resultante de viva-voz funciona em conjunto como um único dispositivo e pode cobrir uma sala de conferências com uma área de até 100 m².

Armadilhas

Como você sabe no curso de física da escola, o nível de pressão sonora diminui com a distância da fonte. A queda ocorre logaritmicamente e pode ser calculada usando a equação:

ΔL = 20lg (r ₁ / r ₂ )

onde r ₁ e r ₂ - a distância da fonte de som nos pontos inicial e final.

Aqui, por exemplo, acalme a fala a uma distância de 20 cm, acima do limiar de audibilidade de 60 dB.

Afastando-se do viva-voz em mais de 4 m, o nível de pressão sonora é reduzido ao ruído de fundo do escritório. Isso complica muito a tarefa da eletrônica na captura e processamento de som e também aumenta os requisitos para amplificação de som e o uso de algoritmos especiais de processamento.

O que tem lá dentro?

O "Spider" está desmontado e você pode considerar todos os eletrônicos em detalhes. Todo o trabalho é realizado por três nós principais: uma matriz de microfones, uma placa-mãe e uma placa de amplificação de potência sonora.

E agora, em ordem:

1. Uma variedade de microfones gera raios de captura de som. O sistema analisa o ambiente e inclui microfones de tal maneira que é melhor amplificar apenas a voz e somente a partir da direção de onde vem.

   
   
   
   
   

   O viva-voz usa cápsulas direcionais de microfone de eletreto com um ângulo de trabalho efetivo de cerca de 130⁰. As cápsulas direcionadas em todas as direções têm uma certa sobreposição nos cantos da aquisição de som (cerca de 40⁰): isso permite formar raios precisos de captura de som subtraindo e somando sinais de cápsulas diferentes.

   
   

   Esta placa também possui uma indicação leve do dispositivo, amplificadores operacionais e um sistema correspondente ao processador principal.

   
   
   
   
   

   Aqui, o nivelamento do volume inicial do sinal de entrada ocorre: para cada microfone, há um amplificador operacional duplo, que através do sistema de feedback aumenta a amplitude do sinal fraco e reduz os sons muito altos a um nível predeterminado, ou seja, altera a sensibilidade de cada microfone individualmente. A seguir, descobriremos por que isso é necessário.

   
   
   
   
   

   O conjunto de microfones é completamente embrulhado em uma capa de silicone, onde cada cápsula recebe um assento separado. Para que as microvibrações do alto-falante e o ruído do toque no corpo do dispositivo que surgem ao trabalhar com ele não causem ruídos e ruídos no som capturado.

   
   
   
   
   

2. Além disso, o som cai na placa-mãe para digitalização, processamento e transmissão ao interlocutor.

   
   
   
   
   

   O coração do "Spider" é o chip da empresa israelense AudioCodes, que controla todos os processos, periféricos e interfaces do dispositivo. Além disso, como parte desse chip, um processador de processamento de som digital (Digital Signal Processor, doravante denominado DSP) está em operação.

   
   

   O DSP divide o espectro do som recebido em seções separadas e os processa em paralelo, removendo tudo o que difere da voz humana. Diferentemente dos sistemas de congresso convencionais, a parte do software no DSP é a parte principal do viva-voz e implementa os seguintes algoritmos de processamento de som:

   
   

   • O filtro adaptativo analisa o som na sala e suprime o ruído estático distribuído uniformemente, por exemplo, o ruído do ar condicionado, os sons da rua ou o farfalhar de um refrigerador de laptop. O princípio de operação é semelhante ao ouvido humano: a princípio, em um ambiente barulhento, é bastante difícil se comunicar, mas após a adaptação, a influência dos estímulos diminui. A única diferença é que o DSP faz isso quase instantaneamente, o que nos impede de nos acostumarmos.

     
     

     No entanto, há situações em que os viva-voz literalmente enlouquecem, e a razão para isso é o sistema anti-escuta, do qual nossos serviços especiais realmente gostam.

     
     

     Esses sistemas trabalham em esquadrias de janelas para encher a sala com ruídos aleatórios, inaudíveis ao ouvido humano. Nesse caso, o filtro adaptativo simplesmente não tem tempo para se adaptar às condições de mudança rápida e apenas piora a situação.

     
     

   • Cancelamento de eco. Nesse caso, consideraremos o eco como um retorno de nossa própria voz ao interlocutor. O microfone capta o que o falante reproduz e o interlocutor ouve a si mesmo, o que é muito sério e irritante :)

     
     

     Assim, a réplica do interlocutor existe de duas formas: o original reproduzido pelo orador e a cópia de eco recebida do microfone. Com base no fato de que o processador “sabe” qual sinal é enviado para o alto-falante, resta apenas subtrair um do outro. Após a subtração, podem ser ouvidos cliques e interrupções do som, pois essas faixas de áudio ainda diferem devido às propriedades geométricas da sala e, portanto, após esse procedimento, um filtro adaptativo adicional é usado para remover os resíduos da subtração. Ao longo dos anos do desenvolvimento do áudio digital, muitas soluções foram inventadas, cujos algoritmos são ansiosamente guardados pelos fabricantes e escritórios de patentes. Portanto, a parte do software do DSP é o componente mais importante e valioso de todo o dispositivo, onde o hardware é secundário.

     
     
   • Reverb reduzido. Em uma sala sem acabamento acústico especial, todos os sons são refletidos muitas vezes, e esses reflexos criam um ruído desfavorável. A maioria dos problemas para os desenvolvedores é causada por superfícies que refletem o som, como o vidro.Como a direção dos reflexos muda constantemente, a maioria deles é facilmente cortada, capturando o som em apenas uma direção. Uma matriz de microfones sob o controle do DSP gera raios de captura de som direcional, a fim de reduzir o efeito do reverb ao nível em que um filtro de software especial continuará funcionando.
   • O AGC, ou controle automático de ganho, compensa a diferença no nível de pressão sonora. Simplificando, o viva-voz equaliza em volume tanto a fala quieta e apática quanto as sugestões emocionais altas. O processamento começa a partir do momento em que o som é capturado pelo conjunto de microfones, o DSP normaliza o nível de amplitude do sinal para realizar um processamento adicional de alta qualidade, que ocorre na forma digital. Como resultado, muitas vezes é impossível determinar a que distância do interlocutor o interlocutor está: ele se senta à mesa de negociação, caminha ao seu redor ou tira água do refrigerador - a audibilidade será igualmente boa.
   • Em geral, nos viva-voz, além dos algoritmos de processamento de som descritos, existem muitos outros algoritmos menos notáveis, mas igualmente importantes, que permitem que o dispositivo se adapte a várias situações. Por exemplo - para compensar a diferença no nível de reverberação causada pela configuração geométrica da sala ou para trabalhar efetivamente em uma cadeia de vários dispositivos semelhantes. Cada fabricante desenvolve seus próprios recursos e capacidades exclusivos.
   
   
   
   
   

3. No centro, embaixo da cúpula, há um alto-falante de 10 watts da empresa americana Arelle Labs, que também é isolado adicionalmente da caixa do dispositivo com almofadas de amortecimento.

   
   

   O sistema de reforço de som é construído em um circuito integrado de alto desempenho e baixo ruído, operando na classe D, o que garante alta eficiência de amplificação de som em pequenas dimensões. A potência do amplificador, como o próprio amplificador, está localizada em uma placa separada sob o alto-falante.

   
   
   
   
   

É assim que o viva-voz é organizado - o viva-voz, que é um dos elementos mais frequentes nas salas de reunião (ou na mesa do chefe de uma empresa). A principal característica é a preservação da qualidade do som ao se comunicar, independentemente das imperfeições acústicas do ambiente em que trabalha. Ao mesmo tempo, uma “aranha” esculpida por mim pode ser incluída em uma rede de 15 desses alto-falantes.

Para escrever um artigo, mergulhei em um relatório de Joseph Marash, CEO da American Phoenix Audio Technologies, no qual ele fala detalhadamente sobre a importância da qualidade do som nas salas de conferência e as nuances do uso do modo mãos-livres.

Antes, preparei duas câmeras PTZ de diferentes gerações e descobri o que mudou ao longo de 10 anos de progresso. Portanto, estou adicionando uma enquete ao artigo: qual dispositivo analisar da seguinte maneira?