Desain Produk Komunikasi Genggam Berbasis Teknologi Mikrofon Array Mini
Keterbatasan ruang pada perangkat genggam semakin ketat, speaker semakin kecil dengan output suara lebih besar. Menekan berbagai noise dan gema (linier/nonlinier saat panggilan video hands-free), serta mencapai komunikasi suara jernih di lingkungan bising adalah tantangan.
Chip FM2010 dari ForteMedia menggunakan teknologi paten Mikrofon Array Mini (SAM). Chip tunggal hemat daya dan biaya ini menggunakan teknik penyaringan spasial, pengambilan sinyal suara directional jarak jauh/dekat, penekanan noise akustik, dan eliminasi gema akustik. Artikel ini menjelaskan desain SAM di produk komunikasi genggam, fungsi utama FM2010, dan aplikasi tipikal di ponsel GSM.
Poin Desain Teknologi SAM
SAM menggunakan dua mikrofon: Uni-MIC (utama) dan Omni-MIC (referensi) yang disusun back-to-back atau side-by-side. Dengan memanfaatkan perbedaan karakteristik fisik dan pemrosesan chip FM2010, terbentuk beam akustik kerucut sebagai filter spasial untuk menekan noise non-stasioner. Karakteristik mikrofon, desain struktur, dan penyesuaian parameter FM2010 menentukan arah beam, sudut, dan efektivitas penekanan noise.
1. Pemilihan Mikrofon
Rekomendasi: Uni/Omni MIC 4mm. Uni-MIC: Sensitivitas -40dB±3dB; respons frekuensi (penurunan <8.5dB@300Hz, peningkatan <3.5dB@3.4kHz); pola kardioid (perbedaan sensitivitas >4dB@0°/90°, >10dB@0°/180°). Omni-MIC: Sensitivitas -40dB±1.5dB; respons datar 300Hz-3.4kHz. Rekomendasi: Uni-MIC B4015UL403 dan Omni-MIC B4015AL-398 dari IEA (Weifang).
2. Desain Struktur
Fokus: menjaga karakteristik Uni-MIC dan arah beam. Untuk fungsi hands-free, pertimbangkan peredaman getaran speaker/mikrofon dan kekedapan udara. Arah beam menentukan orientasi penekanan noise—pastikan sinyal target berada dalam beam. Desain produk harus mempertahankan perbedaan sensitivitas >6dB@0°/180° Uni-MIC setelah pemasangan. Peredaman mikrofon mengurangi gema nonlinier; kekedapan udara mengurangi gema linier dan meningkatkan rasio sinyal-gema.
3. Sinyal Pasca-Pemrosesan FM2010
Perbandingan sinyal SAM mentah dan hasil pemrosesan FM2010 (Gbr.4): Sumber suara 83dB(SPL)@0.3m. Pengujian menampilkan sinyal Uni/Omni MIC@0°/180° dan keluaran Lout. Sinyal dalam beam (0°) dan luar beam (180°) berbeda 20dB—artinya noise non-stasioner di luar beam ditekan 20dB relatif terhadap sinyal target. Beam efektif hingga 2m. Sudut beam ditentukan oleh pola directional Uni-MIC dan parameter FM2010.
Sinyal Uni/Omni MIC diperkuat oleh PGA, dikonversi ADC, difilter high-pass, lalu diproses oleh prosesor suara (eliminasi gema linier/nonlinier, deteksi VAD, penekanan noise, pengaturan volume). Output digital dikonversi DAC dan dikirim ke input MICIP/MIC1N processor baseband analog TWL3014/16 untuk diproses lebih lanjut ke OMAP733/750. Sinyal GSM yang diterima didemodulasi, didekodekan saluran, diproses keamanan, dikirim ke TWL3014/16, lalu output ke headset (HSO) dan earphone (EARP/EARN). Satu jalur ke speaker hands-free (diperkuat eksternal), dua jalur sebagai referensi gema ke FM2010.
Alur Kontrol OMAP733/750 ke FM2010: Melalui antarmuka SHI dan pin PWD/RESET/ANA_IRQ. Setelah power-on, atur PWD tinggi dan ANA_IRQ rendah. Setelah reset, kirim parameter (sumber clock, frekuensi, kecepatan DSP) lalu masuk mode hemat daya. Mode panggilan (Gbr.8) membangunkan FM2010 berdasarkan panggilan masuk/keluar/rekaman. Parameter disesuaikan dengan mode genggam/hands-free. Mode bebas noise genggam memerlukan parameter jumlah mikrofon, gain, volume, eliminasi gema, dan VAD. Mode konferensi hands-free memerlukan tambahan parameter pembalikan mikrofon dan level eliminasi gema (berbicara pelan/normal/keras). Mode personal hands-free mirip mode genggam, tetapi eliminasi gema perlu lebih banyak penyesuaian. Setelah panggilan, CODEC FM2010 dimatikan dan masuk mode hemat daya. Mode pengujian audio (Gbr.9) untuk keperluan pengujian ponsel: FM2010 bekerja di mode transparan (tanpa pemrosesan DSP), sinyal Uni-MIC langsung diperkuat dan dikeluarkan melalui LOUT.
Chip FM2010 dari ForteMedia menggunakan teknologi paten Mikrofon Array Mini (SAM). Chip tunggal hemat daya dan biaya ini menggunakan teknik penyaringan spasial, pengambilan sinyal suara directional jarak jauh/dekat, penekanan noise akustik, dan eliminasi gema akustik. Artikel ini menjelaskan desain SAM di produk komunikasi genggam, fungsi utama FM2010, dan aplikasi tipikal di ponsel GSM.
Poin Desain Teknologi SAM
SAM menggunakan dua mikrofon: Uni-MIC (utama) dan Omni-MIC (referensi) yang disusun back-to-back atau side-by-side. Dengan memanfaatkan perbedaan karakteristik fisik dan pemrosesan chip FM2010, terbentuk beam akustik kerucut sebagai filter spasial untuk menekan noise non-stasioner. Karakteristik mikrofon, desain struktur, dan penyesuaian parameter FM2010 menentukan arah beam, sudut, dan efektivitas penekanan noise.
1. Pemilihan Mikrofon
Rekomendasi: Uni/Omni MIC 4mm. Uni-MIC: Sensitivitas -40dB±3dB; respons frekuensi (penurunan <8.5dB@300Hz, peningkatan <3.5dB@3.4kHz); pola kardioid (perbedaan sensitivitas >4dB@0°/90°, >10dB@0°/180°). Omni-MIC: Sensitivitas -40dB±1.5dB; respons datar 300Hz-3.4kHz. Rekomendasi: Uni-MIC B4015UL403 dan Omni-MIC B4015AL-398 dari IEA (Weifang).
2. Desain Struktur
Fokus: menjaga karakteristik Uni-MIC dan arah beam. Untuk fungsi hands-free, pertimbangkan peredaman getaran speaker/mikrofon dan kekedapan udara. Arah beam menentukan orientasi penekanan noise—pastikan sinyal target berada dalam beam. Desain produk harus mempertahankan perbedaan sensitivitas >6dB@0°/180° Uni-MIC setelah pemasangan. Peredaman mikrofon mengurangi gema nonlinier; kekedapan udara mengurangi gema linier dan meningkatkan rasio sinyal-gema.
3. Sinyal Pasca-Pemrosesan FM2010
Perbandingan sinyal SAM mentah dan hasil pemrosesan FM2010 (Gbr.4): Sumber suara 83dB(SPL)@0.3m. Pengujian menampilkan sinyal Uni/Omni MIC@0°/180° dan keluaran Lout. Sinyal dalam beam (0°) dan luar beam (180°) berbeda 20dB—artinya noise non-stasioner di luar beam ditekan 20dB relatif terhadap sinyal target. Beam efektif hingga 2m. Sudut beam ditentukan oleh pola directional Uni-MIC dan parameter FM2010.
Sinyal Uni/Omni MIC diperkuat oleh PGA, dikonversi ADC, difilter high-pass, lalu diproses oleh prosesor suara (eliminasi gema linier/nonlinier, deteksi VAD, penekanan noise, pengaturan volume). Output digital dikonversi DAC dan dikirim ke input MICIP/MIC1N processor baseband analog TWL3014/16 untuk diproses lebih lanjut ke OMAP733/750. Sinyal GSM yang diterima didemodulasi, didekodekan saluran, diproses keamanan, dikirim ke TWL3014/16, lalu output ke headset (HSO) dan earphone (EARP/EARN). Satu jalur ke speaker hands-free (diperkuat eksternal), dua jalur sebagai referensi gema ke FM2010.
Alur Kontrol OMAP733/750 ke FM2010: Melalui antarmuka SHI dan pin PWD/RESET/ANA_IRQ. Setelah power-on, atur PWD tinggi dan ANA_IRQ rendah. Setelah reset, kirim parameter (sumber clock, frekuensi, kecepatan DSP) lalu masuk mode hemat daya. Mode panggilan (Gbr.8) membangunkan FM2010 berdasarkan panggilan masuk/keluar/rekaman. Parameter disesuaikan dengan mode genggam/hands-free. Mode bebas noise genggam memerlukan parameter jumlah mikrofon, gain, volume, eliminasi gema, dan VAD. Mode konferensi hands-free memerlukan tambahan parameter pembalikan mikrofon dan level eliminasi gema (berbicara pelan/normal/keras). Mode personal hands-free mirip mode genggam, tetapi eliminasi gema perlu lebih banyak penyesuaian. Setelah panggilan, CODEC FM2010 dimatikan dan masuk mode hemat daya. Mode pengujian audio (Gbr.9) untuk keperluan pengujian ponsel: FM2010 bekerja di mode transparan (tanpa pemrosesan DSP), sinyal Uni-MIC langsung diperkuat dan dikeluarkan melalui LOUT.