마이크 배열 권장 사항
이 문서에서는 Speech SDK와 함께 사용하도록 사용자 지정된 마이크 배열을 디자인하는 방법을 알아봅니다. 이는 음성 솔루션용 하드웨어를 선택, 지정 또는 빌드하는 경우에 가장 적합합니다.
Speech SDK는 마이크 형상, 구성 요소 선택 및 아키텍처를 포함하여 이러한 지침에 따라 설계된 마이크 배열에서 가장 잘 작동합니다.
마이크 기하 구조
Microsoft 오디오 스택과 함께 사용할 경우 다음 배열 기하 구조를 사용하는 것이 좋습니다. 특정 애플리케이션, 사용자 시나리오 및 디바이스 폼 팩터 종속성이 포함된 더 많은 수의 마이크를 사용하여 음원의 위치 및 주변 소음을 제거하는 기능이 개선되었습니다.
| 배열 | 마이크 | 기하학 |
|---|---|---|
| 원형 - 7개 마이크 |  |
바깥쪽 6개, 가운데 1개, 반경 = 42.5mm, 고른 간격 |
| 원형 - 4개 마이크 |  |
바깥쪽 3개, 가운데 1개, 반경 = 42.5mm, 고른 간격 |
| 선형 - 4개 마이크 |  |
길이 = 120mm, 간격 = 40mm |
| 선형 - 2개 마이크 |  |
간격 = 40mm |
마이크 채널은 이전에 각 배열에 대해 설명한 번호 매기기에 따라 0부터 오름차순으로 정렬되어야 합니다. Microsoft 오디오 스택에서는 에코 제거를 수행하기 위해 오디오 재생의 또 다른 참조 스트림이 필요합니다.
구성 요소 선택
노이즈와 왜곡 없는 신호를 정확하게 재현하려면 마이크 구성 요소를 선택해야 합니다.
마이크 선택 시 권장되는 속성은 다음과 같습니다.
| 매개 변수 | 권장 |
|---|---|
| SNR | > = 65dB(1kHz 신호 94dBSPL, A 가중치가 적용된 노이즈) |
| 진폭 일치 | ± 1dB @ 1kHz |
| 단계 일치 | ±2° @ 1kHz |
| AOP(음향 오버로드 지점) | > = 120dBSPL(THD = 10%) |
| 비트 전송률 | 최소 24비트 |
| 샘플링 레이트 | 최소 16kHz* |
| 빈도 응답 | ±3dB, 200~8000Hz 부동 마스크* |
| 안정성 | 스토리지 온도 범위 -40°C~70°C 운영 온도 범위 -20°C~55°C |
*고품질 통신(VoIP) 애플리케이션에는 더 높은 샘플링 속도 또는 "더 넓은" 주파수 범위가 필요할 수 있습니다.
사용되는 구성 요소의 성능 저하를 방지하려면 좋은 구성 요소 선택과 좋은 전기 음향 통합이 결합되어야 합니다. 고유한 사용 사례에는 더 많은 요구 사항(예: 작동 온도 범위)이 필요할 수도 있습니다.
마이크 배열 통합
디바이스에 통합된 마이크 배열의 성능은 구성 요소 사양과 다릅니다. 통합 후 마이크가 잘 맞는지 확인하는 것이 중요합니다. 따라서 고정 이득 또는 EQ 후에 측정된 디바이스 성능은 다음 권장 사항을 충족해야 합니다.
| 매개 변수 | 권장 |
|---|---|
| SNR | >= 64dB(1kHz 신호 94dBSPL, A 가중치가 적용된 노이즈) |
| 출력 민감도 | -26dBFS/Pa @ 1kHz(권장) |
| 진폭 일치 | ±2dB, 200-8000Hz |
| THD%* | 1% 이하, 200~8000Hz, 94dBSPL |
| 빈도 응답 | ± 6 dB, 200-12000Hz 부동 마스크** |
**THD를 측정하려면 왜곡이 낮은 스피커가 필요합니다(예: Neumann KH120).
**고품질 통신(VoIP) 애플리케이션에는 "더 넓은" 주파수 범위가 필요할 수 있습니다.
스피커 통합 권장 사항
스피커가 포함된 음성 인식 디바이스에는 반향 제거가 필요하므로 스피커 선택 및 통합에 대한 추가 권장 사항이 제공됩니다.
| 매개 변수 | 권장 |
|---|---|
| 선형 고려 사항 | 스피커 참조 후 비선형 처리가 없습니다. 그렇지 않으면 하드웨어 기반 루프백 참조 스트림이 필요합니다. |
| 스피커 루프백 | WASAPI, 개인 API, 사용자 지정 ALSA 플러그인(Linux)을 통해 제공되거나 펌웨어 채널을 통해 제공됩니다. |
| THD% | 3차 옥타브 밴드 최소 5차, 70dBA 재생 @ 0.8m ≤ 6.3%, 315-500Hz ≤ 5%, 630-5000Hz |
| 마이크에 에코 결합 | > -10dB TCLw, ITU-T G.122 Annex B.4 방법 사용, 마이크 수준으로 정규화 TCLw = TCLwmeasured + (측정된 수준 - 목표 출력 민감도) TCLw = TCLwmeasured + (측정된 수준 - (-26)) |
통합 디자인 아키텍처
마이크를 디바이스에 통합하는 경우 다음과 같은 아키텍처 지침이 필요합니다.
| 매개 변수 | 권장 |
|---|---|
| 마이크 포트 유사성 | 배열에서 모든 마이크 포트의 길이가 동일합니다. |
| 마이크 포트 치수 | 포트 크기 Ø0.8-1.0mm. 포트 길이/포트 지름 < 2 |
| 마이크 밀봉 | 밀봉 개스킷이 스택업에서 균일하게 구현됩니다. 폼 개스킷의 경우 > 70%의 압축비가 좋습니다. |
| 마이크 안정성 | 먼지와 유입을 막으려면 메시를 사용해야 합니다(하단 포팅 마이크용 PCB와 밀봉 개스킷/상단 커버 사이). |
| 마이크 격리 | 특히 통합 스피커로 인한 모든 진동 경로를 격리하기 위해 구조를 통해 고무 개스킷 및 진동을 분리합니다. |
| 샘플링 클록 | 디바이스 오디오는 지터를 사용하지 않아야 하고 낮은 드리프트로 드롭 아웃해야 합니다. |
| 레코드 기능 | 디바이스는 개별 채널 원시 스트림을 동시에 기록할 수 있어야 합니다. |
| USB | 모든 USB 오디오 입력 디바이스는 USB 오디오 디바이스 Rev3 사양에 따라 설명자를 설정해야 합니다. |
| 마이크 기하 구조 | 드라이버에서 마이크 배열 기하 구조 설명자를 올바르게 구현해야 합니다. |
| 검색 가능성 | 디바이스에는 검색할 수 없거나 제어할 수 없는 하드웨어, 펌웨어 또는 디바이스에 대한 타사 소프트웨어 기반 비선형 오디오 처리 알고리즘이 없어야 합니다. |
| 캡처 형식 | 캡처 형식은 16kHz의 최소 샘플링 속도와 권장되는 24비트 깊이를 사용해야 합니다. |
전기 아키텍처 고려 사항
해당하는 경우 배열은 USB 호스트(예: MAS(Microsoft 오디오 스택)을 실행하는 SoC) 및 음성 서비스 또는 기타 애플리케이션에 대한 인터페이스에 연결할 수 있습니다.
PDM에서 TDM으로의 변환과 같은 하드웨어 구성 요소는 마이크의 동적 범위와 SNR이 리샘플러 내에서 유지되도록 해야 합니다.
고속 USB 오디오 클래스 2.0은 더 높은 샘플 속도와 비트 깊이에서 최대 7개 채널에 필요한 대역폭을 제공하기 위해 모든 오디오 MCU 내에서 지원되어야 합니다.