Microfoane digitale: de la specificație până la produsul finit. Microfon digital Microfoane albastre Raspberry Studio (roșu) Microfoane digitale

În ultimii ani, microfoanele digitale MEMS au intrat pe piața componentelor electronice. Avantajele lor includ: sensibilitate ridicată, liniaritate a răspunsului în frecvență în banda de frecvență de funcționare, repetabilitate a parametrilor și dimensiuni de gabarit reduse. Utilizarea unui microfon digital MEMS elimină, de asemenea, problemele asociate cu zgomotul circuitului analogic și permite conectarea directă a microfonului la procesor. Ne-au interesat aceste avantaje și am încercat să le implementăm în practică.

La momentul începerii lucrărilor, Second Laboratory LLC avea mai multe prototipuri de microfoane ADMP421 fabricate de Analog Devices. Apoi am primit microfoanele MEMS digitale SPM0405HD4H-WB de la Knowles Electronics. Rezultatele lucrului cu microfoanele enumerate au devenit baza pentru scrierea acestui articol.

Microfonul digital poate fi conectat la un codec audio cu o interfață adecvată [de ex. 8-10]. Dar ne-a interesat posibilitatea de a conecta direct un microfon digital la microcontroler. Această soluție a făcut posibilă renunțarea la utilizarea unui codec audio, care a redus dimensiunile totale și a redus și mai mult prețul produsului. Pentru o evaluare preliminară a valorilor așteptate ale parametrilor (performanța necesară a microcontrolerului, consumul de energie, sensibilitatea, intervalul dinamic, THD, lățime de bandă), a fost efectuată o mică cercetare și dezvoltare. Pe baza rezultatelor sale, a fost luată decizia finală cu privire la circuitele, software-ul și baza de elemente utilizate.

Conectarea microfoanelor digitale la microcontrolere

Interfața dintre microcontroler și microfonul digital este simplă, iar informațiile despre implementarea acestuia sunt disponibile în volum suficient pe site-urile producătorilor și descrise în detaliu de alți autori. De obicei, microfoanele digitale au cinci pini, scurta descriere care sunt date în tabel. Parametrii electrici și de sincronizare ai cablurilor microfonului sunt indicați în specificațiile acestora.

Masa. Descrieri de pin pentru microfoanele digitale

№ Nume
retragere 		Scurta descriere
1 VDD Putere microfon
2 GND "Pământ"
3 CLK Semnal de temporizare de intrare, sincron cu care
Linia DATE își comută stările
4 DATE În timpul unei jumătăți a ciclului CLK, această ieșire
este într-o stare de impedanță ridicată,
iar în timpul celei de-a doua reprize servește drept concluzie
pentru citirea datelor de la ieșirea modulatorului Σ-Δ
microfon
5 L / R_Sel Acest pin este folosit pentru a controla
prin comutarea liniei de DATE. Dacă L / R_Sel
conectat la VDD, apoi ceva timp după
detectarea frontului ascendent al semnalului CLK
PIN-ul DATE este ridicat
impedanta, iar dupa sosirea marginii de cadere
CLK, pinul DATA este conectat la
Modulator de microfon Σ-Δ. În cazul L / R_Sel
conectat la GND, marginile semnalului CLK, de-a lungul căruia
Linia DATE comută, comută la
opus

Pentru a evalua performanța necesară a microcontrolerului, am folosit o placă de depanare ADSP-BF538 EZ KIT Lite de la Analog Devices. Microfoanele ar putea fi conectate la această placă folosind interfețele SPI sau SPORT. Prima dintre interfețele numite este mai comună și, prin urmare, am folosit această interfață în modul Slave. Cronometrul hardware disponibil în microcontroler a fost folosit pentru a genera semnalul de ceas CLK. Pentru a obține eșantioane de ieșire cu o rată de eșantionare standard de 16 kHz cu un factor de decimare de 128, frecvența de ceas CLK necesară trebuie să fie de 2,048 MHz. Placa de dezvoltare a folosit un oscilator de 12,288 MHz ca sursă de ceas pentru procesorul de pe placa de dezvoltare, oferind rata de ceas necesară pentru microfonul digital atunci când este împărțit la 6. Pentru a minimiza sarcina procesorului, la primirea informațiilor inițiale de la microfoane, a fost folosit mecanismul de transfer DMA.

În timpul simulării s-a calculat și verificat experimental că pentru procesarea datelor de la un microfon, procesorul trebuie să aibă o performanță de aproximativ 8 MIPS. Evaluarea performanței necesare a permis concluzia că este posibil să se utilizeze un microcontroler mai simplu, cu un consum mai mic de energie. Dintre cele trei alternative (ARM, PIC, MSP430) a fost ales microcontrolerul MSP430F5418 de la Texas Instruments, care are un consum minim de energie (165 μA/MIPS). În viitor, pentru a verifica consumul de energie și a lucra software am folosit placa de experimentare MSP-EXP430F5438 de la aceeași companie.

În fig. Figura 1 prezintă diagrame simplificate pentru conectarea microfoanelor digitale la plăcile de depanare utilizate pentru prototipare, care vă permit să simulați complet dispozitivele pentru citirea, redarea sau stocarea datelor de la microfoane.

Orez. 1. Schema pentru conectarea unui microfon digital la placa: a) ADSP-BF538 EZ KIT Lite; b) MSP-EXP430F5438

Procesul de conversie a intrării audio pentru microfon

Orez. 2. Model simplificat de microfon MEMS

Fiecare microfon digital MEMS poate fi simplificat ca modelul prezentat în Fig. 2. Vibrațiile sonore de intrare sunt convertite prin intermediul unei membrane MEMS într-un semnal electric slab, care este apoi alimentat la intrarea amplificatorului A. În continuare, semnalul preamplificat trece printr-un filtru analog trece-jos, care este necesar pentru a proteja împotriva aliasing-ului. Elementul final al procesării semnalului în microfon este un modulator Σ-Δ de ordinul al 4-lea, care convertește semnalul analog de intrare într-un flux digital de un bit. Rata de biți a datelor de la ieșirea modulatorului Σ-Δ este egală cu frecvența semnalului de ceas de intrare CLK și, de regulă, se află în intervalul de la 1 la 4 MHz.

Măsurarea microfoanelor digitale

Pentru efectuarea măsurătorilor s-au folosit următoarele echipamente: un sonometru CENTER-325, un generator de semnal de joasă frecvență G3-118, un contor de distorsiune neliniară S6-11, un emițător de la căști Dialog M-881HV și un PC.

Orez. 3. Răspunsul în frecvență al microfonului ADMP421

În domeniul timpului, datele de la ieșirea modulatorului Σ-Δ sunt un amestec de zerouri și unu. Cu toate acestea, dacă fiecărui nivel logic înalt al ieșirii microfonului i se atribuie o valoare de 1,0 și fiecărui nivel scăzut i se atribuie o valoare de –1,0, iar apoi efectuând transformarea Fourier, obținem o spectrogramă a datelor de ieșire de la microfon. În fig. Figurile 3 și 4 arată răspunsurile microfoanelor ADMP421 și SPM0405HD4H-WB la un semnal de intrare de undă sinusoidală de 1 kHz cu 94 dB SPL. Măsurătorile au fost efectuate pentru trei valori ale frecvenței semnalului CLK - 512, 1024 și 2048 kHz. (Pentru a reduce volumul articolului publicat, materialele pentru frecvența de 1024 kHz nu sunt date.) Spectrogramele au fost construite pe o lungime a probei de 1281024 eșantioane.

Orez. 4. Răspunsul în frecvență al microfonului SPM0405HD4H-WB

Spectrogramele arată că zgomotul de cuantizare este deplasat în afara intervalului de frecvență audio și nu afectează semnalul audio de intrare. În acest caz, zgomotul de cuantizare este deplasat mai departe în regiunea de înaltă frecvență, cu atât frecvența de eșantionare a microfoanelor este mai mare. Frecvența de tăiere aproximativă de la care nivelul de zgomot începe să crească poate fi determinată ca F clk/100. Deși în specificațiile pentru microfoane, frecvența de funcționare este normalizată aproximativ în intervalul de la 1 la 3 MHz, dar, după cum arată spectrogramele, microfoanele funcționează normal la frecvențe de ceas mai mici. Acest lucru poate fi foarte util atunci când devine necesar să se reducă numărul de calcule pe microcontroler, deși, desigur, acest lucru va îngusta și lățimea de bandă a sunetului de lucru.

De asemenea, puteți observa că ambele microfoane au o componentă constantă în semnalul de ieșire (în ultimele versiuni de microfoane, acest efect a fost eliminat). Mai mult, nivelul componentei constante este comparabil ca nivel cu semnalul măsurat. În plus, valoarea componentei DC depinde cel puțin de tensiunea de alimentare. Această proprietate a necesitat implementarea unui algoritm recursiv în microcontroler care elimină părtinirea constantă.

Dacă comparăm microfoanele în ceea ce privește nivelurile de zgomot introduse, este ușor de observat că microfonul ADMP421 are atitudine mai bună raportul semnal-zgomot în comparație cu microfonul SPM0405HD4H-WB - cu aproximativ 5-6 dB, precum și un nivel mai scăzut de zgomot de cuantizare.

Dacă comparăm nivelurile de distorsiune neliniară, se va observa că în spectrogramele ambelor microfoane sunt prezente doar armonici secunde, în timp ce amplitudinea armonicii secunde a microfonului Knowles Electronics este semnificativ mai mică decât cea a microfonului Analog Devices. Acest fapt prezintă un interes deosebit, deoarece ambele firme standardizează doar THD maxim și numai pentru un anumit nivel de presiune acustică. În realitate, aceste date sunt adesea insuficiente. De exemplu, nu este posibil să se compare THD-ul real al diferitelor microfoane. În plus, acum este o practică general acceptată de a normaliza SOI la intrarea de linie a dispozitivelor de înregistrare, fără a lua în considerare distorsiunile introduse de microfoane.

Prin urmare, pentru a evalua natura dependenței SOI de nivelul presiunii acustice, a fost realizat un experiment, care a cuprins următoarele etape:

  1. Influențarea intrării microfonului cu un semnal audio sinusoidal cu o frecvență de 1 kHz și înregistrarea datelor pe un bit de la ieșirea microfonului în memoria flash (presiunea sonoră a semnalului de intrare variază de la 87,5 la 115 dB SPL în pași de 2,5 dB SPL) .
  2. Procesarea matematică a datelor pe un singur bit de la un microfon utilizând un filtru digital trece-jos pentru a obține un semnal digital determinist și a tăia zgomotul de cuantizare.
  3. Reproducerea datelor digitale procesate pe un PC și măsurarea semnalului THD de la ieșirea unei plăci de sunet pentru PC folosind un contor de distorsiune neliniară C6-11 (distorsiunile neliniare introduse de placa de sunet în sine nu depășesc 0,1%).
  4. Înregistrarea citirilor instrumentului C6-11 pentru fiecare valoare a presiunii sonore a semnalului audio de intrare.

Orez. 5. Dependența microfoanelor SOI de nivelul presiunii sonore

Rezultatele acestui experiment sunt prezentate în Fig. 5. Din graficul de mai sus rezultă că la o presiune sonoră mai mică de 97 dB, SPL-ul microfoanelor THD ADMP421 și SPM0405HD4H-WB nu depășește 1%, respectiv 0,3%. La o presiune sonoră mai mare, THD-ul microfonului ADMP421 este semnificativ mai mare decât cel al microfonului SPM0405HD4H-WB, iar peste 110 dB SPL, ambele microfoane experimentează o creștere bruscă a nivelului de distorsiune armonică. În general, se poate concluziona că microfonul Knowles Electronics este potrivit pentru utilizare într-o gamă SPL mai largă. De asemenea, trebuie menționat că valorile microfoanelor SOI date în documentație sunt normalizate la presiunea sonoră maximă. Valorile reale THD la valori mai mici ale presiunii sonore sunt mult mai mici, iar microfoanele pot fi folosite pentru înregistrarea audio de înaltă calitate.

Cu toate acestea, microfonul ADMP421 are un alt avantaj. Acest model de microfoane este practic insensibil la zgomot pe magistrala de alimentare, chiar dacă aceasta din urmă atinge valori de 200-300 mV. În fig. 6 prezintă cazul când zgomotul de impuls introdus artificial este prezent în magistrala de alimentare a microfonului. Un astfel de caz este posibil dacă dispozitivul audio funcționează într-un mod de consum pulsat (de exemplu, înregistrarea ciclică a datelor de la un microfon în memoria flash atunci când este alimentat de la o sursă de putere redusă).

Orez. 6. Zgomot de impuls în circuitul de alimentare al microfonului

Orez. 7. Diagrama de timp a unui semnal de la microfoane atunci când este expus la zgomot de impuls în circuitul de alimentare

În fig. 7 prezintă semnalul de ieșire de la microfoane trecute printr-un filtru DSP cu o caracteristică amplitudine-frecvență prezentată în Fig. 9. Nu a fost folosit niciun semnal audio de referință pentru a înregistra perturbările de putere în timpul înregistrării. Pentru a putea estima amplitudinea zgomotului de la ieșirea microfonului, în partea superioară a Fig. 7 prezintă un semnal audio sinusoidal SPL de 80 dB înregistrat în absența zgomotului de alimentare.

Orez. opt. Circuit simplificat al convertorului de semnal digital modulator Σ-Δ

Orez. nouă. Răspunsul în frecvență al decimatorului software implementat pe procesoarele ADSP-BF538F și MSP430F5438

Pentru a elimina influența zgomotului în circuitele de alimentare, a trebuit să folosim un filtru anti-aliasing RC.

Procesarea datelor de la ieșirea microfonului digital

Pentru a izola semnalul benzii audio, datele microfonului trebuie filtrate și eșantionate (de obicei de 50 până la 128 de ori rata de eșantionare a modulatorului Σ-Δ). Un filtru digital trece-jos elimină zgomotul extern și zgomotul intrinsec al microfonului în afara benzii de funcționare ( f >F clk /2M) pentru a proteja împotriva aliasului și, de asemenea, face posibilă reducerea ratei de repetiție a datelor. În fig. 8 prezintă una dintre opțiunile posibile pentru procesarea unui flux de date pe un bit de la un microfon, software implementat pe DSP sau hardware în codecuri audio.

Prezentat în fig. 8 circuitul de compresie a ratei de eșantionare (compresor) scade rata de eșantionare datorită faptului că fiecare M mostre ale semnalului filtrat w(mM) este aruncată M-1 mostra. Intrarea și ieșirea convertorului prezentate în Fig. 8 sunt legate prin următoarea expresie:

În implementarea software a convertoarelor de frecvență, atât filtrele FIR, cât și IIR pot fi utilizate ca filtru digital trece-jos. Dezvoltatorii ar trebui să fie foarte atenți atunci când aleg tipul de filtru, lungimea și adâncimea de biți, deoarece performanța întregului sistem în ansamblu depinde direct de acest lucru. Un decimator (convertor de frecvență) calculat și implementat corect, în unele cazuri, va reduce semnificativ costul de producție și îl va crește specificații... Ca referință, observăm că în timpul dezvoltării reportofonelor „Soroka-1” și „Soroka-2”, decimatoarele software care reduc frecvența de 64 de ori (de la 1,024 MHz la 16 kHz) au fost implementate cu succes atât pe procesor ADSP-BF538F de performanță și și pe microcontrolerul MSP430F5438 cu o frecvență de ceas de funcționare de 12,288 MHz. Caracteristica amplitudine-frecvență a filtrului digital trece-jos, care face parte din decimatorul implementat, este prezentată în Fig. 9. Pentru informații complete despre probleme practice filtrarea digitală ar trebui să se refere la capitolele 6-9 ale cărții.

Ca a doua opțiune, puteți utiliza codecuri audio adaptate pentru a converti datele de la ieșirea microfonului digital, ceea ce va reduce semnificativ timpul de dezvoltare a produsului. De exemplu, Analog Devices sugerează utilizarea codecurilor ADAU1361 și ADAU1761, care sunt la fel de potrivite pentru microfoanele ADMP421 și SPM0405HD4H.

Măsurarea răspunsului în frecvență cu precizia necesară pentru banda de frecvență de funcționare s-a dovedit a fi o sarcină destul de dificilă din cauza absenței în laborator a unui radiator acustic cu o caracteristică de amplitudine liniară în ceea ce privește presiunea sonoră. Estimările răspunsului în frecvență rezultat arată liniaritatea acestuia în banda de frecvență de funcționare cu o eroare de aproximativ ± 4 dB. Prin urmare, la evaluarea liniarității răspunsului în frecvență, am considerat corect să ne bazăm pe caracteristicile declarate ale producătorilor și pe caracteristicile calculate ale filtrelor de joasă frecvență cu ondulație în banda de trecere mai mică de 1 dB.

Microfoanele MEMS deschid noi posibilități pentru designerii de sunet. Procesul de creare a dispozitivelor audio digitale devine simplu în ceea ce privește implementarea hardware și dificil în ceea ce privește scrierea programelor pentru microcontrolerele utilizate. Sperăm că informațiile despre metode și parametri furnizate în acest articol vor fi de interes pentru mulți ingineri.

MICROFON DIGITAL CU
AGC RAPID ȘI
REGLAREA SENSIBILITĂȚII

MICROFON DE VOCE

STELBERRY M-50 este o soluție complet nouă pentru sistemele de înregistrare a sunetului și cel mai bun microfon de voce din clasa sa. Procesarea semnalului digital de mare viteză izolează eficient intervalul de vorbire, reducând semnificativ sunetele nedorite în frecvențele joase și înalte.
STELBERRY M-50 este echipat cu un sistem digital dublu de control automat al câștigului cu o viteză de răspuns mai mică de o miime de secundă.
Un control extern reglează sensibilitatea microfonului digital pentru a se potrivi oricărui mediu.

MICROFON IP

Microfonul digital STELBERRY M-50 este ideal pentru conectarea la intrarea de linie a camerelor IP, transmițând perfect imaginea acustică mediu inconjurator.
Această aplicație o face de fapt un microfon IP cu drepturi depline.
De asemenea, un plus indubitabil această decizie, este capacitatea de a instala un microfon digital oriunde, indiferent de locul unde este instalată camera IP.

Tabel de comparație a modelelor de microfon omnidirecțional din seria STELBERRY M

Caracteristicile și parametrii microfonului omnidirecțional
Valoare fixă ​​de sensibilitate ✔ ➖ ✔ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖
Sensibilitate reglabila ➖ ✔ ➖ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔
Metoda de setare a sensibilității Rezistor Rezistor Rezistor Rezistor Rezistor Rezistor Rezistor Rezistor Rezistor Joystick Joystick
AGC - control automat al câștigului ➖ ➖ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔
Capacitatea de a schimba viteza AGC ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔
Posibilitatea de a dezactiva AGC ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔
Ieșire comutabilă cu impedanță scăzută pentru intrările audio ale unui număr de camere IP ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔ ✔ ✔ ✔ ➖ ➖
Lățimea de bandă maximă (Hz) 100...6100 100...7200 100...8300 100...9200 270...4000 80...16000 80...16000 270...4000 270...4000 80...16000 80...16000
Lățimea de bandă reglabilă ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔ ✔
Abilitatea de a tăia o frecvență selectată dintr-un set de frecvențe ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔
Raportul semnal-zgomot (dB) 48 48 48 48 48 63 63 63 63 67 67
Interval acustic (metri) 8 10 10 12 20 20 20 20 20 25 25
Procesarea sunetului ➖ ➖ analogic analogic digital analogic analogic digital digital digital digital
Setări de blocare ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔ ✔
Nivelul semnalului de ieșire (V) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Lungimea maximă a liniei (metri) 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300
Tensiune nominală de alimentare (V) 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
Curent de consum (mA) 3 3 8 8 25 8 8 25 25 25 25
Conexiune cablu microfon detasabil ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔
Carcasă antivandalică ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ✔ ➖ ✔ ➖ ➖

Pentru funcționarea fiabilă a microfonului digital STELBERRY M-50, este necesară o sursă de alimentare de înaltă calitate, cu un nivel scăzut de ondulare. Cea mai bună soluție este să utilizați splitter-ul loop-through PoE STELBERRY MX-225, care are un sistem de filtrare a tensiunii de ieșire. De asemenea, STELBERRY MX-225 are protecție încorporată împotriva scurtcircuitului la ieșire sau a depășirii curentului maxim admis.

Splitter-ul PoE miniatural STELBERRY MX-225 este instalat în tăietura cablului care conectează camera IP și comutatorul și poate fi lipit pe orice suprafață sau ascuns în interiorul conductei de cablu. Pentru a conecta sursa de alimentare a microfonului digital STELBERRY M-50, splitter-ul PoE este echipat cu conectori cu auto-strângere care asigură un contact fiabil.

DIGITAL RAPID
PROCESOR DE SEMNALE

Un procesor de semnal digital miniatural (DSP) digitizează sunetul dintr-o capsulă de sunet cu o rată de eșantionare de 44100 Hz și eșantionare pe 16 biți.
O caracteristică distinctivă a procesorului este prezența AGC cu 2 viteze, oferind un control automat al câștigului fulgerător, atât la intrare, cât și la ieșire a dispozitivului.
6 filtre digitale procesoarele procesează semnalul în așa fel încât doar intervalul de vorbire să rămână la ieșirea liniară.
Preamplificatorul încorporat precis asigură un raport semnal-zgomot ridicat.

PROCESOR DE CONTROL
MICROFON DIGITAL

Procesorul de control central al microfonului digital STELBERRY M-50 asigură controlul câștigului microfonului și parametrii de procesare a semnalului.
Procesorul garantează o ieșire rapidă a microfonului în modul de funcționare după pornire, datorită liniei de comunicare de mare viteză cu procesorul de semnal.

PROTECȚIA VANTULUI A MICROFONULUI DIGITAL
STELBERRY M-50

Pentru o transmisie perfectă a sunetului, microfonul digital este echipat cu un filtru de parbriz.
Prin eliminarea componentei vântului, filtrul din material acustic elimină sunetele nedorite rezultate din ciocnirea curenților vântului cu membrana sensibilă, rezultând un sunet cristalin.
Paravanul ne-a permis să creăm un microfon eficient pentru voce.

OPTIMIZAREA MICROFONULUI SUB VORBIREA
GAMĂ

Lățimea de bandă a microfonului digital STELBERRY M-50 este reglată pe intervalul de frecvență al vorbirii umane și se află în intervalul 270 ... 4000 Hz.
Datorită acestei lățimi de bandă, se obține o inteligibilitate excelentă a vorbirii, indiferent de sursele de zgomot străine.
Prelucrarea semnalului este realizată de șase filtre digitale de mare viteză, care garantează o pantă mare a răspunsului în frecvență în frecvențele joase și înalte.

SISTEM DUBLU AGC

Microfonul este echipat cu două comenzi automate de amplificare (AGC) digitale de mare viteză.
Primul AGC ajustează câștigul la intrarea microfonului, imediat după digitizarea semnalului de la capsulă, iar viteza de răspuns la modificările nivelului sunetului este mai mică de 1/1000 de secundă.
Acest lucru vă permite să reacționați la orice modificări, chiar și la cele mai mici, ale mediului sonor al mediului.
Al doilea AGC procesează semnalul la ieșirea microfonului, menținând în mod fiabil un nivel de ieșire stabil. Viteza de răspuns a sistemului AGC de ieșire este, de asemenea, mai mică de 1/1000 de secundă.

COMPARAȚIA CONTROLULUI DIGITAL AUTOMAT CÂȘTIG (AGC) cu AGC ANALOG

Microfon digital Stelberry M-50 cu câștig reglabil, construit pe un procesor dedicat. Procesul de funcționare a microfonului este conversia analog-digitală a semnalului capsulei microfonului, filtrarea digitală ulterioară a semnalului primit și conversia inversă digital-analogică. Filtrele digitale ale microfonului sensibil M-50 sunt reglate la intervalul de vorbire umană. Frecvențele sunetului în afara intervalului de frecvență 270 ... 4000 Hz sunt atenuate semnificativ de microfon. AGC (control automat al câștigului) foarte rapid al microfonului digital îl face confortabil de utilizat în încăperi cu modificări bruște ale volumului sunetului sau vorbirii umane.

Microfonul digital M-50 este foarte potrivit ca microfon pentru înregistrarea vocii pentru proiecte care se concentrează pe înregistrarea conversațiilor. Ideal ca microfon extern de înaltă sensibilitate pentru camere video și recordere audio care sunt sensibile la nivelul semnalului de intrare și nu au fonduri proprii filtrarea sunetului.

Microfonul sensibil Stelberry M-50 este folosit ca microfon extern pentru diverse camere CCTV, inclusiv camere IP, pentru monitorizarea audio a spațiilor, ca microfon extrem de sensibil pentru înregistrarea vocii în sistemele de înregistrare a apelurilor și sistemele de recunoaștere a vorbirii.

Amplasarea microfonului digital cu AGC Stelberry M-50 în cameră

Când microfonul M-50 este plasat în colțul camerei și este setată sensibilitatea maximă a microfonului, zona de ascultare confortabilă va corespunde unei zone de sfert de cerc de 50 m². Cu o distanță mai mare de microfon, nivelul semnalului său de ieșire va slăbi treptat până la limita de audibilitate acustică de 20 de metri.

Conectarea unui microfon digital cu AGC STELBERRY M-50 la o cameră IP

Microfonul digital M-50 se conectează direct la intrarea de linie audio a camerei video. Conectarea unui microfon la cameră se face în acest fel. Firul galben al microfonului M-50, la conectorul de intrare al camerei „Jack-3.5mm”, este conectat la terminalul (central) și contactul inel al conectorului (Specificați în manualul camerei.). Dacă camera sau camera IP utilizează conectorul RCA ("lalea") pentru intrare audio, atunci la pinul central al conectorului RCA. Firul negru al microfonului digital M-50 este conectat la contactul comun (corp) al conectorului Jack-3.5mm (sau la contactul extern inel al conectorului RCA) și la firul comun negativ al sursei de alimentare stabilizate. . Firul roșu al microfonului este conectat la firul pozitiv al sursei de alimentare stabilizate.

Diagrama direcțională a unui microfon digital cu AGC și control a câștigului Stelberry M-50

Microfonul digital din gama de frecvențe de vorbire Stelberry M-50 este omnidirecțional și are un model de directivitate circular cu o ușoară atenuare a sensibilității microfonului din partea controlului de sensibilitate. Modelul de radiație este afișat pentru capsula microfonului utilizată în microfon, ținând cont de influența corpului microfonului.

Microfoane Stelberry





Descriere STELBERRY M-50

STELBERRY M-50 este o soluție complet nouă pentru sistemele de înregistrare a sunetului și cel mai bun microfon de voce din clasa sa. Procesarea semnalului digital de mare viteză izolează eficient intervalul de vorbire, reducând semnificativ sunetele nedorite în frecvențele joase și înalte. Microfonul este echipat cu un sistem digital dublu de control automat al câștigului cu o viteză de răspuns mai mică de o miime de secundă. Un control extern reglează sensibilitatea microfonului digital pentru a se potrivi oricărui mediu.

microfon IP

Microfonul digital este ideal pentru camerele IP line-in, transmitând perfect imaginea acustică a mediului. Această aplicație o face de fapt un microfon IP cu drepturi depline. De asemenea, avantajul incontestabil al acestei soluții este capacitatea de a instala oriunde un microfon digital, indiferent de locul unde este instalată camera IP.

Procesor de semnal digital de mare viteză

Un procesor de semnal digital miniatural (DSP) digitizează sunetul dintr-o capsulă de sunet cu o rată de eșantionare de 44100 Hz și eșantionare pe 16 biți. O caracteristică distinctivă a procesorului este prezența AGC cu 2 viteze, oferind un control automat al câștigului fulgerător, atât la intrare, cât și la ieșire a dispozitivului. 6 filtre digitale ale procesorului procesează semnalul astfel încât doar intervalul de vorbire să rămână la ieșirea de linie. Preamplificatorul încorporat precis asigură un raport semnal-zgomot ridicat.

Procesor de control al microfonului digital

Procesorul de control central al microfonului digital asigură controlul câștigului microfonului și parametrii de procesare a semnalului. Procesorul garantează o ieșire rapidă a microfonului în modul de funcționare după pornire, datorită liniei de comunicare de mare viteză cu procesorul de semnal.

Protectie impotriva vantului pentru microfon digital

Pentru o transmisie perfectă a sunetului, microfonul digital este echipat cu un filtru de parbriz. Prin eliminarea componentei vântului, filtrul din material acustic elimină sunetele nedorite rezultate din ciocnirea curenților vântului cu membrana sensibilă, rezultând un sunet cristalin. Paravanul ne-a permis să creăm un microfon eficient pentru voce.

Optimizarea microfonului pentru intervalul de vorbire

Lățimea de bandă a microfonului digital este reglată la intervalul de frecvență al vorbirii umane și se află în intervalul 270 ... 4000 Hz. Datorită acestei lățimi de bandă, se obține o inteligibilitate excelentă a vorbirii, indiferent de sursele de zgomot străine. Prelucrarea semnalului este realizată de șase filtre digitale de mare viteză, care garantează o pantă mare a răspunsului în frecvență în frecvențele joase și înalte.

Sistem dublu AGC

Microfonul este echipat cu două controale automate de amplificare (AGC) digitale de mare viteză. Primul AGC ajustează câștigul la intrarea microfonului, imediat după digitizarea semnalului de la capsulă, iar viteza de răspuns la modificările nivelului sunetului este mai mică de 1/1000 de secundă. Acest lucru vă permite să reacționați la orice, chiar și la cel mai mult modificări minore mediul sonor al mediului. Al doilea AGC procesează semnalul la ieșirea microfonului, menținând în mod fiabil un nivel de ieșire stabil. Viteza de răspuns a sistemului AGC de ieșire este, de asemenea, mai mică de 1/1000 de secundă.

Ajustare convenabilă

Locația convenabilă a controlului câștigului facilitează reglarea câștigului microfonului. Particularitatea unui microfon de înaltă sensibilitate este că reglarea câștigului are loc înainte de începerea procesării AGC. Acest lucru facilitează obținerea calității sunetului dorită. Lățimea de bandă a microfonului este concepută pentru a trece frecvențele de voce, eliminând sunetele nedorite din sursele de înaltă frecvență.

Specificații STELBERRY M-50

  • Unitate de masura: 1 bucata
  • Dimensiuni (mm): 10x10x52
  • Greutate (kg): 0,01
  • Raza acustica: pana la 20 de metri
  • Protecție împotriva interferențelor electromagnetice: da
  • Protecție împotriva vântului: spumă acustică
  • Lățimea de bandă (după prelucrare digitală): 270 ... 4000 Hz
  • Lungimea liniei: până la 300 de metri
  • Interval de reglare a câștigului: 350 de ori
  • Număr de AGC-uri digitale: 2
  • Intrare AGC „unghi de atac”: 0,7 ms
  • Ieșire AGC „unghi de atac”: 0,7 ms
  • Filtrare digitală Low Pass: 2 filtre de ordinul întâi
  • Filtrare digitală High Pass: 3 filtre de ordinul 2
  • Raport semnal/zgomot: 38 dB
  • Eșantionare: 16 biți
  • Frecvența de eșantionare: 44100 Hz
  • Corp: aluminiu
  • Alimentare: 7,5 ... 16 Volți
  • Consum: 20mA
  • Dimensiuni: Ø10x52 mm
  • Greutate: 10 grame

 

Ar putea fi util să citiți: