統(tǒng)一覆蓋范圍圖——適用于當(dāng)今混合式環(huán)境的變革性技術(shù)

　　隨著混合式工作和學(xué)習(xí)的興起，用戶對會(huì)議室、董事會(huì)議室、開放空間、協(xié)作空間和教室的使用需求不斷變化，這些空間在設(shè)備配置與維護(hù)上面臨著巨大挑戰(zhàn)。

　　在許多應(yīng)用中，空間系統(tǒng)由于多種技術(shù)的嵌入變得愈發(fā)復(fù)雜，相關(guān)人員也需要掌握更多技術(shù)知識才能運(yùn)行和維護(hù)。這種需要手動(dòng)配置和更換設(shè)備的技術(shù)已經(jīng)過時(shí)，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試成本并簡化技術(shù)管理和系統(tǒng)復(fù)雜性是大勢所趨。

　　如何將創(chuàng)新思維應(yīng)用于技術(shù)，以及如何將其體現(xiàn)在產(chǎn)品中從而為不斷變化的需求空間提供一種全新的強(qiáng)適應(yīng)性解決方案是目前行業(yè)聚焦的問題。音頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)易于安裝，并能根據(jù)房間情況進(jìn)行自動(dòng)配置和優(yōu)化。

　　Nureva的統(tǒng)一覆蓋范圍圖是其專利的Microphone Mist™技術(shù)的特性之一，它采用了一種截然不同的方法，通過自動(dòng)配置功能持續(xù)優(yōu)化音頻性能，并降低總成本。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工作和學(xué)習(xí)場景中出現(xiàn)越來越多的遠(yuǎn)程參與者，他們需要可靠且性能一致的音頻系統(tǒng)。統(tǒng)一覆蓋范圍圖就是為了滿足這一需求而設(shè)計(jì)的(見照片1)。

照片1：這是一張Nureva應(yīng)用于階梯教室的照片。請注意兩側(cè)墻壁上的Nureva HDL410壁掛式麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

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大型空間面對的會(huì)議挑戰(zhàn)

　　在只需要一臺(tái)音頻設(shè)備的小型空間中，傳統(tǒng)音頻會(huì)議技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)并不是很明顯。

　　單個(gè)會(huì)議設(shè)備的安裝、配置和優(yōu)化通常比較簡單(見圖1a)。在小型空間中，一臺(tái)設(shè)備足夠滿足需求，系統(tǒng)在房間內(nèi)的覆蓋和設(shè)置大多不是問題。圖1b顯示了Microphone Mist™技術(shù)在較小的空間內(nèi)如何利用數(shù)以千計(jì)的虛擬麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)全室覆蓋。

圖1：此處顯示了傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的覆蓋范圍(a)和Nureva系統(tǒng)的統(tǒng)一覆蓋范圍圖(b)。

　　對于傳統(tǒng)的麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)來說，隨著房間面積的增加，其固有的復(fù)雜性會(huì)愈加明顯。工作人員需要根據(jù)房間的具體情況確定系統(tǒng)中陣列設(shè)備的數(shù)量、擺放位置和間距等問題。

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傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的劣勢與局限

　　在傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)中，每臺(tái)陣列設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，只覆蓋某一特定區(qū)域并具有獨(dú)特指向性，這樣就會(huì)導(dǎo)致覆蓋范圍的重疊(見圖2a)。在這種情況下，技術(shù)人員需要深諳聲學(xué)知識并了解每臺(tái)設(shè)備的具體性能屬性。覆蓋區(qū)域數(shù)量、波束寬度和指向等參數(shù)都需要進(jìn)行單獨(dú)配置。

圖2：傳統(tǒng)系統(tǒng)的覆蓋范圍不可避免會(huì)有重疊(a);而Nureva系統(tǒng)擁有統(tǒng)一的覆蓋范圍圖(b)。

　　為了管理音頻拾取并處理音頻數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)需要用到第三方設(shè)備——數(shù)字信號處理器(DSP)。DSP通過混合和匹配陣列設(shè)備的音頻輸出實(shí)現(xiàn)房間覆蓋和音頻處理功能，如回聲消除(AEC)、增益結(jié)構(gòu)(GS)、降噪(NR)、均衡(EQ)和覆蓋區(qū)域配置等。這些功能可以在單個(gè)設(shè)備上或在DSP單元中進(jìn)行配置。

　　隨著越來越多的設(shè)備被添加到系統(tǒng)中，這些設(shè)備之間通常不能進(jìn)行自動(dòng)配置。每臺(tái)設(shè)備都被視為獨(dú)立個(gè)體，其功能需要手動(dòng)集成到DSP中。

　　在傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)中，即使是最簡單的安裝也需要手動(dòng)配置單獨(dú)的DSP、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器設(shè)備。這種費(fèi)時(shí)費(fèi)力的系統(tǒng)已無法滿足現(xiàn)代混合式工作和學(xué)習(xí)空間的使用需求，是時(shí)候做出改變了。

3

Nureva音頻系統(tǒng)的優(yōu)勢與創(chuàng)新

　　Nureva認(rèn)為，大型空間內(nèi)的音頻系統(tǒng)應(yīng)該具有與小型空間一樣的簡單化設(shè)置和配置過程及出色的系統(tǒng)性能。Nureva采用Microphone Mist™技術(shù)并通過全新的統(tǒng)一覆蓋范圍圖為用戶帶來可以自動(dòng)配置的會(huì)議系統(tǒng)，該系統(tǒng)既適用于小型空間，也適用于大型空間。這種方法打破了傳統(tǒng)的系統(tǒng)模式，為用戶帶來性能出眾并具有成本效益的解決方案。

　　統(tǒng)一覆蓋范圍圖保留了統(tǒng)一虛擬麥克風(fēng)覆蓋范圍圖解決方案的優(yōu)勢(Nureva單陣列設(shè)備已提供該功能)，并將其從小型空間無縫擴(kuò)展到大型空間(見圖2b)。統(tǒng)一覆蓋范圍圖使來自兩臺(tái)設(shè)備的物理麥克風(fēng)協(xié)同工作，形成一個(gè)覆蓋整個(gè)房間的組合麥克風(fēng)陣列，同時(shí)保證整體的安裝和系統(tǒng)調(diào)試過程不變。

　　借助Nureva的統(tǒng)一覆蓋范圍圖，正在申請專利的校準(zhǔn)信號(calibration signals)可用于推導(dǎo)實(shí)時(shí)系統(tǒng)配置和優(yōu)化的房間覆蓋范圍圖，不再需要專業(yè)的技術(shù)人員。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，這項(xiàng)功能會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，從而根據(jù)設(shè)備位置創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的統(tǒng)一覆蓋范圍圖。與傳統(tǒng)系統(tǒng)(見圖2a)不同，覆蓋范圍圖在小型和大型空間中的指向和分布是一樣的，無需處理/管理設(shè)備，也不會(huì)產(chǎn)生重疊的覆蓋區(qū)域。

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為什么需要統(tǒng)一覆蓋范圍圖？

　　實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的房間覆蓋和音頻性能的方法是安裝一個(gè)大型的3D麥克風(fēng)陣列——在整個(gè)房間內(nèi)配置數(shù)以千計(jì)的物理麥克風(fēng)。當(dāng)然，考慮到成本和復(fù)雜性，這種方法是不現(xiàn)實(shí)的。Nureva的統(tǒng)一覆蓋范圍圖是次佳選擇，這種方法克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)的局限性并擁有多種優(yōu)勢。

　　1，統(tǒng)一覆蓋范圍圖消除了不同陣列設(shè)備和區(qū)域之間的位置沖突，每個(gè)虛擬麥克風(fēng)都擁有單獨(dú)的位置，不會(huì)產(chǎn)生覆蓋范圍重疊，因此拾音目標(biāo)和音頻信號路徑是清晰干凈的，并針對房間中的所有位置進(jìn)行了優(yōu)化。

　　2，所有物理麥克風(fēng)都可用于為房間中的任意虛擬麥克風(fēng)提供增益，這意味著系統(tǒng)可以保持一致的講話和背景噪聲電平，同時(shí)顯著減少噪聲偽影和系統(tǒng)失真。傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)則會(huì)將增益限制在單個(gè)陣列設(shè)備或區(qū)域，從而產(chǎn)生不均勻的增益和背景噪聲電平以及設(shè)備間的失真?zhèn)斡啊?/P>

　　3，遠(yuǎn)程與會(huì)者聽到的室內(nèi)每個(gè)講話者的聲音都是自然一致的，因?yàn)橄到y(tǒng)不會(huì)在配置可能不同的設(shè)備或區(qū)域之間進(jìn)行切換。例如，不同的區(qū)域波束寬度(寬、中或窄)可能會(huì)對遠(yuǎn)端通話的音質(zhì)產(chǎn)生不利影響。

　　4，由于每個(gè)虛擬麥克風(fēng)位置都采用相同的音頻處理鏈，因此該處理鏈得到簡化、優(yōu)化并保持穩(wěn)定。這可以消除分層或級聯(lián)音頻處理鏈中由于每臺(tái)設(shè)備單獨(dú)進(jìn)行音頻處理所可能發(fā)生的意外配置或操作。

　　5，因?yàn)楦鱾�(gè)虛擬麥克風(fēng)不會(huì)重疊，因此可以配置獨(dú)立的目標(biāo)參數(shù)，從而忽略或增強(qiáng)房間內(nèi)基于固定位置的聲源，如HVAC通風(fēng)口和風(fēng)扇。這樣可以更簡單有效地管理不需要的聲源。如果一個(gè)HVAC通風(fēng)口位于傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的兩個(gè)覆蓋區(qū)之間，那么系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備都需要處理該噪聲源。如果不需要的聲源位于重疊覆蓋區(qū)域的中間，則會(huì)對該區(qū)域內(nèi)所有需要的聲源產(chǎn)生負(fù)面影響。

　　6，通過統(tǒng)一覆蓋范圍圖可以輕松管理邊移動(dòng)邊講話的人的聲音。一個(gè)具有固定位置的虛擬麥克風(fēng)永遠(yuǎn)不會(huì)與另一個(gè)具有獨(dú)立位置的虛擬麥克風(fēng)發(fā)生覆蓋沖突或重疊。講話者可以輕松地在虛擬麥克風(fēng)之間移動(dòng)，系統(tǒng)只需調(diào)整聚焦參數(shù)就能獲得一致的音頻性能。在傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)中，區(qū)域和設(shè)備范圍的重疊通常是難以處理問題，需要復(fù)雜的切換和處理邏輯并結(jié)合不同的音頻處理鏈才能解決。

　　7，物理陣列設(shè)備的擺放位置不再關(guān)鍵。在傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)中，每個(gè)陣列設(shè)備都需要負(fù)責(zé)房間內(nèi)一個(gè)特定區(qū)域，具有獨(dú)立的覆蓋范圍圖和配置。而有了統(tǒng)一覆蓋范圍圖功能后，新增設(shè)備可以被合并到物理陣列中，提供增益和增加的覆蓋范圍圖支持。這就像通過加大馬力而不是增加第二個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)第二個(gè)輪子。

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調(diào)試時(shí)間決定一切

　　統(tǒng)一覆蓋范圍圖的優(yōu)勢在調(diào)試時(shí)間和成本方面影響顯著。在傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)中，由于房間的尺寸和復(fù)雜性等問題，通常需要漫長的調(diào)試過程。但有了自動(dòng)的統(tǒng)一覆蓋范圍圖，整個(gè)過程只需幾分鐘。隨著房間數(shù)量的增加，技術(shù)人員的成本效益也更為顯著。

　　在傳統(tǒng)音頻會(huì)議系統(tǒng)中，當(dāng)增加新設(shè)備時(shí)，配置和調(diào)試的復(fù)雜性就會(huì)增加(見圖3a)，專業(yè)技術(shù)人員就會(huì)需要花費(fèi)更多的時(shí)間。第1步，技術(shù)人員可能需要對網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)配置，一些系統(tǒng)需要專用的本地房間網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)配置好后，從設(shè)備到DSP的每個(gè)虛擬音頻路徑連接都需要由技術(shù)人員完成(第2步)，這可能是一項(xiàng)復(fù)雜而冗長的技術(shù)任務(wù)。第3步，技術(shù)人員需要為每臺(tái)設(shè)備配置系統(tǒng)覆蓋模式和指向，同時(shí)要考慮麥克風(fēng)陣列設(shè)備的類型和位置、可用覆蓋模式、區(qū)域數(shù)量、區(qū)域重疊和波束寬度。第4步，技術(shù)人員必須檢查每個(gè)設(shè)備的音頻參數(shù)以確定每個(gè)設(shè)備是否需要設(shè)置專門的參數(shù)，如AEC、EQ、NR、延遲和增益，或全局參數(shù)是否充足。然后，需要進(jìn)行全面測試，即第5步，從而確定是否做出了正確的設(shè)置選擇。如果需要，技術(shù)人員還要進(jìn)行調(diào)整和校準(zhǔn)，可能必須重復(fù)整個(gè)過程，直到系統(tǒng)達(dá)到所需的性能才能完成調(diào)試。

　　圖3：傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的不同覆蓋區(qū)域配置(a)與Nureva音頻系統(tǒng)的統(tǒng)一覆蓋范圍圖配置(b)對比。

　　Nureva的統(tǒng)一覆蓋范圍圖極大地簡化了這個(gè)過程(見圖3b)。第1步是插入所有設(shè)備并打開系統(tǒng)。第2步，系統(tǒng)在每個(gè)設(shè)備之間發(fā)送正在申請專利的專有校準(zhǔn)信號。這樣可以使系統(tǒng)在三維空間中定位兩個(gè)設(shè)備，然后構(gòu)建組合的物理陣列。系統(tǒng)了解每臺(tái)設(shè)備相對于另一臺(tái)設(shè)備的精確位置。在第3步中，這些信息被用來動(dòng)態(tài)地構(gòu)建統(tǒng)一覆蓋范圍圖，提供與房間相匹配的完整覆蓋。由于單個(gè)陣列被視為一個(gè)物理組合陣列，因此系統(tǒng)可以校準(zhǔn)和優(yōu)化AEC、NR和增益參數(shù)，并且不需要特定設(shè)備的分層配置或混合覆蓋范圍圖。在這個(gè)過程的所有步驟中，都不需要技術(shù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)配置和優(yōu)化。

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優(yōu)化音頻定位和處理能力

　　統(tǒng)一覆蓋范圍圖的第二個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢與音頻定位和處理有關(guān)。雖然不同的傳統(tǒng)系統(tǒng)之間的具體流程可能有所不同，但有經(jīng)驗(yàn)的人都清楚，它們都非常復(fù)雜。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，挑戰(zhàn)和問題是眾所周知且持續(xù)存在的。

　　傳統(tǒng)系統(tǒng)的第1步是確定房間內(nèi)講話者的位置(見圖4a)。由于分布式設(shè)備和覆蓋區(qū)域的存在，這一步驟會(huì)面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。由于每個(gè)陣列設(shè)備負(fù)責(zé)房間的特定部分，因此音頻系統(tǒng)需要在不同的陣列設(shè)備中選擇正確的設(shè)備和區(qū)域的個(gè)體或組合來準(zhǔn)確定位講話者。如果講話者位于區(qū)域之間或兩個(gè)陣列設(shè)備之間的重疊范圍內(nèi)，就會(huì)面臨更艱巨的挑戰(zhàn)。

　　圖4：使用傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行聲源定位和處理(a)與使用Nureva系統(tǒng)進(jìn)行聲源定位和處理(b)的對比。

　　對于這個(gè)問題，可以通過下面這個(gè)類比更好的解釋：當(dāng)手機(jī)通話信號在兩個(gè)或多個(gè)手機(jī)基站之間不斷被拾取會(huì)產(chǎn)生一系列問題，如串線、切線、掉線和極差的語音通話質(zhì)量，這些與在傳統(tǒng)會(huì)議系統(tǒng)中使用獨(dú)立的麥克風(fēng)陣列所可能產(chǎn)生的問題相似。它們都源于每個(gè)單獨(dú)的陣列(或基站)覆蓋各自的區(qū)域，并會(huì)形成重疊的覆蓋。如果講話者在整個(gè)房間內(nèi)移動(dòng)(或在基站間游走)，那么挑戰(zhàn)就會(huì)更加嚴(yán)峻。由于每個(gè)陣列設(shè)備獨(dú)立工作，因此系統(tǒng)必須決定如何切換、混合或忽略來自每個(gè)設(shè)備的不同信號。傳統(tǒng)會(huì)議系統(tǒng)需要適應(yīng)并不斷地在DSP上做出正確的定位和混合決策才能確保遠(yuǎn)端的音頻質(zhì)量保持最佳狀態(tài)。

　　為了增加復(fù)雜性，音頻處理功能可能分層進(jìn)行，也可能在設(shè)備之間進(jìn)行組合處理。根據(jù)系統(tǒng)的配置方式，可能會(huì)有多層音頻處理，每個(gè)陣列設(shè)備可能會(huì)進(jìn)行自己的增益、均衡和NR處理。一旦信號被DSP接收，就可以在各個(gè)陣列設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的各種處理之上進(jìn)行額外處理。處理過程可能取決于設(shè)備，也可能由DSP驅(qū)動(dòng)，而用戶自己很難知曉。

　　上述這些情況都會(huì)增加處理不一致和設(shè)備配置/管理不正確的可能性。UC&C客戶端需要進(jìn)行適應(yīng)和調(diào)整，就會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)程與會(huì)者的音頻性能不一致。當(dāng)某一組織管理多個(gè)會(huì)議室時(shí)，可能很難在所有房間內(nèi)保持一致的系統(tǒng)音頻質(zhì)量。

　　現(xiàn)在，我們有了新方法解決這些問題——Nureva的統(tǒng)一覆蓋范圍圖(以及功能更強(qiáng)大的Microphone Mist™技術(shù)平臺(tái))極大地簡化和優(yōu)化了聲源定位過程。

　　如圖4b所示，系統(tǒng)首先在統(tǒng)一覆蓋范圍圖內(nèi)使用專利的定位算法對聲源進(jìn)行定位和聚焦。系統(tǒng)不需要在陣列設(shè)備和各個(gè)陣列覆蓋區(qū)域之間進(jìn)行復(fù)雜的切換，也不需要在區(qū)域和單獨(dú)的陣列設(shè)備之間進(jìn)行混合。大型空間內(nèi)音頻系統(tǒng)的搭建與小型空間一樣簡便。

　　一旦陣列集中在統(tǒng)一覆蓋范圍圖中適當(dāng)?shù)奶摂M麥克風(fēng)上，Microphone Mist™技術(shù)就會(huì)開始進(jìn)行音頻處理。該技術(shù)會(huì)專注于一個(gè)虛擬麥克風(fēng)的單個(gè)組合陣列進(jìn)行高效且優(yōu)化的音頻處理路徑，不會(huì)出現(xiàn)不必要的設(shè)備間級聯(lián)或重復(fù)處理。其結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一致且優(yōu)質(zhì)的回聲消除、增益結(jié)構(gòu)、背景噪聲和降噪性能。系統(tǒng)不再需要適應(yīng)可能具有獨(dú)立的AEC、PEQ、NR和增益配置參數(shù)的不同陣列設(shè)備。UC&C客戶端將始終呈現(xiàn)一致的音頻信號，而遠(yuǎn)端通話的音頻性能將保持優(yōu)化。無論安裝該系統(tǒng)的房間尺寸或復(fù)雜性如何，Nureva的新型架構(gòu)都能簡化音頻處理鏈。

7

總述

　　統(tǒng)一覆蓋范圍圖能夠提供一致、卓越的音頻體驗(yàn)，同時(shí)消除傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)設(shè)置/配置的復(fù)雜性。統(tǒng)一覆蓋范圍圖可以自動(dòng)調(diào)整和適應(yīng)房間，在優(yōu)化大型空間音頻的同時(shí)，顯著減輕系統(tǒng)安裝和管理負(fù)擔(dān)。它能夠?yàn)橛脩魩�來煥然一新的房間音頻體驗(yàn)。