双讲场景声学难题解法：A-59 双通道 DSP 的波束与 AEC 协同设计
在双人同时通话、分区域拾音类音频设备开发中，声学与电路设计往往存在难以兼顾的矛盾：想要区分两个方位人声，就容易出现通道间回声串扰；想要消除回声，又需要额外增加音频 Codec 抬高硬件成本。本文基于 A-59 语音处理模块原厂规格文档，从算法协同、音频链路架构、工程落地三个维度，分析一套集成式双通道语音处理方案的设计逻辑，为对讲、会议、车载类音频硬件研发提供参考思路。
一、双声源拾音设备的两大核心设计矛盾
1. 空间拾音与通道回声的冲突
常规双麦阵列仅能生成单波束，多人说话只能混合输出，无法分通道录音；若采用双通路硬件分别拾音，两侧喇叭播放的声音会互相串入对方麦克风，普通单路 AEC 仅采集本机喇叭参考信号，无法抵消跨通道回声，双向通话极易出现回音、卡顿、啸叫。
2. 拾音通路硬件复杂度与调试成本矛盾
双通道独立拾音的传统实现方式，需要两路独立 Codec 完成模数转换，配套晶振、分压、滤波电路随之增加，主板音频区域占用面积大；两路 Codec 的增益、采样时序需要分别校准，声学调试周期大幅拉长，不利于产品快速迭代。
二、A-59 核心算法协同设计思路
2.1 双独立波束成形，实现空间声源分离
模组 DSP 采用并行运算架构，仅依靠一组双麦阵列（间距 6~15cm），同时生成两路互不干扰的拾音波束。
拾音区域分为三层逻辑：波束中心核心区人声增益最高；两侧过渡区支持说话人小幅移动，信号平缓衰减；外围屏蔽区大幅压制侧向、后方环境噪声。两组波束采集的音频信号完全独立，模拟输出与 I2S 数字输出均可分离左右声道，天然适配双人分通道录音、独立语音识别场景。
波束覆盖角度、拾取指向可通过固件参数调整，无需修改硬件结构。
2.2 交叉式双通道 AEC，解决跨通道回声干扰
这是适配双讲场景的关键算法设计：每个拾音通道都会将另一通道的下行喇叭音频作为回声参考信号，叠加本机喇叭播放信号联合滤波运算。
模组回声消除能力可达 100dB，最大可补偿 100ms 回声延迟。即便设备结构紧凑，喇叭与麦克风间距不足 6cm、播放音量超过 100dB，也能抑制结构传导与空气传播的回声，保障双向同时说话时全双工通信流畅。
2.3 多算法联动优化复杂环境拾音
波束成形基础上叠加多层语音处理算法：
[*]ENC 环境降噪，最高 45dB 降噪深度，抑制风噪、机械噪音、人群嘈杂等稳态、突发噪声；
[*]AGC 自动增益适配远场拾音，标准灵敏度麦克风可实现 10cm~500cm 有效收音，适配大空间场景；
[*]上下行音频链路物理隔离，上行仅处理麦克风人声，下行只作为回声消除参考，两路信号不混合，保证输出音频纯净度。
三、集成式音频硬件链路简化逻辑
模组内部 DSP 集成双通道 ADC/DAC 转换单元，替代外部独立 Codec 电路：
[*]传统双通道方案：双麦阵列 + 两颗 Codec + 配套阻容、晶振、电源电路；
[*]A-59 集成方案：麦克风直连模组，模数、数模转换由模组内部完成，无需外挂音频芯片。
该设计精简音频相关元器件数量，缩减 PCB 布线面积，省去多路 Codec 时序、增益匹配的调试工作，降低硬件开发门槛。
硬件基础参数：37.5mm×16mm 半孔焊盘，支持贴片、转接板两种集成方式；供电 4V~6.5V，工作电流 28~30mA；工业级温宽 - 40℃~85℃，可兼容替换同系列旧款语音模组。
接口覆盖 PDM 数字麦输入、双通道 I2S 数字输出、双路模拟人声输出、双路 LINE IN 参考输入、SPK 喇叭输出；搭配 AD-04 转接板可拓展接入模拟驻极体麦克风。
四、标准化硬件链路适配不同开发需求
原厂文档提供 8 套成熟接线方案，覆盖数字 / 模拟麦克风、模拟 / I2S 音频输出、功放前置 / 后置多种组合：
[*]功放后置链路更适合全新主板设计，下行音频完整经过模组处理，回声消除综合表现最优；
[*]数字麦 + 模拟输出链路适合存量设备改造，无需改动主控数字音频电路；
[*]模拟麦克风配套链路适用于无双波束需求、成本敏感的简易对讲设备。
全部链路均支持双通道独立人声输出，全程无需额外 Codec。
五、适用场景与固件选型逻辑
这套双通道架构更适合存在双人对话、分区域拾音需求的设备：银行政务窗口录音设备、楼宇别墅门口对讲、小型双发言位会议终端、主副驾双人车载通话、高噪音工业车间 / 矿井呼叫设备。
固件分为近距离、中距离、大增益三类消回声版本，同时区分带双波束、无波束两种程序，可根据设备拾音距离、是否需要声源分离灵活选择。
六、结构与电路开发调试要点
[*]声学结构：双麦保持同一水平面，麦克风与喇叭之间增加声学隔离材料，降低结构振动带来的回声；
[*]麦克风选型：双波束应用推荐 - 26dBFS PDM 数字硅麦，阵列拾音一致性更好；
[*]参考信号接线：LINE IN 回声参考信号接入功放前端 DAC 输出，回声抑制效果优于功放后端；
[*]参数修改：波束角度、拾音距离等空间参数仅能通过固件烧录调整，无法硬件配置；
[*]低功耗设计：电池供电设备选用标准增益固件，28~30mA 静态电流对续航影响较小。
七、总结
A-59 通过双独立波束成形 + 交叉双通道 AEC + 内置 Codec 一体化 DSP的整套协同设计，同步解决双讲场景下人声无法分离、通道间回声干扰、硬件电路冗余三类开发痛点。标准化多版本硬件接线方案、宽温工业可靠性、数字模拟双音频接口兼容的特性，能够适配新品开发与旧设备升级两类项目，减少音频电路设计与声学调试工作量，是双通道全双工语音设备标准化集成方案。
交流
若需要配套规格文档、接线框图、固件选型说明，可在评论区留言交流；
欢迎各位硬件、声学工程师分享双通路拾音项目中遇到的回声、串音调试经验。
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