自動增益控制演算法

㈠ 音頻3A測試

AGC可以自動調麥克風的收音量，使與會者收到一定的音量水平，不會因發言者與麥克風的距離改變時，聲音有忽大忽小聲的缺點。

ANS可探測出背景固定頻率的雜音並消除背景噪音，例如：風扇、空調聲自動濾除。呈現出與會者清晰的聲音。

AEC是對揚聲器信號與由它產生的多路徑回聲的相關性為基礎，建立遠端信號的語音模型，利用它對回聲進行估計，並不斷地修改濾波器的系數，使得估計值更加逼近真實的回聲。然後，將回聲估計值從話筒的輸入信號中減去，從而達到消除回聲的目的，AEC還將話筒的輸入與揚聲器過去的值相比較，從而消除延長延遲的多次反射的聲學回聲。根椐存儲器存放的過去的揚聲器的輸出值的多少，AEC可以消除各種延遲的回聲。

AEC

回聲消除的基本原理是以揚聲器信號與由它產生的多路徑回聲的相關性為基礎，建立遠端信號的語音模型，利用它對回聲進行估計，並不斷修改濾波器的系數，使得估計值更加逼近真實的回聲。然後，將回聲估計值從話筒的輸入信號中減去，從而達到消除回聲的目的。即利用接收到的音頻與本地採集的音頻做對比，添加反相的人造回聲，將遠端的聲音消除。

 ANS

背景雜訊抑制（ANS）指的是將聲音中的背景雜訊識別並進行消除的處理。

背景雜訊分為平衡雜訊和瞬時雜訊兩類，平穩雜訊的頻譜穩定，瞬時雜訊的頻譜能量方差小，利用雜訊的特點，對音頻數據添加反向波形處理，即可消除雜訊。

AGC

自動增益控制（AGC）是指當直放站工作於最大增益且輸出為最大功率時，增加輸入信號電平，提高直放站對輸出信號電平控制的能力。自動增益控制主要用於調整音量幅值。

正常人交談的音量在40~60dB之間，低於25dB的聲音聽起來很吃力，超過100dB的聲音會讓人不適。AGC的作用就是將音量調整到人接受的范圍。

AGC的調整分為模擬部分和數字部分，模擬部分是麥克風的採集增益，數字部分是音頻數據的數字電平調整。

音頻3A處理：

音頻 3A處理 在不同的應用場景三者的處理順序也不同，如在WebRTC中音頻數據回依次經過 AEC 和 NS（noise suppression）  或者  NS  與 AECM（AECM  是WebRTC專門為移動端打造的演算法，計算量低，而AEC 是為PC打造的）。而在AEC(回聲消除演算法)，為什麼需要這個演算法呢？當一個設備在播放聲音經過空間中的多次反射會被麥克風再次捕捉並採集到系統當中，這時音頻的輸入既有空間反射的回聲也有本端說話聲，如果缺少此模塊就意味著通話中說話人一直可以聽到自己的聲音回來，這是非常差的一種體驗，這是需要避免的。這里AEC的作用就是通過播放的參考信號跟蹤出回聲並從採集信號中把回聲消除掉，隨後再經過降噪處理去除雜訊。而其中的AECM是在NS模塊之後通過獲取clean與noise數據進行分析，AEC則是NS模塊之前直接獲取noise數據進行分析。

音頻數據完成AEC與NS的處理後會進行 AGC 處理，其包括 AAGC（模擬域的自動增益控制）與DAGC（數字域的自動增益控制） 。其中AAGC的主要作用是通過系統的採集音量設置介面調整輸入信號（大多用於PC端，移動端一般沒有輸入音量的系統介面），如藉助Windows上的的API調整採集音量等參數。AAGC可為輸入的音頻數據帶來明顯的質量優化，如提高信噪比，避免輸入信號溢出等。但由於我們服務的跨平台要求，我們需要構建一個面向多平台設備的框架，在不同的輸入平台和設備都會有不同的輸入音量，DAGC可以根據對輸入信號的跟蹤，盡量的調整信號到達期望大小(幅值或能量)，從而避免不同設備採集帶來的音量差異過大。完成AGC處理的音頻數據，即可進入Audio Encode進行編碼操作。

1.場景一致：多個app之間，一個場景一次性測試稱為一組。

2.設備一致：同樣的手機

3.手機音量一致：開始測試前確認手機音量是最大少一格（每個app可能打開關閉時候音量會有變化，需要修改手機設備音量）。

4.網路一致：手機連接網路一致

5.設備位置一致：手機與音響的位置需要固定

6.調音台不能放地上：地下有強電纜，會產生電磁干擾，造成較大低雜訊。測試aec的時候，需要將功放與調音台的連線斷開，並關閉功放。同時還需要消除台式機的靜電，否則也容易因為電流而產生底噪。

Adobe Audition 是一款音頻處理軟體，擁有先進的音頻混合、編輯、控制和效果處理功能，在音頻測試過程中經常用到。

涉及到的功能：

1.響度

2. 頻譜分析

3. 結合頻譜和音軌進行k歌伴奏人聲延遲測試

4.音頻降噪

㈡ 設計並製作一個可控放大器，放大器的增益可設置；低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波的通帶、截止頻率可調

程式控制放大器(ad603)
2007-09-04 19:30

本設計由三個模塊電路構成:前級放大電路(帶AGC部分)、後級放大電路和單片機顯示與控制模塊。在前級放大電路中,用寬頻運算放大器AD603兩級級聯放大輸入信號,輸出放大一定倍數的電壓,經過後級放大電路達到大於8V的有效值輸出。ADUC812的單片機顯示、控制和數據處理模塊除可以程式控制調節放大器的增益外,還可以實時顯示輸出電壓有效值。
本設計採用高級壓控增益器件,進行合理的級聯和阻抗匹配,加入後級負反饋互補輸出級,全面提高了增益帶寬積和輸出電壓幅度。應用單片機和數字信號處理技術對增益進行預置和控制,AGC穩定性好,可控范圍大,完成了題目的所有基本和發揮要求。

方案論證與比較

1.可控增益放大器部分
方案一 簡單的放大電路可以由三極體搭接的放大電路實現,圖1為分立元件放大器電路圖。為了滿足增益60dB的要求,可以採用多級放大電路實現。對電路輸出用二極體檢波產生反饋電壓調節前級電路實現自動增益的調節。本方案由於大量採用分立元件,如三極體等,電路比較復雜,工作點難於調整,尤其增益的定量調節非常困難。此外,由於採用多級放大,電路穩定性差,容易產生自激現象。

方案二 為了易於實現最大60dB增益的調節,可以採用D/A晶元AD7520的電阻權網路改變反饋電壓進而控制電路增益。又考慮到AD7520是一種廉價型的10位D/A轉換晶元,其輸出Vout=Dn×Vref/210,其中Dn為10位數字量輸入的二進制值,可滿足210=1024擋增益調節,滿足題目的精度要求。它由CMOS電流開關和梯形電阻網路構成,具有結構簡單、精確度高、體積小、控制方便、外圍布線簡化等特點,故可以採用AD7520來實現信號的程式控制衰減。但由於AD7520對輸入參考電壓Vref有一定幅度要求,為使輸入信號在mV～V每一數量級都有較精確的增益,最好使信號在到達AD7520前經過一個適應性的幅度放大調整,再通過AD7520衰減後進行相應的後級放大,並使前後級增益積為1024,與AD7520的衰減分母抵消,即可實現程式控制放大。但AD7520對輸入范圍有要求,具體實現起來比較復雜,而且轉化非線性誤差大,帶寬只有幾kHz,不能滿足頻帶要求。
方案三 根據題目對放大電路的增益可控的要求,考慮直接選取可調增益的運放實現,如運放AD603。其內部由R-2R梯形電阻網路和固定增益放大器構成,加在其梯型網路輸入端的信號經衰減後,由固定增益放大器輸出,衰減量是由加在增益控制介面的參考電壓決定;而這個參考電壓可通過單片機進行運算並控制D/A晶元輸出控制電壓得來,從而實現較精確的數控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作帶寬,單級實際工作時可提供超過20dB的增益,兩級級聯後即可得到40dB以上的增益,通過後級放大器放大輸出,在高頻時也可提供超過60dB的增益。這種方法的優點是電路集成度高、條理較清晰、控制方便、易於數字化用單片機處理。

2.後級固定增益部分
由兩片AD603級聯構成的前級放大電路,對不同大小的輸入信號進行前級放大。由於AD603的最大輸出電壓較小,不能滿足題目要求,所以前級放大信號需經過後級放大達到更高的輸出有效值。
方案一 使用集成電路晶元。使用集成電路晶元電路簡單、使用方便、性能穩定、有詳細的文檔說明。可是題目要求輸出6V以上有效值,而在電子市場很難買到這樣的晶元,而我們買到的如AD811,HA-2539 等晶元,雖然輸出電壓幅度能滿足要求,但是很容易發生工作不穩定的情況。
方案二 使用分立元件自行搭建後級放大器。使用分立元件設計困難,調試繁瑣,可是卻可以經過計算得到最合適的輸入輸出阻抗、放大倍數等參數,電阻電容可根據需要更換,在此時看來較集成電路靈活。因此,我們決定自行設計後級放大器。

系統設計

1.總體設計思路
根據題目的要求,結合考慮過的各種方案,我們認真取捨,充分利用模擬和數字系統各自的優點,發揮其優勢,採用單片機預置和控制放大器增益的方法,大大提高了系統的精度和可控性;後級放大器使用由分立元件設計的推挽互補輸出放大器,提高了輸出電壓有效值。我們使信號都在單片機的數字演算法控制下得到最合理的前級放大,使其放大倍數精確。圖2所示即為本系統原理框圖。

輸入信號通過前級可控增益放大,放大倍數由單片機通過D/A轉換提供的電壓控制。AD603的Vg(=V1-V2)根據公式:增益GAIN=40×Vg+20(dB)來設定,而在AGC模式下,此控制電壓Vg是由AGC電路的反饋電壓得到,不受單片機控制。經過前級放大後的信號最後經過後級放大得到需要的輸出信號,前級和後級增益的搭配,都是經過精確的測量和計算的。輸出電壓經峰值檢波電路得到,反饋到單片機,經運算和線性補償得到有效值,同時單片機推動數碼管顯示出來。

2.主要電路原理分析
(1)直流穩壓電源 本電源採用橋式全波整流、大電容濾波、三端穩壓器件穩壓的方法,產生各種直流電壓,如正負15V,正負5V等都可以買到相應的固定輸出的三端穩壓晶元,如LM7815、LM7805。而電子市場上沒有我們要求的前級和後級放大器所需要的+10V和+30V固定輸出的三端穩壓器件,所以我們採用LM317T可變輸出的穩壓晶元,典型電路圖如圖3。

交流輸入經過電容濾波後的穩定的直流電送到三端穩壓集成電路LM317T的Vin端。LM317T是這樣工作的:由Vin端給它提供工作電壓以後,它便可以保持其+Vout端比其ADJ端的電壓高1.25V。因此,我們只需用極小的電流來調整ADJ端的電壓,便可在+Vout端得到比較大的電流輸出,並且電壓比ADJ端高出恆定的1.25V。
在LM317T的ADJ端加一個接地的濾波電容,會使紋波抑制比大幅度地提高,給高頻小信號運算放大器提供非常穩定的電源。二極體的作用是當有意外情況使得LM317T的輸入電壓比輸出電壓還低的時候防止從輸入端上有電流倒灌入LM317T引起其損壞。其電源電路見本刊網站。
(2)前級放大器和AGC AD603為單通道、低雜訊、增益變化范圍連續可調的可控增益放大器。帶寬90MHz時增益變化范圍為-11～+3ldB;帶寬為9MHz時為9～51dB。增益變化范圍可分三種模式進行控制:當 5腳與7腳斷開時,增益變化范圍為9～51dB,當5腳與7腳短接時,增益變化范因為-11～+3ldB,當5腳與7腳之間接一電阻時,可使增益變化范圍進行平移。

AD603的簡化原理框圖如圖4所示,它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網路輸入端(VINP)的信號經衰減後,由固定增益放大器輸出,衰減量是由加在增益控制介面的電壓決定。增益的調整與其自身電壓值無關,而僅與其差值Vg有關,由於控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達50MΩ,因而輸入電流很小,致使片內控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點很適合構成程式控制增益放大器。為了增大控制范圍,我們採取兩級AD603級聯的方法,如圖5所示。
使用AD603製作前置放大器時,主要考慮了共模干擾問題。前置放大器採用單端輸入方式,這時要求運算放大器的另一個輸入端與信號輸入端阻抗平衡,否則在相位相同的電磁干擾情況下,將產生共模信號輸出。
AD603輸入阻抗為100Ω,低的輸入阻抗將帶來如功率、阻抗匹配等若干問題,因此我們在輸入前級用三極體搭設了射極跟隨器,用以提高輸入阻抗。根據公式:Rin≈βRe,我們取β=150的高頻三極體,取Re=1kΩ,使輸入阻抗大於150kΩ。
有時由於接收環境的不同、外界干擾的影響,接收到信號的強弱可能變化很大。特別是傳輸圖像信號時,由於頻帶寬、電磁干擾嚴重,不可能無畸變地遠距離傳輸。當信號較弱時,圖像的對比度變小,清晰度差且同步不穩定,無法成像;當信號較強時,會使後級接收端放大器進入飽和區和截止區,導致信號嚴重失真,而且還會將同步脈沖切割掉,得不到良好的圖像。

為了較好地解決這個問題,可使用自動增益控制電路,即AGC電路。它取出放大器輸出的峰值作為增益的控制電壓,使最終輸出的電壓信號保持在某一峰峰值之間,輸出較穩定的視頻信號。
在圖5中,兩級AD603可構成具有自動增益控制的放大電路,圖中由2N3904和R7組成一個檢波器,用於檢測輸出信號幅度的變化。由C11形成自動增益控制電壓Vagc,流進電容C11的電流為2N3906和2N3904兩管的集電極電流之差,而且其大小隨第二級AD603輸出信號的幅度大小變化而變化,這使得加在兩級放大器1腳的自動增益控制電壓Vagc隨輸出信號幅度變化而變化,從而達到自動調整放大器增益的目的。
為了去除50Hz工頻干擾和其它低頻干擾,我們在兩級AD603中作了巧妙的處理,級間加入的串聯電容可以與AD603的輸入阻抗形成一個高通濾波器,轉折頻率為1/2πRC,其中R為AD603的輸入阻抗100Ω,C為典型的104磁片電容,得結果約15kHz,經測試正好滿足衰減3dB起始點為10kHz,從20kHz開始幅頻特性曲線平坦的要求。

(3)手動增益預置和控制的實現 開環增益手動控制的基本思路是由單片機數字程式控制,經D/A轉換產生控制輸出電壓,加到圖5中兩塊AD603的1腳來控制。我們本想利用ADUC812單片機自帶的D/A轉換功能,但經實踐發現其D/A輸出很不穩定,難以濾除,而控制電壓要求紋波非常小,否則就會給輸出信號帶來很大雜訊。故我們改變了設計,考慮使用電阻網路AD7520進行控制,其原理如圖6所示。單片機通過74LS373給AD7520賦值,電阻R0用於調節AD7520的參考電壓,從而由AMP1得到D/A結果,再由AMP2幅度搬移至前放所需的控制電壓-0.5～+0.5V之間,提供給AD603。
(4)後級放大原理 圖7為後級放大電路圖,它是PSPICE 電路模擬時候的電路圖, 可見本電路是一個典型的單電源供電的對稱互補電路。三極體選用的是B649A和D669A高頻孿生對管,T1、T2組成前置放大級,T3、T4組成對稱輸出級。在輸入信號為0時,調整R1的阻值,可以供給三極體適當的偏置,從而使R9和R10間的電位為Vcc/2。
靜態時,通常輸出點電位為Vcc/2,為了保證電路工作點的穩定性,我們使用R9、R10和C5將輸出端和T1、T2輸入端相連,以引入負反饋。

晶體管的ft在很大程度上決定了放大器的帶寬。因為有源負載的頻率特性和雜訊特性較差,因此我們在電路中採用電阻做負載。使用分立元件製作後級放大器時,在指標允許的情況下,我們盡量降低輸入阻抗,以減少空間輻射帶來的干擾。
(5)峰值檢波電路 圖8為峰值檢波電路。峰值檢波有兩種方案,第一種是使用AD637。
AD637真有效值檢測器將輸出的交流信號取樣回來轉換為直流,經過單片機的A/D轉換後,顯示在數碼管上。輸入電壓不大的時候,AD637尚可正常工作;但是,當輸出為最大到8V有效值的電壓時,AD637工作將不正常,並且,隨著頻率的不同,AD637的工作狀態會有所不同,所以不宜使用。另一種方案是,取樣回來的輸出電壓經過二極體和電容進行峰值檢波,並經過高精度運算放大器進行衰減和保持後輸入A/D轉換器轉換為數字信號進行顯示,這樣精度可以得到保證,不過會有一定的管壓降,使用檢波用肖特基二極體大概會有0.2V壓降,完全可以通過單片機進行顯示上的補償。
(6)單片機系統 單片機是整個放大器控制的核心部分,它主要完成以下功能:接收用戶按鍵信息以控制增益;接收峰值檢波電路的反饋電壓以計算有效值;對AD603的增益控制電壓進行控制。程序流程圖如圖9所示。各個功能由不同的模塊實現:
鍵盤檢測模塊 記錄用戶對鍵盤的操作,將設定的增益數值記錄下來。
控制電壓模塊 根據用戶對增益的設置,查表得到對D/A轉換器的控制字串,輸出給D/A轉換器以產生精確的控制電壓。
有效值模塊 由於輸入輸出是標準的正弦信號,峰值檢波電壓值根據經驗公式Vmax=√2Vrms計算,並經過線性修正得到有效值,經測試顯示誤差不超過0.5%。
顯示模塊 按用戶需要將預置增益值或者有效值顯現在數碼管上。

總 結

通過對輸入輸出、頻帶、增益、AGC等各方面的測試,我們得到了如附表所列的性能。

專家點評:作品包括模擬和數字兩大部分,採用集成電路與分立元器件結合的方案,集中了各自優勢,收到設計簡單、性能優良、實現較容易等效果。其中模擬前端由兩塊高性能集成寬頻、低雜訊可變增益放大器AD603級聯而成,負責信號放大並與單片機電路配合實現了增益控制;後級功率輸出模塊採用分立元器件構成,得到較高的輸出電壓范圍;系統控制模塊以ADUC812單片機為主,可完成增益設定、電壓有效值計算和相關信息顯示等功能。
系統採用電壓反饋控制方式實現了自動增益控制,AGC范圍較寬。設計與製作中利用數模隔離、電源隔離、濾波和去耦等技術,以及PCB板合理布線、級間阻抗匹配和軟體演算法誤差補償等措施,有效減少了雜訊和干擾的影響,同時提高了系統的穩定性。
設計方案論證充分,各級電路參數確定、阻抗匹配設計合理;系統完成的功能完備,增益、帶寬等主要指標均達到題目的要求。
設計中還應進一步注意高頻放大器增益與帶寬之間的關系,從題目要求出發,二者兼顧,以獲取更好的帶寬性能。
點評專家 劉開華,天津大學電子信息工程學院教授,全國大學生電子設計競賽專家組成員。

㈢ ROCWARE RC08測評：當國產攝像頭開始內卷

「我們還是用手機視頻聊吧，你電腦的畫面太朦朧了。」

不同於手機攝像頭「軍事競賽」般的快速升級，電腦的攝像頭過得更像是一個小透明，不僅發布會鮮有提及，1080P畫質的攝像頭也僅出現在少數幾款旗艦筆記本電腦上。由於應用場景固定，用戶使用率低，以至於在2018年到2020年間還出現了不帶攝像頭的筆記本電腦。

兩者處境好比一個生在羅馬，一個生如騾馬。但是在後疫情時代，視頻會議、線上辦公、遠程教育需求激增，相比升級手上的設備，更為經濟的外設攝像頭重回消費者視野。

由於全球公共衛生事件，PC外設攝像頭的出貨量和訂單獲得極大增長，僅2020年同比增幅就超過200%，成為在線教育、遠程辦公等市場的新寵。除了基礎的高畫質，消費者對外設攝像頭的麥克風等外圍配置提出了更高的要求。值得注意的是，對於不少沒有配備揚聲器的辦公電腦用戶而言，甚至希望外設攝像頭配備揚聲器以彌補硬體劣勢，但是市面上一直缺少相關產品。

ROCWARE作為國內著名的音視頻通信設備及解決方案供應商——維海德的旗下品牌，較早地意識到市場變化，率先推出RC08 Mini全高清 USB音視頻一體化攝像機（下文簡稱RC08），集成1080P攝像頭、麥克風、全頻揚聲器，是市面上極少有的三合一產品。它不僅可以用於代替筆記本電腦的內置攝像頭，還能用來作為台式機配置的補充，以及更加精準的定位，算是為外設攝像頭市場開了一個好頭。

更商務的外觀，更適合如今的時代

上次使用外設攝像頭還是在15年前，一根可彎折的金屬支架以及一個水滴造型的攝像頭，紅色的工程塑料機身，今天看來十分模糊的畫質，但依然是那個時代的代表，甚至標配。

對比數年前的同類設備，RC08看起來要先進很多，因為它集合了1080P全高清攝像頭，全向麥克風、全頻揚聲器為一體。

RC08左側開孔為攝像頭，還配有TOF激光輔助自動對焦系統，這種配置在高端智能手機上出現的比較多，可大大提升鏡頭對焦速度。右側開孔為揚聲器，這是我個人很喜歡的一項配置，因為在不使用攝像頭的時候，RC08甚至可以充當一個小音箱使用。

機身背面有一個Type-C介面和一個觸摸按鍵，短按實現快速靜音，長按8秒可進行橫豎屏切換，這是一款支持豎屏模式的攝像頭，這項功能在同價位攝像頭中是極為少見的。

但是有一點，這顆觸摸按鍵在操作過程中不會像傳統按鍵給出反饋，是否靜音，是否成功切換模式，都是通過機身中央的狀態指示燈給出的提示進行判斷，而且按鍵表面的指紋圖案容易讓人將其錯認為指紋按鍵。如果允許，建議之後的產品提升按鍵的反饋力度，這樣盲操作也更為便利。除了攝像頭的基礎配置和功能，RC08本身配有阻尼旋轉軸支架，支持360 旋轉。

在細節上，RC08攝像頭內置隱私滑蓋，保護隱私安全，設計之用心可見一斑。

這款攝像頭相當於結合了三種設備，所以RC08與其說是一款外設攝像頭，看起來更像是一種復合型產品，所以它的應用場景遠不止給電腦充當外設攝像頭。

全高清畫質依舊是立生之本

對於攝像頭這種產品，RC08擴展多功能是一件好事，至少對於消費者來說，攝像頭有了更為豐富的應用場景。但是究其本質，輸出高清畫質依然是第一要務。

RC08最高支持1920 x 1080解析度，以及最高1080P 30幀視頻輸出，這樣的畫質是可以滿足今天視頻會議、遠程教育、線上辦公以及部分直播需求。這樣說可能沒感覺，如果對比現在的筆記本電腦的內置攝像頭，就會有非常明顯的體現。

下面這組圖是RC08和2021款高端筆記本，在同一場景下的攝像頭畫質對比，先使用筆記本的內置攝像頭拍攝，然後再給這款筆記本連接上RC08，進行第二次拍攝。

電腦內置攝像頭拍攝

RC08拍攝

對比結果高下立判，這組樣張拍攝於傍晚，有陽光照進房間，RC08輸出的畫面為1080P，筆記本內置攝像頭的畫面解析度僅為720P，不只是清晰度，亮度完全不在一個檔次上，電腦內置的攝像頭甚至不能很好地還原當時的人物和環境色彩，而RC08依託於畫質優化技術，使得不僅是人物的精神面貌，背景牆的紋理細節也有很好的呈現。

攝像頭拍攝的畫面，基本就是對方看到的畫面，不管是出於社交、辦公，還是求職，一個高素質攝像頭帶來的意義遠超於其本身。

另外，由於RC08支持90 廣角視野，使其可以用於多人同框聊天。或許我們可以想像這樣一個場景，將RC08裝在台式機或是其他帶有USB插口的大屏設備上，設置輸出設備後，你和你的團隊、同事、朋友等同屏與對方進行視頻會議或視頻聊天，而不用狼狽地擠在一個屏幕前，其意義和效果不亞於智能手機使用的廣角前置鏡頭。

除了提升視頻通話體驗，RC08較高的鏡頭素質使其也能應對部分直播需求。

為了更好地模擬直播效果，使用現在主流的OBS Studio進行測試，將視頻來源採集設備設置為RC08後，電腦便可以採集真正1920 x 1080解析度的畫面。這樣在直播，線上教學時能夠給對方更清晰畫面的顯示，例如在直播上課時，1080P的畫面可以將板書或者習題更清楚地展示出來，學生也能更好地學習和做筆記。

電腦攝像頭預覽和輸出的畫面

RC08預覽和輸出的畫面

對比採集電腦內置攝像頭的畫面，結果同樣表現明顯，RC08採集的畫面無論是在清晰度、亮度、色彩都要好於內置攝像頭。即便選擇直播軟體預設的2880 x 1880這樣的基礎和輸出解析度，RC08也能有不錯的畫質表現，不過畫幅會有所縮小，畢竟攝像頭的上限擺在這里。

所以就畫質而言，RC08的表現要明顯好於電腦內置的攝像頭，1080P的畫質表現也足以應對線上辦公、遠程教育和部分直播需要。

是攝像頭，亦是小音箱

對於RC08，我真正的沒想到的是它竟然還標配了一個全頻揚聲器。

這款攝像頭十分小巧輕盈，意味著它的音腔不會很大，在這么小的體積下要擁有一個響度足夠大，音質足夠好的外放表現是存在一定難度的。但是RC08實際外放效果意外地還不錯，對於沒有配備揚聲器的辦公電腦是一種很好的功能補充。

RC08能實現還不錯的外放效果，一方面在於RC08配備了一個全頻揚聲器，這種揚聲器的優勢在於所有的聲音都由一個單元發出，幾乎不存在相位失真，可以保證音色一致，聲音的凝聚力、結像表現好，不存在不同單元的聲音的干擾。另一方面在於RC08內置的風管式音腔，進一步提升外放，這種類型音腔一般出現在與電視搭配的條形音箱上，盡管由於尺寸受限無法相提並論，但在攝像頭產品中，已屬於降維打擊。

相對的，全頻揚聲器高中低三頻頻率范圍難以兼顧，要做一個高中低頻都很好的全頻，成本代價很高，而且最佳表現功率范圍相對比較窄。

但畢竟承載主體是一款外設攝像頭，全頻揚聲器提供的外放表現用於聽歌、看視頻以及對話聆聽綽綽有餘，這幾天聽歌、玩 游戲 ，我都是使用RC08自帶的揚聲器，還挺帶感。

或許很多人都不知道，對於一個攝像頭來說，要添加上揚聲器並不能簡單地做1+1加法，還需要深厚的技術實力。

因為當外設攝像頭配備了揚聲器後，要注意另外一個問題——回聲。在視頻會議時，揚聲器發出的聲音很容易被近在咫尺的麥克風所拾取而形成回聲。市面上的同類產品往往會將麥克風放置在機身後側或側面，避免兩者同側出現。但是RC08能將麥克風和揚聲器放在同側，那麼它是怎麼解決回聲問題的？

依靠多年在音視頻領域的研發經驗，RC08有一套自研的音頻3A演算法，其中回聲消除（AEC）技術，能夠建立一個語音模型對回聲進行評估，然後不斷地修改濾波器系數，讓建立的語音模型估計值接近真實回聲值。最後再將回聲估計值從麥克風的輸入信號中相互抵消，從而達到消除回聲的目的。

而且RC08內置的ROCWARE自研的音頻3A演算法能解決的也不只是回聲。

當環境存在噪音時，自動雜訊消除(ANS)技術自動激活，對於這項技術你大可將其簡單理解成「給RC08戴了一個降噪耳機」，對有干擾的聲音信號進行壓制消除，同時改善語音信號的信噪比和語音清晰度，讓人與機器都能聽得清。

還有自動增益控制（AGC）技術，可自動調整聲音范圍，說話的聲音偏小時，自動放大語音信號，偏大時則自動抑制，保證輸出的聲音平穩。

所以對於RC08來說，它所需要的演算法比同類產品更為復雜，對演算法技術的要求自然也就更高。

除了畫質和拾音，還有什麼？

現在的外設攝像頭除了畫質本身，為了適應市場需求，需要具備比過去同類產品更為豐富的功能，例如豎屏模式和TOF激光輔助自動對焦。

長按RC08背面的按鍵8秒，前方狀態燈從藍色變為紫色，攝像頭自動重啟後表示成功轉換為豎屏模式。在該模式下，RC08同樣支持1080P拍攝以及1080P 30幀視頻錄制。值得注意的是，RC08豎屏模式下的解析度依舊是1080 x 1920，而非簡單裁剪畫面。

豎屏模式下拍攝

這項功能不僅可用於視頻聊天，還讓RC08可用於一定場景下的短視頻拍攝，甚至可以用於微博、抖音、快手等平台的直播，進一步拓展了外設攝像頭的應用場景。

有一說一，這項功能不僅是在同價位產品，甚至在同類型產品非常少見的。尤其是當你需要坐下來，用電腦給別人手機打視頻電話的時候，豎屏狀態下錄制的畫面可以占滿對方手機全屏，而橫屏未必，這也是為適應當下移動互聯網變化做出的升級。

視頻載入中...

除了豎屏模式之外，RC08的TOF激光輔助自動對焦系統也是一個亮點。TOF激光輔助自動對焦系統是一些高端智能手機上常見的配置，在RC08這樣的攝像頭上搭載我們還是第一次看到。從原理上看，TOF激光輔助對焦系統能夠幫助攝像頭的自動對焦實現更為快速而精準的對焦，那麼RC08的實際對焦表現怎樣呢？從上面的視頻我們能看到即便用戶在畫面前做出一些動作，攝像頭也能快速對焦，保證不虛焦，讓畫面保持清晰。

不過，由於RC08本身沒有標配補光燈，如果有需要的話，仍需額外選購相關設備。還有一點，有些用戶使用的顯示器比較厚，可能不太方便放置攝像頭。所以RC08支架底部留了一個三腳架標准螺絲孔位，方便用戶自己加裝支架。

值得注意的是，RC08本身支持免驅安裝，即插即用，而且這款攝像頭支持標准PTZ指令，可以通過ROCWARE控制軟體調整亮度、白平衡、變焦等。不過在連接電腦後，支持標准PTZ指令的社交軟體、會議軟體、直播軟體等，同樣可以設置攝像頭畫面。所以，不用拘泥於攝像頭本身的操作軟體。

一款標準的復合型產品

在用上RC08之前，我一直以為這就是一個普通的外設攝像頭，但沒想到它卻是一個結合攝像頭、揚聲器和麥克風的復合型產品，它所發揮的作用高於外設攝像頭這個品類。

綜合來看，RC08是一款非常少見的優秀音視頻一體的攝像頭，是專業製造商技術下沉市場的結果，而且對於之後的外設攝像頭來說，RC08更是一款在設計思路上值得借鑒的產品。

使用到今天，我已經習慣了有一個攝像頭放置於我的顯示器之上，或許這樣一款外置攝像頭將很快成為大多數人的標配外設。RC08清晰的畫面、完整地拾音、不錯的外放，加上399元的價格，作為一個需要經常與人視頻會議的上班族來說，這是一個具有很高性價比的辦公配置，何況電商平台還會有活動。即便平日不用，放在辦公室，甚至家中備用也非常合適，加上豎屏模式的存在，讓RC08也很適合網路主播使用。

㈣ 一文搞懂PID控制演算法

PID演算法是工業應用中最廣泛演算法之一，在閉環系統的控制中，可自動對控制系統進行准確且迅速的校正。PID演算法已經有100多年歷史，在四軸飛行器，平衡小車、汽車定速巡航、溫度控制器等場景均有應用。

之前做過循跡車項目，簡單循跡搖擺幅度較大，效果如下所示：

PID演算法優化後，循跡穩定性能較大提升，效果如下所示：

PID演算法：就是「比例（proportional）、積分（integral）、微分（derivative）」，是一種常見的「保持穩定」控制演算法。

常規的模擬PID控制系統原理框圖如下所示：

因此可以得出e(t)和u(t)的關系：

其中：

Kp：比例增益，是調適參數；

Ki：積分增益，也是調適參數；

Kd：微分增益，也是調適參數；

e：誤差=設定值（SP）- 回授值（PV）；

t：目前時間。

數學公式可能比較枯燥，通過以下例子，了解PID演算法的應用。

例如，使用控制器使一鍋水的溫度保持在50℃，小於50℃就讓它加熱，大於50度就斷電不就行了？

沒錯，在要求不高的情況下，確實可以這么干，如果換一種說法，你就知道問題出在哪裡了。

如果控制對象是一輛汽車呢？要是希望汽車的車速保持在50km/h不動，這種方法就存在問題了。

設想一下，假如汽車的定速巡航電腦在某一時間測到車速是45km/h，它立刻命令發動機：加速！

結果，發動機那邊突然來了個100%全油門，嗡的一下汽車急加速到了60km/h，這時電腦又發出命令：剎車！結果乘客吐......

所以，在大多數場合中，用「開關量」來控制一個物理量就顯得比較簡單粗暴了，有時候是無法保持穩定的，因為單片機、感測器不是無限快的，採集、控制需要時間。

而且，控制對象具有慣性，比如將熱水控制器拔掉，它的「余熱」即熱慣性可能還會使水溫繼續升高一小會。

此時就需要使用PID控制演算法了。

接著咱再來詳細了解PID控制演算法的三個最基本的參數：Kp比例增益、Ki積分增益、Kd微分增益。

1、Kp比例增益

Kp比例控制考慮當前誤差，誤差值和一個正值的常數Kp（表示比例）相乘。需要控制的量，比如水溫，有它現在的 當前值 ，也有我們期望的 目標值 。

當兩者差距不大時，就讓加熱器「輕輕地」加熱一下。

要是因為某些原因，溫度降低了很多，就讓加熱器「稍稍用力」加熱一下。

要是當前溫度比目標溫度低得多，就讓加熱器「開足馬力」加熱，盡快讓水溫到達目標附近。

這就是P的作用，跟開關控制方法相比，是不是「溫文爾雅」了很多。

實際寫程序時，就讓偏差（目標減去當前）與調節裝置的「調節力度」，建立一個一次函數的關系，就可以實現最基本的「比例」控制了~

Kp越大，調節作用越激進，Kp調小會讓調節作用更保守。

若你正在製作一個平衡車，有了P的作用，你會發現，平衡車在平衡角度附近來回「狂抖」，比較難穩住。

2、Kd微分增益

Kd微分控制考慮將來誤差，計算誤差的一階導，並和一個正值的常數Kd相乘。

有了P的作用，不難發現，只有P好像不能讓平衡車站起來，水溫也控製得晃晃悠悠，好像整個系統不是特別穩定，總是在「抖動」。

設想有一個彈簧：現在在平衡位置上，拉它一下，然後鬆手，這時它會震盪起來，因為阻力很小，它可能會震盪很長時間，才會重新停在平衡位置。

請想像一下：要是把上圖所示的系統浸沒在水裡，同樣拉它一下 ：這種情況下，重新停在平衡位置的時間就短得多。

此時需要一個控製作用，讓被控制的物理量的「變化速度」趨於0，即類似於「阻尼」的作用。

因為，當比較接近目標時，P的控製作用就比較小了，越接近目標，P的作用越溫柔，有很多內在的或者外部的因素，使控制量發生小范圍的擺動。

D的作用就是讓物理量的速度趨於0，只要什麼時候，這個量具有了速度，D就向相反的方向用力，盡力剎住這個變化。

Kd參數越大，向速度相反方向剎車的力道就越強，如果是平衡小車，加上P和D兩種控製作用，如果參數調節合適，它應該可以站起來了。

3、Ki積分增益

Ki積分控制考慮過去誤差，將誤差值過去一段時間和（誤差和）乘以一個正值的常數Ki。

還是以熱水為例，假如有個人把加熱裝置帶到了非常冷的地方，開始燒水了，需要燒到50℃。

在P的作用下，水溫慢慢升高，直到升高到45℃時，他發現了一個不好的事情：天氣太冷，水散熱的速度，和P控制的加熱的速度相等了。

這可怎麼辦？

P兄這樣想：我和目標已經很近了，只需要輕輕加熱就可以了。

D兄這樣想：加熱和散熱相等，溫度沒有波動，我好像不用調整什麼。

於是，水溫永遠地停留在45℃，永遠到不了50℃。

根據常識，我們知道，應該進一步增加加熱的功率，可是增加多少該如何計算呢？

前輩科學家們想到的方法是真的巧妙，設置一個積分量，只要偏差存在，就不斷地對偏差進行積分（累加），並反應在調節力度上。

這樣一來，即使45℃和50℃相差不是太大，但是隨著時間的推移，只要沒達到目標溫度，這個積分量就不斷增加，系統就會慢慢意識到：還沒有到達目標溫度，該增加功率啦！

到了目標溫度後，假設溫度沒有波動，積分值就不會再變動，這時，加熱功率仍然等於散熱功率，但是，溫度是穩穩的50℃。

Ki的值越大，積分時乘的系數就越大，積分效果越明顯，所以，I的作用就是，減小靜態情況下的誤差，讓受控物理量盡可能接近目標值。

I在使用時還有個問題：需要設定積分限制，防止在剛開始加熱時，就把積分量積得太大，難以控制。

PID演算法的參數調試是指通過調整控制參數（比例增益、積分增益/時間、微分增益/時間） 讓系統達到最佳的控制效果 。

調試中穩定性（不會有發散性的震盪）是首要條件，此外，不同系統有不同的行為，不同的應用其需求也不同，而且這些需求還可能會互相沖突。

PID演算法只有三個參數，在原理上容易說明，但PID演算法參數調試是一個困難的工作，因為要符合一些特別的判據，而且PID控制有其限制存在。

1、穩定性

若PID演算法控制器的參數未挑選妥當，其控制器輸出可能是不穩定的，也就是其輸出發散，過程中可能有震盪，也可能沒有震盪，且其輸出只受飽和或是機械損壞等原因所限制。不穩定一般是因為過大增益造成，特別是針對延遲時間很長的系統。

2、最佳性能

PID控制器的最佳性能可能和針對過程變化或是設定值變化有關，也會隨應用而不同。

兩個基本的需求是調整能力（regulation，干擾拒絕，使系統維持在設定值）及命令追隨 （設定值變化下，控制器輸出追隨設定值的反應速度）。有關命令追隨的一些判據包括有上升時間及整定時間。有些應用可能因為安全考量，不允許輸出超過設定值，也有些應用要求在到達設定值過程中的能量可以最小化。

3、各調試方法對比

4、調整PID參數對系統的影響

㈤ 耳機設置裡面的AGC是什麼意思

AGC這個函數，它指的是默認情況下我們在微軟操作系統中使用的麥克風配置，盡管大多數人都不知道這個參考是什麼選項。

具體來說，這是一個選項，默認情況下集成到系統中，其字面意思是自動增益控制（AGC），設備的麥克風設置，自動跟蹤和調整我們製作的錄音的音量，因此，此選項消除了對用戶的這些操作的控制。

(5)自動增益控制演算法擴展閱讀

其實這里的APTX和LDAC都是一種編碼協議或者是演算法，最初使用的編碼協議叫做SBC（Sub-band coding，自帶編碼）這個編碼協議是所有藍牙都必須強制支持的，也可以說是最基本的一種編碼協議。

直到後來，出現了ACC（Advanced Audio Coding，高級音頻編碼），相對來說，這個ACC編碼是一種高壓縮比的編碼演算法，能夠在同樣的碼率下面獲得更好的聽感和音質。

而APTX原本是CSR公司的專利編碼演算法，之後被高通收購，所以在高通平台的智能手機大范圍出現的時候，這個編碼演算法也被高通大范圍普及開來，相比於前兩者這種演算法的聽感又更進一步延遲又更低。

而LDAC則是索尼研製出來的一種編碼演算法，號稱無損演算法，它擁有3倍於普通Bluetooth*1的數據，所以在聽感音質延遲方面的表現是最佳的。