自动增益控制算法

㈠ 音频3A测试

AGC可以自动调麦克风的收音量，使与会者收到一定的音量水平，不会因发言者与麦克风的距离改变时，声音有忽大忽小声的缺点。

ANS可探测出背景固定频率的杂音并消除背景噪音，例如：风扇、空调声自动滤除。呈现出与会者清晰的声音。

AEC是对扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断地修改滤波器的系数，使得估计值更加逼近真实的回声。然后，将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而达到消除回声的目的，AEC还将话筒的输入与扬声器过去的值相比较，从而消除延长延迟的多次反射的声学回声。根椐存储器存放的过去的扬声器的输出值的多少，AEC可以消除各种延迟的回声。

AEC

回声消除的基本原理是以扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断修改滤波器的系数，使得估计值更加逼近真实的回声。然后，将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而达到消除回声的目的。即利用接收到的音频与本地采集的音频做对比，添加反相的人造回声，将远端的声音消除。

 ANS

背景噪声抑制（ANS）指的是将声音中的背景噪声识别并进行消除的处理。

背景噪声分为平衡噪声和瞬时噪声两类，平稳噪声的频谱稳定，瞬时噪声的频谱能量方差小，利用噪声的特点，对音频数据添加反向波形处理，即可消除噪声。

AGC

自动增益控制（AGC）是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时，增加输入信号电平，提高直放站对输出信号电平控制的能力。自动增益控制主要用于调整音量幅值。

正常人交谈的音量在40~60dB之间，低于25dB的声音听起来很吃力，超过100dB的声音会让人不适。AGC的作用就是将音量调整到人接受的范围。

AGC的调整分为模拟部分和数字部分，模拟部分是麦克风的采集增益，数字部分是音频数据的数字电平调整。

音频3A处理：

音频 3A处理 在不同的应用场景三者的处理顺序也不同，如在WebRTC中音频数据回依次经过 AEC 和 NS（noise suppression）  或者  NS  与 AECM（AECM  是WebRTC专门为移动端打造的算法，计算量低，而AEC 是为PC打造的）。而在AEC(回声消除算法)，为什么需要这个算法呢？当一个设备在播放声音经过空间中的多次反射会被麦克风再次捕捉并采集到系统当中，这时音频的输入既有空间反射的回声也有本端说话声，如果缺少此模块就意味着通话中说话人一直可以听到自己的声音回来，这是非常差的一种体验，这是需要避免的。这里AEC的作用就是通过播放的参考信号跟踪出回声并从采集信号中把回声消除掉，随后再经过降噪处理去除噪声。而其中的AECM是在NS模块之后通过获取clean与noise数据进行分析，AEC则是NS模块之前直接获取noise数据进行分析。

音频数据完成AEC与NS的处理后会进行 AGC 处理，其包括 AAGC（模拟域的自动增益控制）与DAGC（数字域的自动增益控制） 。其中AAGC的主要作用是通过系统的采集音量设置接口调整输入信号（大多用于PC端，移动端一般没有输入音量的系统接口），如借助Windows上的的API调整采集音量等参数。AAGC可为输入的音频数据带来明显的质量优化，如提高信噪比，避免输入信号溢出等。但由于我们服务的跨平台要求，我们需要构建一个面向多平台设备的框架，在不同的输入平台和设备都会有不同的输入音量，DAGC可以根据对输入信号的跟踪，尽量的调整信号到达期望大小(幅值或能量)，从而避免不同设备采集带来的音量差异过大。完成AGC处理的音频数据，即可进入Audio Encode进行编码操作。

1.场景一致：多个app之间，一个场景一次性测试称为一组。

2.设备一致：同样的手机

3.手机音量一致：开始测试前确认手机音量是最大少一格（每个app可能打开关闭时候音量会有变化，需要修改手机设备音量）。

4.网络一致：手机连接网络一致

5.设备位置一致：手机与音响的位置需要固定

6.调音台不能放地上：地下有强电缆，会产生电磁干扰，造成较大低噪声。测试aec的时候，需要将功放与调音台的连线断开，并关闭功放。同时还需要消除台式机的静电，否则也容易因为电流而产生底噪。

Adobe Audition 是一款音频处理软件，拥有先进的音频混合、编辑、控制和效果处理功能，在音频测试过程中经常用到。

涉及到的功能：

1.响度

2. 频谱分析

3. 结合频谱和音轨进行k歌伴奏人声延迟测试

4.音频降噪

㈡ 设计并制作一个可控放大器，放大器的增益可设置；低通滤波器、高通滤波器、带通滤波的通带、截止频率可调

程控放大器(ad603)
2007-09-04 19:30

本设计由三个模块电路构成:前级放大电路(带AGC部分)、后级放大电路和单片机显示与控制模块。在前级放大电路中,用宽带运算放大器AD603两级级联放大输入信号,输出放大一定倍数的电压,经过后级放大电路达到大于8V的有效值输出。ADUC812的单片机显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外,还可以实时显示输出电压有效值。
本设计采用高级压控增益器件,进行合理的级联和阻抗匹配,加入后级负反馈互补输出级,全面提高了增益带宽积和输出电压幅度。应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了题目的所有基本和发挥要求。

方案论证与比较

1.可控增益放大器部分
方案一 简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,图1为分立元件放大器电路图。为了满足增益60dB的要求,可以采用多级放大电路实现。对电路输出用二极管检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。本方案由于大量采用分立元件,如三极管等,电路比较复杂,工作点难于调整,尤其增益的定量调节非常困难。此外,由于采用多级放大,电路稳定性差,容易产生自激现象。

方案二 为了易于实现最大60dB增益的调节,可以采用D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D/A转换芯片,其输出Vout=Dn×Vref/210,其中Dn为10位数字量输入的二进制值,可满足210=1024挡增益调节,满足题目的精度要求。它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成,具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点,故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。但由于AD7520对输入参考电压Vref有一定幅度要求,为使输入信号在mV～V每一数量级都有较精确的增益,最好使信号在到达AD7520前经过一个适应性的幅度放大调整,再通过AD7520衰减后进行相应的后级放大,并使前后级增益积为1024,与AD7520的衰减分母抵消,即可实现程控放大。但AD7520对输入范围有要求,具体实现起来比较复杂,而且转化非线性误差大,带宽只有几kHz,不能满足频带要求。
方案三 根据题目对放大电路的增益可控的要求,考虑直接选取可调增益的运放实现,如运放AD603。其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成,加在其梯型网络输入端的信号经衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定;而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制D/A芯片输出控制电压得来,从而实现较精确的数控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作带宽,单级实际工作时可提供超过20dB的增益,两级级联后即可得到40dB以上的增益,通过后级放大器放大输出,在高频时也可提供超过60dB的增益。这种方法的优点是电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化用单片机处理。

2.后级固定增益部分
由两片AD603级联构成的前级放大电路,对不同大小的输入信号进行前级放大。由于AD603的最大输出电压较小,不能满足题目要求,所以前级放大信号需经过后级放大达到更高的输出有效值。
方案一 使用集成电路芯片。使用集成电路芯片电路简单、使用方便、性能稳定、有详细的文档说明。可是题目要求输出6V以上有效值,而在电子市场很难买到这样的芯片,而我们买到的如AD811,HA-2539 等芯片,虽然输出电压幅度能满足要求,但是很容易发生工作不稳定的情况。
方案二 使用分立元件自行搭建后级放大器。使用分立元件设计困难,调试繁琐,可是却可以经过计算得到最合适的输入输出阻抗、放大倍数等参数,电阻电容可根据需要更换,在此时看来较集成电路灵活。因此,我们决定自行设计后级放大器。

系统设计

1.总体设计思路
根据题目的要求,结合考虑过的各种方案,我们认真取舍,充分利用模拟和数字系统各自的优点,发挥其优势,采用单片机预置和控制放大器增益的方法,大大提高了系统的精度和可控性;后级放大器使用由分立元件设计的推挽互补输出放大器,提高了输出电压有效值。我们使信号都在单片机的数字算法控制下得到最合理的前级放大,使其放大倍数精确。图2所示即为本系统原理框图。

输入信号通过前级可控增益放大,放大倍数由单片机通过D/A转换提供的电压控制。AD603的Vg(=V1-V2)根据公式:增益GAIN=40×Vg+20(dB)来设定,而在AGC模式下,此控制电压Vg是由AGC电路的反馈电压得到,不受单片机控制。经过前级放大后的信号最后经过后级放大得到需要的输出信号,前级和后级增益的搭配,都是经过精确的测量和计算的。输出电压经峰值检波电路得到,反馈到单片机,经运算和线性补偿得到有效值,同时单片机推动数码管显示出来。

2.主要电路原理分析
(1)直流稳压电源 本电源采用桥式全波整流、大电容滤波、三端稳压器件稳压的方法,产生各种直流电压,如正负15V,正负5V等都可以买到相应的固定输出的三端稳压芯片,如LM7815、LM7805。而电子市场上没有我们要求的前级和后级放大器所需要的+10V和+30V固定输出的三端稳压器件,所以我们采用LM317T可变输出的稳压芯片,典型电路图如图3。

交流输入经过电容滤波后的稳定的直流电送到三端稳压集成电路LM317T的Vin端。LM317T是这样工作的:由Vin端给它提供工作电压以后,它便可以保持其+Vout端比其ADJ端的电压高1.25V。因此,我们只需用极小的电流来调整ADJ端的电压,便可在+Vout端得到比较大的电流输出,并且电压比ADJ端高出恒定的1.25V。
在LM317T的ADJ端加一个接地的滤波电容,会使纹波抑制比大幅度地提高,给高频小信号运算放大器提供非常稳定的电源。二极管的作用是当有意外情况使得LM317T的输入电压比输出电压还低的时候防止从输入端上有电流倒灌入LM317T引起其损坏。其电源电路见本刊网站。
(2)前级放大器和AGC AD603为单通道、低噪声、增益变化范围连续可调的可控增益放大器。带宽90MHz时增益变化范围为-11～+3ldB;带宽为9MHz时为9～51dB。增益变化范围可分三种模式进行控制:当 5脚与7脚断开时,增益变化范围为9～51dB,当5脚与7脚短接时,增益变化范因为-11～+3ldB,当5脚与7脚之间接一电阻时,可使增益变化范围进行平移。

AD603的简化原理框图如图4所示,它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。图中加在梯型网络输入端(VINP)的信号经衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。增益的调整与其自身电压值无关,而仅与其差值Vg有关,由于控制电压GPOS/GNEG端的输入电阻高达50MΩ,因而输入电流很小,致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。以上特点很适合构成程控增益放大器。为了增大控制范围,我们采取两级AD603级联的方法,如图5所示。
使用AD603制作前置放大器时,主要考虑了共模干扰问题。前置放大器采用单端输入方式,这时要求运算放大器的另一个输入端与信号输入端阻抗平衡,否则在相位相同的电磁干扰情况下,将产生共模信号输出。
AD603输入阻抗为100Ω,低的输入阻抗将带来如功率、阻抗匹配等若干问题,因此我们在输入前级用三极管搭设了射极跟随器,用以提高输入阻抗。根据公式:Rin≈βRe,我们取β=150的高频三极管,取Re=1kΩ,使输入阻抗大于150kΩ。
有时由于接收环境的不同、外界干扰的影响,接收到信号的强弱可能变化很大。特别是传输图像信号时,由于频带宽、电磁干扰严重,不可能无畸变地远距离传输。当信号较弱时,图像的对比度变小,清晰度差且同步不稳定,无法成像;当信号较强时,会使后级接收端放大器进入饱和区和截止区,导致信号严重失真,而且还会将同步脉冲切割掉,得不到良好的图像。

为了较好地解决这个问题,可使用自动增益控制电路,即AGC电路。它取出放大器输出的峰值作为增益的控制电压,使最终输出的电压信号保持在某一峰峰值之间,输出较稳定的视频信号。
在图5中,两级AD603可构成具有自动增益控制的放大电路,图中由2N3904和R7组成一个检波器,用于检测输出信号幅度的变化。由C11形成自动增益控制电压Vagc,流进电容C11的电流为2N3906和2N3904两管的集电极电流之差,而且其大小随第二级AD603输出信号的幅度大小变化而变化,这使得加在两级放大器1脚的自动增益控制电压Vagc随输出信号幅度变化而变化,从而达到自动调整放大器增益的目的。
为了去除50Hz工频干扰和其它低频干扰,我们在两级AD603中作了巧妙的处理,级间加入的串联电容可以与AD603的输入阻抗形成一个高通滤波器,转折频率为1/2πRC,其中R为AD603的输入阻抗100Ω,C为典型的104磁片电容,得结果约15kHz,经测试正好满足衰减3dB起始点为10kHz,从20kHz开始幅频特性曲线平坦的要求。

(3)手动增益预置和控制的实现 开环增益手动控制的基本思路是由单片机数字程控,经D/A转换产生控制输出电压,加到图5中两块AD603的1脚来控制。我们本想利用ADUC812单片机自带的D/A转换功能,但经实践发现其D/A输出很不稳定,难以滤除,而控制电压要求纹波非常小,否则就会给输出信号带来很大噪声。故我们改变了设计,考虑使用电阻网络AD7520进行控制,其原理如图6所示。单片机通过74LS373给AD7520赋值,电阻R0用于调节AD7520的参考电压,从而由AMP1得到D/A结果,再由AMP2幅度搬移至前放所需的控制电压-0.5～+0.5V之间,提供给AD603。
(4)后级放大原理 图7为后级放大电路图,它是PSPICE 电路仿真时候的电路图, 可见本电路是一个典型的单电源供电的对称互补电路。三极管选用的是B649A和D669A高频孪生对管,T1、T2组成前置放大级,T3、T4组成对称输出级。在输入信号为0时,调整R1的阻值,可以供给三极管适当的偏置,从而使R9和R10间的电位为Vcc/2。
静态时,通常输出点电位为Vcc/2,为了保证电路工作点的稳定性,我们使用R9、R10和C5将输出端和T1、T2输入端相连,以引入负反馈。

晶体管的ft在很大程度上决定了放大器的带宽。因为有源负载的频率特性和噪声特性较差,因此我们在电路中采用电阻做负载。使用分立元件制作后级放大器时,在指标允许的情况下,我们尽量降低输入阻抗,以减少空间辐射带来的干扰。
(5)峰值检波电路 图8为峰值检波电路。峰值检波有两种方案,第一种是使用AD637。
AD637真有效值检测器将输出的交流信号取样回来转换为直流,经过单片机的A/D转换后,显示在数码管上。输入电压不大的时候,AD637尚可正常工作;但是,当输出为最大到8V有效值的电压时,AD637工作将不正常,并且,随着频率的不同,AD637的工作状态会有所不同,所以不宜使用。另一种方案是,取样回来的输出电压经过二极管和电容进行峰值检波,并经过高精度运算放大器进行衰减和保持后输入A/D转换器转换为数字信号进行显示,这样精度可以得到保证,不过会有一定的管压降,使用检波用肖特基二极管大概会有0.2V压降,完全可以通过单片机进行显示上的补偿。
(6)单片机系统 单片机是整个放大器控制的核心部分,它主要完成以下功能:接收用户按键信息以控制增益;接收峰值检波电路的反馈电压以计算有效值;对AD603的增益控制电压进行控制。程序流程图如图9所示。各个功能由不同的模块实现:
键盘检测模块 记录用户对键盘的操作,将设定的增益数值记录下来。
控制电压模块 根据用户对增益的设置,查表得到对D/A转换器的控制字串,输出给D/A转换器以产生精确的控制电压。
有效值模块 由于输入输出是标准的正弦信号,峰值检波电压值根据经验公式Vmax=√2Vrms计算,并经过线性修正得到有效值,经测试显示误差不超过0.5%。
显示模块 按用户需要将预置增益值或者有效值显现在数码管上。

总 结

通过对输入输出、频带、增益、AGC等各方面的测试,我们得到了如附表所列的性能。

专家点评:作品包括模拟和数字两大部分,采用集成电路与分立元器件结合的方案,集中了各自优势,收到设计简单、性能优良、实现较容易等效果。其中模拟前端由两块高性能集成宽带、低噪声可变增益放大器AD603级联而成,负责信号放大并与单片机电路配合实现了增益控制;后级功率输出模块采用分立元器件构成,得到较高的输出电压范围;系统控制模块以ADUC812单片机为主,可完成增益设定、电压有效值计算和相关信息显示等功能。
系统采用电压反馈控制方式实现了自动增益控制,AGC范围较宽。设计与制作中利用数模隔离、电源隔离、滤波和去耦等技术,以及PCB板合理布线、级间阻抗匹配和软件算法误差补偿等措施,有效减少了噪声和干扰的影响,同时提高了系统的稳定性。
设计方案论证充分,各级电路参数确定、阻抗匹配设计合理;系统完成的功能完备,增益、带宽等主要指标均达到题目的要求。
设计中还应进一步注意高频放大器增益与带宽之间的关系,从题目要求出发,二者兼顾,以获取更好的带宽性能。
点评专家 刘开华,天津大学电子信息工程学院教授,全国大学生电子设计竞赛专家组成员。

㈢ ROCWARE RC08测评：当国产摄像头开始内卷

“我们还是用手机视频聊吧，你电脑的画面太朦胧了。”

不同于手机摄像头“军事竞赛”般的快速升级，电脑的摄像头过得更像是一个小透明，不仅发布会鲜有提及，1080P画质的摄像头也仅出现在少数几款旗舰笔记本电脑上。由于应用场景固定，用户使用率低，以至于在2018年到2020年间还出现了不带摄像头的笔记本电脑。

两者处境好比一个生在罗马，一个生如骡马。但是在后疫情时代，视频会议、线上办公、远程教育需求激增，相比升级手上的设备，更为经济的外设摄像头重回消费者视野。

由于全球公共卫生事件，PC外设摄像头的出货量和订单获得极大增长，仅2020年同比增幅就超过200%，成为在线教育、远程办公等市场的新宠。除了基础的高画质，消费者对外设摄像头的麦克风等外围配置提出了更高的要求。值得注意的是，对于不少没有配备扬声器的办公电脑用户而言，甚至希望外设摄像头配备扬声器以弥补硬件劣势，但是市面上一直缺少相关产品。

ROCWARE作为国内着名的音视频通信设备及解决方案供应商——维海德的旗下品牌，较早地意识到市场变化，率先推出RC08 Mini全高清 USB音视频一体化摄像机（下文简称RC08），集成1080P摄像头、麦克风、全频扬声器，是市面上极少有的三合一产品。它不仅可以用于代替笔记本电脑的内置摄像头，还能用来作为台式机配置的补充，以及更加精准的定位，算是为外设摄像头市场开了一个好头。

更商务的外观，更适合如今的时代

上次使用外设摄像头还是在15年前，一根可弯折的金属支架以及一个水滴造型的摄像头，红色的工程塑料机身，今天看来十分模糊的画质，但依然是那个时代的代表，甚至标配。

对比数年前的同类设备，RC08看起来要先进很多，因为它集合了1080P全高清摄像头，全向麦克风、全频扬声器为一体。

RC08左侧开孔为摄像头，还配有TOF激光辅助自动对焦系统，这种配置在高端智能手机上出现的比较多，可大大提升镜头对焦速度。右侧开孔为扬声器，这是我个人很喜欢的一项配置，因为在不使用摄像头的时候，RC08甚至可以充当一个小音箱使用。

机身背面有一个Type-C接口和一个触摸按键，短按实现快速静音，长按8秒可进行横竖屏切换，这是一款支持竖屏模式的摄像头，这项功能在同价位摄像头中是极为少见的。

但是有一点，这颗触摸按键在操作过程中不会像传统按键给出反馈，是否静音，是否成功切换模式，都是通过机身中央的状态指示灯给出的提示进行判断，而且按键表面的指纹图案容易让人将其错认为指纹按键。如果允许，建议之后的产品提升按键的反馈力度，这样盲操作也更为便利。除了摄像头的基础配置和功能，RC08本身配有阻尼旋转轴支架，支持360 旋转。

在细节上，RC08摄像头内置隐私滑盖，保护隐私安全，设计之用心可见一斑。

这款摄像头相当于结合了三种设备，所以RC08与其说是一款外设摄像头，看起来更像是一种复合型产品，所以它的应用场景远不止给电脑充当外设摄像头。

全高清画质依旧是立生之本

对于摄像头这种产品，RC08扩展多功能是一件好事，至少对于消费者来说，摄像头有了更为丰富的应用场景。但是究其本质，输出高清画质依然是第一要务。

RC08最高支持1920 x 1080分辨率，以及最高1080P 30帧视频输出，这样的画质是可以满足今天视频会议、远程教育、线上办公以及部分直播需求。这样说可能没感觉，如果对比现在的笔记本电脑的内置摄像头，就会有非常明显的体现。

下面这组图是RC08和2021款高端笔记本，在同一场景下的摄像头画质对比，先使用笔记本的内置摄像头拍摄，然后再给这款笔记本连接上RC08，进行第二次拍摄。

电脑内置摄像头拍摄

RC08拍摄

对比结果高下立判，这组样张拍摄于傍晚，有阳光照进房间，RC08输出的画面为1080P，笔记本内置摄像头的画面分辨率仅为720P，不只是清晰度，亮度完全不在一个档次上，电脑内置的摄像头甚至不能很好地还原当时的人物和环境色彩，而RC08依托于画质优化技术，使得不仅是人物的精神面貌，背景墙的纹理细节也有很好的呈现。

摄像头拍摄的画面，基本就是对方看到的画面，不管是出于社交、办公，还是求职，一个高素质摄像头带来的意义远超于其本身。

另外，由于RC08支持90 广角视野，使其可以用于多人同框聊天。或许我们可以想象这样一个场景，将RC08装在台式机或是其他带有USB插口的大屏设备上，设置输出设备后，你和你的团队、同事、朋友等同屏与对方进行视频会议或视频聊天，而不用狼狈地挤在一个屏幕前，其意义和效果不亚于智能手机使用的广角前置镜头。

除了提升视频通话体验，RC08较高的镜头素质使其也能应对部分直播需求。

为了更好地模拟直播效果，使用现在主流的OBS Studio进行测试，将视频来源采集设备设置为RC08后，电脑便可以采集真正1920 x 1080分辨率的画面。这样在直播，线上教学时能够给对方更清晰画面的显示，例如在直播上课时，1080P的画面可以将板书或者习题更清楚地展示出来，学生也能更好地学习和做笔记。

电脑摄像头预览和输出的画面

RC08预览和输出的画面

对比采集电脑内置摄像头的画面，结果同样表现明显，RC08采集的画面无论是在清晰度、亮度、色彩都要好于内置摄像头。即便选择直播软件预设的2880 x 1880这样的基础和输出分辨率，RC08也能有不错的画质表现，不过画幅会有所缩小，毕竟摄像头的上限摆在这里。

所以就画质而言，RC08的表现要明显好于电脑内置的摄像头，1080P的画质表现也足以应对线上办公、远程教育和部分直播需要。

是摄像头，亦是小音箱

对于RC08，我真正的没想到的是它竟然还标配了一个全频扬声器。

这款摄像头十分小巧轻盈，意味着它的音腔不会很大，在这么小的体积下要拥有一个响度足够大，音质足够好的外放表现是存在一定难度的。但是RC08实际外放效果意外地还不错，对于没有配备扬声器的办公电脑是一种很好的功能补充。

RC08能实现还不错的外放效果，一方面在于RC08配备了一个全频扬声器，这种扬声器的优势在于所有的声音都由一个单元发出，几乎不存在相位失真，可以保证音色一致，声音的凝聚力、结像表现好，不存在不同单元的声音的干扰。另一方面在于RC08内置的风管式音腔，进一步提升外放，这种类型音腔一般出现在与电视搭配的条形音箱上，尽管由于尺寸受限无法相提并论，但在摄像头产品中，已属于降维打击。

相对的，全频扬声器高中低三频频率范围难以兼顾，要做一个高中低频都很好的全频，成本代价很高，而且最佳表现功率范围相对比较窄。

但毕竟承载主体是一款外设摄像头，全频扬声器提供的外放表现用于听歌、看视频以及对话聆听绰绰有余，这几天听歌、玩 游戏 ，我都是使用RC08自带的扬声器，还挺带感。

或许很多人都不知道，对于一个摄像头来说，要添加上扬声器并不能简单地做1+1加法，还需要深厚的技术实力。

因为当外设摄像头配备了扬声器后，要注意另外一个问题——回声。在视频会议时，扬声器发出的声音很容易被近在咫尺的麦克风所拾取而形成回声。市面上的同类产品往往会将麦克风放置在机身后侧或侧面，避免两者同侧出现。但是RC08能将麦克风和扬声器放在同侧，那么它是怎么解决回声问题的？

依靠多年在音视频领域的研发经验，RC08有一套自研的音频3A算法，其中回声消除（AEC）技术，能够建立一个语音模型对回声进行评估，然后不断地修改滤波器系数，让建立的语音模型估计值接近真实回声值。最后再将回声估计值从麦克风的输入信号中相互抵消，从而达到消除回声的目的。

而且RC08内置的ROCWARE自研的音频3A算法能解决的也不只是回声。

当环境存在噪音时，自动噪声消除(ANS)技术自动激活，对于这项技术你大可将其简单理解成“给RC08戴了一个降噪耳机”，对有干扰的声音信号进行压制消除，同时改善语音信号的信噪比和语音清晰度，让人与机器都能听得清。

还有自动增益控制（AGC）技术，可自动调整声音范围，说话的声音偏小时，自动放大语音信号，偏大时则自动抑制，保证输出的声音平稳。

所以对于RC08来说，它所需要的算法比同类产品更为复杂，对算法技术的要求自然也就更高。

除了画质和拾音，还有什么？

现在的外设摄像头除了画质本身，为了适应市场需求，需要具备比过去同类产品更为丰富的功能，例如竖屏模式和TOF激光辅助自动对焦。

长按RC08背面的按键8秒，前方状态灯从蓝色变为紫色，摄像头自动重启后表示成功转换为竖屏模式。在该模式下，RC08同样支持1080P拍摄以及1080P 30帧视频录制。值得注意的是，RC08竖屏模式下的分辨率依旧是1080 x 1920，而非简单裁剪画面。

竖屏模式下拍摄

这项功能不仅可用于视频聊天，还让RC08可用于一定场景下的短视频拍摄，甚至可以用于微博、抖音、快手等平台的直播，进一步拓展了外设摄像头的应用场景。

有一说一，这项功能不仅是在同价位产品，甚至在同类型产品非常少见的。尤其是当你需要坐下来，用电脑给别人手机打视频电话的时候，竖屏状态下录制的画面可以占满对方手机全屏，而横屏未必，这也是为适应当下移动互联网变化做出的升级。

视频加载中...

除了竖屏模式之外，RC08的TOF激光辅助自动对焦系统也是一个亮点。TOF激光辅助自动对焦系统是一些高端智能手机上常见的配置，在RC08这样的摄像头上搭载我们还是第一次看到。从原理上看，TOF激光辅助对焦系统能够帮助摄像头的自动对焦实现更为快速而精准的对焦，那么RC08的实际对焦表现怎样呢？从上面的视频我们能看到即便用户在画面前做出一些动作，摄像头也能快速对焦，保证不虚焦，让画面保持清晰。

不过，由于RC08本身没有标配补光灯，如果有需要的话，仍需额外选购相关设备。还有一点，有些用户使用的显示器比较厚，可能不太方便放置摄像头。所以RC08支架底部留了一个三脚架标准螺丝孔位，方便用户自己加装支架。

值得注意的是，RC08本身支持免驱安装，即插即用，而且这款摄像头支持标准PTZ指令，可以通过ROCWARE控制软件调整亮度、白平衡、变焦等。不过在连接电脑后，支持标准PTZ指令的社交软件、会议软件、直播软件等，同样可以设置摄像头画面。所以，不用拘泥于摄像头本身的操作软件。

一款标准的复合型产品

在用上RC08之前，我一直以为这就是一个普通的外设摄像头，但没想到它却是一个结合摄像头、扬声器和麦克风的复合型产品，它所发挥的作用高于外设摄像头这个品类。

综合来看，RC08是一款非常少见的优秀音视频一体的摄像头，是专业制造商技术下沉市场的结果，而且对于之后的外设摄像头来说，RC08更是一款在设计思路上值得借鉴的产品。

使用到今天，我已经习惯了有一个摄像头放置于我的显示器之上，或许这样一款外置摄像头将很快成为大多数人的标配外设。RC08清晰的画面、完整地拾音、不错的外放，加上399元的价格，作为一个需要经常与人视频会议的上班族来说，这是一个具有很高性价比的办公配置，何况电商平台还会有活动。即便平日不用，放在办公室，甚至家中备用也非常合适，加上竖屏模式的存在，让RC08也很适合网络主播使用。

㈣ 一文搞懂PID控制算法

PID算法是工业应用中最广泛算法之一，在闭环系统的控制中，可自动对控制系统进行准确且迅速的校正。PID算法已经有100多年历史，在四轴飞行器，平衡小车、汽车定速巡航、温度控制器等场景均有应用。

之前做过循迹车项目，简单循迹摇摆幅度较大，效果如下所示：

PID算法优化后，循迹稳定性能较大提升，效果如下所示：

PID算法：就是“比例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative）”，是一种常见的“保持稳定”控制算法。

常规的模拟PID控制系统原理框图如下所示：

因此可以得出e(t)和u(t)的关系：

其中：

Kp：比例增益，是调适参数；

Ki：积分增益，也是调适参数；

Kd：微分增益，也是调适参数；

e：误差=设定值（SP）- 回授值（PV）；

t：目前时间。

数学公式可能比较枯燥，通过以下例子，了解PID算法的应用。

例如，使用控制器使一锅水的温度保持在50℃，小于50℃就让它加热，大于50度就断电不就行了？

没错，在要求不高的情况下，确实可以这么干，如果换一种说法，你就知道问题出在哪里了。

如果控制对象是一辆汽车呢？要是希望汽车的车速保持在50km/h不动，这种方法就存在问题了。

设想一下，假如汽车的定速巡航电脑在某一时间测到车速是45km/h，它立刻命令发动机：加速！

结果，发动机那边突然来了个100%全油门，嗡的一下汽车急加速到了60km/h，这时电脑又发出命令：刹车！结果乘客吐......

所以，在大多数场合中，用“开关量”来控制一个物理量就显得比较简单粗暴了，有时候是无法保持稳定的，因为单片机、传感器不是无限快的，采集、控制需要时间。

而且，控制对象具有惯性，比如将热水控制器拔掉，它的“余热”即热惯性可能还会使水温继续升高一小会。

此时就需要使用PID控制算法了。

接着咱再来详细了解PID控制算法的三个最基本的参数：Kp比例增益、Ki积分增益、Kd微分增益。

1、Kp比例增益

Kp比例控制考虑当前误差，误差值和一个正值的常数Kp（表示比例）相乘。需要控制的量，比如水温，有它现在的 当前值 ，也有我们期望的 目标值 。

当两者差距不大时，就让加热器“轻轻地”加热一下。

要是因为某些原因，温度降低了很多，就让加热器“稍稍用力”加热一下。

要是当前温度比目标温度低得多，就让加热器“开足马力”加热，尽快让水温到达目标附近。

这就是P的作用，跟开关控制方法相比，是不是“温文尔雅”了很多。

实际写程序时，就让偏差（目标减去当前）与调节装置的“调节力度”，建立一个一次函数的关系，就可以实现最基本的“比例”控制了~

Kp越大，调节作用越激进，Kp调小会让调节作用更保守。

若你正在制作一个平衡车，有了P的作用，你会发现，平衡车在平衡角度附近来回“狂抖”，比较难稳住。

2、Kd微分增益

Kd微分控制考虑将来误差，计算误差的一阶导，并和一个正值的常数Kd相乘。

有了P的作用，不难发现，只有P好像不能让平衡车站起来，水温也控制得晃晃悠悠，好像整个系统不是特别稳定，总是在“抖动”。

设想有一个弹簧：现在在平衡位置上，拉它一下，然后松手，这时它会震荡起来，因为阻力很小，它可能会震荡很长时间，才会重新停在平衡位置。

请想象一下：要是把上图所示的系统浸没在水里，同样拉它一下 ：这种情况下，重新停在平衡位置的时间就短得多。

此时需要一个控制作用，让被控制的物理量的“变化速度”趋于0，即类似于“阻尼”的作用。

因为，当比较接近目标时，P的控制作用就比较小了，越接近目标，P的作用越温柔，有很多内在的或者外部的因素，使控制量发生小范围的摆动。

D的作用就是让物理量的速度趋于0，只要什么时候，这个量具有了速度，D就向相反的方向用力，尽力刹住这个变化。

Kd参数越大，向速度相反方向刹车的力道就越强，如果是平衡小车，加上P和D两种控制作用，如果参数调节合适，它应该可以站起来了。

3、Ki积分增益

Ki积分控制考虑过去误差，将误差值过去一段时间和（误差和）乘以一个正值的常数Ki。

还是以热水为例，假如有个人把加热装置带到了非常冷的地方，开始烧水了，需要烧到50℃。

在P的作用下，水温慢慢升高，直到升高到45℃时，他发现了一个不好的事情：天气太冷，水散热的速度，和P控制的加热的速度相等了。

这可怎么办？

P兄这样想：我和目标已经很近了，只需要轻轻加热就可以了。

D兄这样想：加热和散热相等，温度没有波动，我好像不用调整什么。

于是，水温永远地停留在45℃，永远到不了50℃。

根据常识，我们知道，应该进一步增加加热的功率，可是增加多少该如何计算呢？

前辈科学家们想到的方法是真的巧妙，设置一个积分量，只要偏差存在，就不断地对偏差进行积分（累加），并反应在调节力度上。

这样一来，即使45℃和50℃相差不是太大，但是随着时间的推移，只要没达到目标温度，这个积分量就不断增加，系统就会慢慢意识到：还没有到达目标温度，该增加功率啦！

到了目标温度后，假设温度没有波动，积分值就不会再变动，这时，加热功率仍然等于散热功率，但是，温度是稳稳的50℃。

Ki的值越大，积分时乘的系数就越大，积分效果越明显，所以，I的作用就是，减小静态情况下的误差，让受控物理量尽可能接近目标值。

I在使用时还有个问题：需要设定积分限制，防止在刚开始加热时，就把积分量积得太大，难以控制。

PID算法的参数调试是指通过调整控制参数（比例增益、积分增益/时间、微分增益/时间） 让系统达到最佳的控制效果 。

调试中稳定性（不会有发散性的震荡）是首要条件，此外，不同系统有不同的行为，不同的应用其需求也不同，而且这些需求还可能会互相冲突。

PID算法只有三个参数，在原理上容易说明，但PID算法参数调试是一个困难的工作，因为要符合一些特别的判据，而且PID控制有其限制存在。

1、稳定性

若PID算法控制器的参数未挑选妥当，其控制器输出可能是不稳定的，也就是其输出发散，过程中可能有震荡，也可能没有震荡，且其输出只受饱和或是机械损坏等原因所限制。不稳定一般是因为过大增益造成，特别是针对延迟时间很长的系统。

2、最佳性能

PID控制器的最佳性能可能和针对过程变化或是设定值变化有关，也会随应用而不同。

两个基本的需求是调整能力（regulation，干扰拒绝，使系统维持在设定值）及命令追随 （设定值变化下，控制器输出追随设定值的反应速度）。有关命令追随的一些判据包括有上升时间及整定时间。有些应用可能因为安全考量，不允许输出超过设定值，也有些应用要求在到达设定值过程中的能量可以最小化。

3、各调试方法对比

4、调整PID参数对系统的影响

㈤ 耳机设置里面的AGC是什么意思

AGC这个函数，它指的是默认情况下我们在微软操作系统中使用的麦克风配置，尽管大多数人都不知道这个参考是什么选项。

具体来说，这是一个选项，默认情况下集成到系统中，其字面意思是自动增益控制（AGC），设备的麦克风设置，自动跟踪和调整我们制作的录音的音量，因此，此选项消除了对用户的这些操作的控制。

(5)自动增益控制算法扩展阅读

其实这里的APTX和LDAC都是一种编码协议或者是算法，最初使用的编码协议叫做SBC（Sub-band coding，自带编码）这个编码协议是所有蓝牙都必须强制支持的，也可以说是最基本的一种编码协议。

直到后来，出现了ACC（Advanced Audio Coding，高级音频编码），相对来说，这个ACC编码是一种高压缩比的编码算法，能够在同样的码率下面获得更好的听感和音质。

而APTX原本是CSR公司的专利编码算法，之后被高通收购，所以在高通平台的智能手机大范围出现的时候，这个编码算法也被高通大范围普及开来，相比于前两者这种算法的听感又更进一步延迟又更低。

而LDAC则是索尼研制出来的一种编码算法，号称无损算法，它拥有3倍于普通Bluetooth*1的数据，所以在听感音质延迟方面的表现是最佳的。