Устройство и способы применения спикерфонов

В каком случае следует использовать спикерфон?

Все меняется, если в конференции должны участвовать несколько человек. Эту задачу можно решить несколькими способами:

  • Применить конгресс-систему: каждому участнику конференции поставить направленный микрофон, микрофонный пульт и оборудовать помещение акустической системой.
  • Установить массив микрофонов и саундбар.
  • Подключить спикерфон.

Спикерфон — это самый простой и доступный вариант решения проблемы. У нас тут как раз завалялся один очень хороший экземпляр для исследования, которым мы и займемся.

Вообще, технически это не просто спикерфон, а конференц-телефон, т.к. его можно использовать без ПК.

Итак, перед нами Spider от Phoenix Audio.

Купол из сетки скрывает микрофонный массив и динамик. Устройство имеет внушительную массу и подошву из вспененного материала, благодаря чему он твердо стоит на поверхности и не производит лишних звуков при перемещениях по столу и нажатиях клавиш.

Phoenix Audio Spider 505 Unitsolutions

Из круглого корпуса выделяется клавиатура с монохромным дисплеем. Клавиатура закрыта неким прорезиненным материалом, сквозь который просвечивают символы-обозначения клавиш.

На дне спикерфона имеется специальная полость, в которой находится панель интерфейсов спикерфона, а также это пространство предусмотрено для организации кабелей. Также подключенный спикерфон можно установить над технологическим отверстием в столешнице.

Брюшко Паука

Спикерфон оснащен интерфейсом Ethernet для автономной работы SIP-клиента и microUSB для использования вместе с ПК, а также разъемом для подключения дополнительной акустической системы и Link Down. Большинство из нас знакомы с основными из них и используют их в повседневной жизни, тем не менее, один из них точно требует пояснения. Это Link Down, который позволяет соединить несколько спикерфонов в цепь простым кабелем UTP. Полученный массив спикерфонов работает согласованно, как единое устройство, и может охватить конференц-зал площадью до 100м².

Наружное убранство спикерфона мы рассмотрели, и настал черед самого важного — электронной начинки, ведь именно она решает главную техническую задачу — захватывает звук на расстоянии.

Видео

Характеристики спикерфонов

Естественно, эхоподавление в спикерфоне не способно удалить акустическое эхо, которое появляется в помещении, где голые стены. Для этого необходимо использовать иные способы. Например, можно применить специальные материалы, которые покрывают стены, акустические панели, поставить мягкую мебель. 

Спикерфон должен справляться с эхом обратной связи, когда микрофон спикерфона улавливает отраженный звук его же динамиков. Ни о каком комфорте собеседника не может быть и речи, если он постоянно слышит свой голос.

А шумоподавление спикерфона необходимо для того, чтобы отсекать все посторонние звуки, кроме голоса того, кто говорит. Это может быть, например, уличный шум улицы или шум компьютера, который расположен где-то рядом, как и прочие звуки в переговорной комнате. 

Для того чтобы реализовать эхо- и шумоподавление, а также для того, чтобы передавать максимально естественный качественный звук, в профессиональных спикерфонах нашли применение разные DSP алгоритмы, которые предоставляют возможность передавать звук чистым и чистый и громким. И он максимально приближен к живой речи. 

ВАЖНО! Производители оснащают спикерфоны цифровыми технологиями. Но не только. А еще направленными микрофонами высокого качества и спикерами, у которых расширен частотный диапазон.

Еще одна черта спикерфона – возможность совместно работать с компьютерами и телефонами. Считается, что спикерфон – это не самостоятельный девайс. В противном случае он был бы уже не спикерфоном, а конференц-телефоном. 

ВАЖНО! Чем отличается конференц-телефон от спикерфона? Возможность самостоятельно работать указывает на то, что у нас именно конференц-телефон, будь то IP или аналоговый телефон. Спикерфон же всегда будет занят поиском, чтобы подключиться к какому-то телефону, компьютеру или иному девайсу.

Типы спикерфонов

Существует два основных типа оборудования:

  1. Полный дюплекс. Полнодюплексные спикерфоны принимают и передают поток звука в обе стороны одновременно. Они имеют более сложное техническое устройство, чем полудюплексные модели.
  2. Полуюплекс. В таком устройстве звук двигается однонаправленно. Есть два варианта движения звука: 1) аудиопоток идет через телелинию в микрофон и из динамикапо громкой связи попадает к собеседнику, 2) от собеседника через микрофон по телелинии. Таким образом, пока говорит собеседник на одном конце, на телефонную линию попадает только этот звук. Динамик устройства, отправляющего данные, в это время отключен. То есть, первый собеседник не слышит ничего от противоположного пользователя. Для того, чтобы изменить направление аудио потока необходимо переключить устройство в противоположный режим.

Некоторые особенности автомобильных спикерфонов:

  1. Расположение громкоговорителя и телефона должно быть на расстоянии не больше одного метра для того, чтобы уровень сигнала был максимально сильным.
  2. Устройство также оборудовано специальными шумо- и эхоподавляющими системами, которые обеспечивают максимальную частоту аудиопотока.
  3. Как правило, автоспикерфоны — это полнодюплексные устройства, которые одновременно могут передавать и принимать звук.
  4. В зависимости от модели, у оборудования могут быть дополнительные функции. Например, помимо кнопок включения и выключения, есть клавиши увеличения или уменьшения уровня громкости.
  5. Помимо стандартного для спикерфона интерфейса, в автооборудовании может быть функция голосового набора. С ее помощью можно инициировать исходящие звонки без использования сотового телефона или непосредственно спикерфона. Но, при необходимости можно набирать номера и со смартфона.
  6. При подключении нового смарт телефона необходимо сбросить первоначальные настройки, осуществить новый поиск Bluetooth и подключиться к устройству громкой связи.

Как осуществить вызов:

  1. Во время входящего звонка нажать на соответствующую кнопку «принять», она обычно изображается клавишей с зеленой трубкой.
  2. При отсутствии необходимости в разговоре нажать кнопку «отклонить», если таковой нет, то обычно используется кнопка «On\Off» и удерживать ее 2-3 секунды.
  3. При завершении разговора следует нажать кнопку с красной телефонной трубкой, при ее отсутствии кратко нажать на клавишу «On\Off».

Если оборудование оснащено речевой системой управления, то все эти команды можно выполнять при помощи голоса.

Основные виды спикерфонов

Дизайн спикерфонов может быть самым разнообразным. Но в общем все модели делятся на три типа: устанавливаемые на солнцезащитный козырек, монтируемые на приборную панель, вставляющиеся непосредственно в прикуриватель.

1. Фиксирующиеся на козырьке.

Этот тип устройств обеспечивает лучшее качество связи, так как микрофон и спикер находятся непосредственно рядом с водителем. Все элементы управления под рукой и позволяются управлять спикерфоном, практически не отвлекаясь от дороги. Основное неудобство в том, что гаджет придется периодически снимать для подзарядки и располагать где-то рядом с прикуривателем. А в случае, если встроенного аккумулятора в нем нет, требуется протяжка удлинителя питания под элементами обшивки салона.

2. Фиксирующиеся на передней панели.

В отличие от первых, эти устройства удобнее в плане зарядки и подвода питания. Могут оснащаться дополнительными дисплеями. Однако качество связи может быть незначительно хуже, поскольку эти виды спикерфонов располагаются на удалении и сбоку от водителя. Кроме того, их использование заставляет сильнее отвлекаться от дороги, поскольку приходится скашивать взгляд на устройство.

3. Устанавливающиеся в прикуриватель.

Такой Bluetooth-спикерфон является самым доступным вариантом. При этом он обеспечивает невысокое качество связи. Все потому что зона прикуривателя, в зависимости от расположения, может перекрываться. Соответственно, звук, улавливаемый микрофоном, будет тише. Кроме того, такие устройства имеют небольшой корпус, следовательно, не могут оснащаться большими и громкими динамиками, что сказывается на слышимости собеседника.

Способы подключения спикерфонов

Спикерфон подключается через USB-порт к компьютерам, ВКС-терминалам и IP-телефонам. А через Bluetooth — к мобильным телефонам, ноутбукам и планшетам. При этом в таком спикерфоне должен быть встроенный аккумулятор, позволяющий работать в автономном режиме. 

— USB спикерфоны подключаются к компьютерам, ноутбукам, IP-телефонам с USB портом для гарнитуры; к терминалам ВКС, которые имеют голосовой USB порт. USB спикерфоны – самые распространенные варианты. Они нашли повсеместное использование в условиях аудио- и видеоконференций.

— Bluetooth спикерфоны подключаются ко всем девайсам, которые поддерживают технологии Bluetooth; мобильным телефонам, смартфонам, планшетам, ноутбукам, IP-телефоныам и пр. Bluetooth спикерфоны нередко выпускают на USB спикерфонах. При этом они обычно имеют батареи для того, чтобы обеспечивать автономную работу.

Есть и такие модели спикерфонов, которые можно подключить, применяя Ethernet-кабель для того, чтобы обеспечить электропитание, передавать данные, а также для каскадирования и автономной работы SIP-клиента.

ВАЖНО! С помощью специальных аналоговых портов, в частности, через jack 3,5 мм и RJ9, спикерфоны подключают к звуковым картам персонального компьютера. Такое же подключение возможно со стационарным телефоном, гарнитурой или трубкой стационарного телефона.

Есть такие спикерфоны, которые осуществляют поддержку лишь одного типа подключения. Однако другие универсальные спикерфоны поддерживают сразу 2-3 типа подключения.

Что же там внутри?

Желание показать вам, как же это всё устроено, оказалось сильнее добротного корпуса спикерфона, и, вдоволь поработав отверткой, мы смогли полюбоваться богатым внутренним миром “Паука”.

На первый взгляд непонятно, зачем для решения такой простой задачи как “громкая связь” может потребоваться столь сложное устройство. Поэтому рассмотрим поближе!

Наш подопытный разобран, и можно рассмотреть всю электронику детально. Всю работу выполняют 3 основных узла: массив микрофонов, материнская плата и плата усилителя мощности звука. Unitsolutions

А теперь по порядку

Массив микрофонов формирует лучи захвата звука. Система анализирует окружающую среду и включает микрофоны таким образом, чтобы лучше усиливать только голос и только с того направления, откуда он поступает.

Unitsolutions

В спикерфоне применяются направленные электретные микрофонные капсюли с эффективным углом работы около 130⁰. Направленные во все стороны капсюли имеют некоторый нахлест в углах снятия звука(около 40⁰): это позволяет формировать точные лучи захвата звука, вычитая и суммируя сигналы с разных капсюлей.На этой плате также расположена световая индикация работы устройства, операционные усилители и система согласования с главным процессором.

Unitsolutions

Тут происходит первичное выравнивание громкости входного сигнала: на каждый микрофон приходится сдвоенный операционный усилитель, который через систему обратной связи повышает амплитуду слабого сигнала и снижает слишком громкие звуки до заданного уровня, т.е. меняет чувствительность каждого микрофона в отдельности. Далее мы выясним, для чего это нужно.

Unitsolutions

Массив микрофонов целиком обернут силиконовым чехлом, где каждому капсюлю выделено отдельное посадочное место. Чтобы микровибрации от динамика и шорохи от касания корпуса устройства, которые возникают при работе с ним, не вызывали шума и дребезжания в захватываемом звуке.

Unitsolutions

Далее звук попадает на материнскую плату для оцифровки, обработки и передачи собеседнику.

Сердцем “Паука”, как мы видим, является чип израильской компании AudioCodes, управляющий всеми процессами, периферийными устройствами и интерфейсами в аппарате. Также в составе этого чипа трудится процессор цифровой обработки звука (Digital Signal Processor, далее DSP).

Unitsolu

DSP делит спектр полученного звука на отдельные участки и обрабатывает их параллельно, удаляя все то, что отличается от человеческого голоса. В отличие от обычных конгресс-систем программная часть в DSP — это главная часть спикерфона, и реализует она следующие алгоритмы обработки звука:

  • Адаптивный фильтр анализирует звук в помещении и подавляет равномерно распределенный статический шум, например — шум от кондиционера, звуки с улицы или шелест кулера ноутбука. Принцип действия схож с человеческим ухом: поначалу в шумной обстановке общаться довольно сложно, однако после адаптации влияние раздражителей снижается. Разница лишь в том, что DSP делает это практически мгновенно, чем избавляет нас от необходимости привыкать.Однако есть ситуации, в которых спикерфоны буквально сходят с ума, и причина этому — системы антипрослушки, которые очень любят наши спецслужбы. Эти системы трудятся на оконных рамах для заполнения комнаты случайным шумом, неслышным человеческому уху. В этом случае адаптивный фильтр попросту не успевает приспособиться к быстро меняющимся условиям и только ухудшает ситуацию.
  • Подавление эха. В данном случае мы рассмотрим эхо как возврат собственного голоса собеседнику. Микрофон улавливает то, что воспроизводит динамик, и собеседник слышит сам себя, что весьма нешуточно раздражает :)Таким образом, реплика собеседника существует в двух видах: оригинал, воспроизводимый динамиком, и эхо-копия, полученная с микрофона. Исходя из того, что процессор “знает” какой сигнал он направлял на динамик, остается только вычесть одно из другого. После вычитания могут быть слышны щелчки и прерывания звука, так как эти аудиодорожки все же отличаются из-за геометрических свойств помещения и потому после этой процедуры применяют дополнительный адаптивный фильтр, удаляющий остатки вычитания. За годы развития цифрового аудио было придумано множество решений данной проблемы, алгоритмы которых трепетно оберегаются производителями и патентными бюро. Потому программная часть DSP — наиболее важная и ценная составляющая всего девайса, где аппаратная часть вторична.
  • Снижение реверберации. В помещении без специальной акустической отделки любые звуки многократно отражаются, и эти отражения создают неблагоприятный шум. Большую часть проблем разработчикам доставляют поверхности, зеркально отражающие звук, например — стекло.Так как направление отражений постоянно меняется, то большую часть из них легко отсечь, захватывая звук только в одном направлении. Массив микрофонов под управлением DSP формирует лучи направленного захвата звука, чтобы снизить влияние реверберации до уровня, с которым продолжит работать специальный программный фильтр.

  • АРУ, или автоматическая регулировка усиления, компенсирует разницу в уровне звукового давления. Проще говоря, спикерфон уравняет по громкости как тихую, апатичную речь, так и громкие, эмоциональные реплики. Обработка начинается с момента захвата звука микрофонным массивом, DSP нормализует уровень амплитуду сигнала для проведения качественной дальнейшей обработки, которая происходит уже в цифровом виде. В результате, зачастую невозможно определить, на каком расстоянии от спикерфона находится собеседник: сидит он за столом переговоров, ходит вокруг него или набирает воду из кулера — слышимость будет одинаково хорошей.
  • Вообще в спикерфонах, помимо описанных алгоритмов обработки звука, есть множество других, менее примечательных, но столь же важных алгоритмов, позволяющих девайсу адаптироваться к различным ситуациям. К примеру — компенсировать разницу в уровне реверберации, вызванную геометрической конфигурацией помещения, или эффективно работать в цепи из нескольких подобных устройств. Каждый производитель разрабатывает собственные, уникальные фичи и возможности.

Unitsolutions

В центре, под куполом, располагается 10-ваттный динамик американской фирмы Arelle Labs, который также дополнительно развязан от корпуса устройства демпфирующими прокладками.Система звукоусиления построена на высокоэффективной, малошумной интегральной микросхеме, работающей в классе D, что обеспечивает высокую эффективность усиления звука при малых габаритах. Питание усилителя, как и сам усилитель, расположены на отдельной плате под динамиком.

Unitsolutions

Мы препарировали аппарат громкой связи, который подойдет как для стола руководителя компании, так и для целой переговорной комнаты. Для использования в большом помещении к Spider можно подключить до 15 дополнительных спикерфонов, увеличив тем самым зону покрытия.

В целом, этот тип устройств примечателен тем, что акустические недостатки среды, в которой он работает, никак не влияют на качество звука при общении.

В качестве дополнения к статье рекомендуем ознакомиться с Джозефа Мараша, генерального директора Phoenix Audio, в котором весьма детально рассказывается о важности качества звука в конференц-залах и переговорных комнатах, а также нюансах использования режимов громкой связи.

зачем нужен и как устроен спикерфон, с экскурсом в школьную физику и анатомическими подробностями

Теги