随着时代的发展和科技的进步，相机产品的功能和性能都有了很大的提高。从应用范围来看，除了配合PC使用，摄像机还广泛应用于视频会议、直播、送货等商业领域。为了改善相机体验，很多厂商在产品中加入了很多新技术，比如让相机对焦更快更准，让相机拥有更好的音频体验。这一期，我们来聊聊相机上那些音视频黑科技。
Rocware RC08左侧有扬声器，右侧有摄像头，其TOF激光对焦系统位于摄像头边缘。
市场痛点：全功能相机很少。以“相机”为关键词搜索电商网站，会发现大部分产品只集成了麦克风功能，带扬声器的相机并不多见。那么为什么很多相机没有集成扬声器呢？首先，扬声器集成后，成本会增加；其次，扬声器和麦克风都集成在一个摄像头上，麦克风采集音频时会遇到扬声器发出的声音，导致扬声器发出的声音再次被采集，然后通过扬声器播放出来，形成一遍又一遍的回声。如果调整不好，会影响用户体验；最后，如果麦克风不支持噪声抑制，当环境中有其他噪声时，会影响音质的获取，对方和自己的音质都会大打折扣。如果加上噪声抑制和回声消除，这将进一步增加成本，这也是为什么很多相机没有扬声器的原因。
目前市场上集成麦克风和扬声器的相机不在少数，但大多数都是鲜为人知的品牌。这类产品通常采用100元以内监控摄像头的方案，麦克风拾音效果差，音箱谈不上音质，只能满足用户“听一个声音”。由于成本限制，不支持专业噪音抑制、回声消除等功能。
另外，在画质方面，虽然目前很多相机已经把分辨率提升到了4K，但是对焦还是有很大的问题。比如一台用于MC评测室直播的中高端摄像机，往往存在对焦慢、对焦不准、重复对焦的问题。也就是说，目前大部分相机只注重拍摄的分辨率，而在音响和对焦方面存在不足。
那么市面上有没有音质优秀，功能多样的相机呢？有，但是产品很少。我们在市面上找到了一款各方面性能均衡的相机：Rocware RC08，号称是集全高清摄像头、全向麦克风、全频扬声器于一体的相机。同时内置3A算法(AEC/AGC/ANS)、TOF激光聚焦等黑科技，支持全双工对话。由国内著名影音通讯设备品牌威海德推出。那么，这款产品真的能解决用户痛点或者说“老太太卖瓜”吗？接下来我们就拆解一下，分析一下它的内部材质，分析一下它的3A算法黑科技。
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Rocware RC08的拆卸图
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Rocware RC08框架结构图
SSC333主控芯片SC2239图像传感器HT8693功放芯片拆解可以看出，Rocware RC08采用的是一款SigmaStar(厦门陈星科技有限公司)SSC333主控芯片，广泛应用于家庭监控和摄像头领域。公开资料显示，SSC333采用单核设计，主频800MHz，基于ARM Cortex-A7架构。SSC333虽然内核数量少，但是集成度非常高。比如内置ISP图像信号处理器，H.264和H.265以及MJPEG视频编码器。
此外，它还支持音频输出，并具有音频模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)等外设接口，实现扩展的灵活性。SSC333兼容G.711、G.726和ADPCM音频编码格式，还可以支持3A(AEC、ANS和AGC)音频算法，这也为Rocware RC08的音频性能奠定了基础。此外，SSC333内置512MB DDR2内存，支持WDR、多级降噪、多种图像增强和校正算法，能够提供更好的画质。
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Rocware RC08中使用的SigmaStar SSC333主控芯片结构图
配合SigmaStar SSC333主控芯片，还有SmartSens(上海四维)的SC2239图像传感器。这种CMOS主要用于监控系统、网络摄像机、行车记录仪、运动摄像机和视频会议摄像机等领域。SC2239像素为200W，像素尺寸为2.9m2.9m，尺寸为1/2.8英寸。最高可支持19201080@30fps分辨率的图像。SC2239光敏度高，38dB的高信噪比，还支持850nm/940nm波长的红外灯。
为了让相机有更好的声音表现，Rocware RC08加入了一颗嘉兴何润电子科技有限公司生产的HT8693单声道功放芯片，这是一款音频功放，具有AB类和D类工作模式。在D类模式4 负载下，可连续输出11W功率。芯片具有防断音输出控制功能，可以自动监测输入声音信号幅度过大导致的断音问题，改善音质。此外，它还集成了无滤波器数字调制技术，可以直接驱动扬声器，最大限度地降低输出信号的失真和噪声。
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Rocware RC08使用的HT8693单声道功放芯片支持AB和D两种工作模式。
可见RC08在机身最重要的核心芯片都是中国企业的自主产品，这也说明在视频监控和摄像头领域的芯片已经自主可控。当然，为了保证产品质量，RC08采用的芯片都是国内头部企业，真正实现了自主替代。
3A算法黑科技大幅提升音频性能。如果说硬件是产品的躯体，软件是灵魂，那么算法就是中枢神经。优秀的算法可以充分发挥硬件的性能。为了让Rocware RC08在音频效果上有更好的体验，在用算法技术匹配麦克风和扬声器的同时，可以消除噪音和回声干扰。相信很多读者都很好奇这是怎么实现的。接下来我们就来分析一下它的算法技术。
Rocware工程师为RC08提供了出色的3A算法——AEC(声学回声消除)、AGC(自动增益控制)和ANS(主动噪声抑制)。那么这个3A算法是如何工作的呢？
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AEC回声消除算法技术的原理本质是比较声音，然后消除噪音。
如果RC08的音箱在播放声音，声音经过空间传播和反射后会再次被它的麦克风采集，而当它再次遇到声音时，如果没有AEC算法，会导致你在通话过程中反复听到自己的回声。AEC算法的功能是从语音流中筛选出不需要的回声。通常，最常见的算法是取消。AEC通过扬声器信号和扬声器产生的回声信号建立语音模型，然后通过它估计回声，然后不断修改滤波器系数，使建立的语音模型的估计值接近真实回声值。最后，从麦克风的输入信号中消除估计的回声值，从而消除回声。如果算法中的估计值更准确，滤波后的回声效果会更好。此外，AEC可以将麦克风的输入值与扬声器的输出值进行比较，然后过滤掉多次反射的延迟回声。
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AGC的作用是自动放大或缩小语音信号，使输出的语音不会忽大忽小，始终保持在人的听觉范围内。
那么问题来了，当输入语音信号较弱时，AEC算法是否不起作用？这时，AGC算法开始工作。日常生活中我们面对面交谈时，声音水平通常在40~60dB左右。如果两个人的距离稍微长一点，声音低于30dB，听起来会比较吃力。如果声音太大，比如超过100dB，会让人不舒服。AGC的作用是将声音调整到合适的范围。分为模拟调节和数字调节两种方式。模拟调节是通过麦克风采集，而数字调节是通过声音数据流的数字电平调节。当输入信号较弱时，AGC会自动放大语音信号，当输入语音信号过大时，会进行抑制，使输出语音不会大也不会小。
回声的问题解决了，其实还有外界环境的噪音，比如公共场所嘈杂的人声，播放音乐的声音等等。如果设备采集到这些噪音，会严重影响通话质量。此时，需要ANS噪声抑制算法。ANS算法的作用是抑制和消除干扰声音信号，同时提高语音信号的信噪比和语音清晰度，使人和机器都能听清楚。噪声有两种：平稳噪声和瞬时噪声，其中前者的噪声频谱相对稳定，而瞬时噪声的频谱具有持续时间短、无谐波的特点。利用噪声的特性，我们将反向波形加到声音数据中，最终消除噪声。
Rocware RC08使用全向麦克风采集语音和噪音信号，然后将麦克风采集的输入信号与数字信号进行比较，从而滤除环境中的噪音。这种单麦克风采集过滤噪声信号使用的算法更复杂，对算法技术的要求更高。
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根据噪声的特点和类型，在声音数据中加入反波形，最终消除噪声。
TOF激光聚焦：快速而精确。我们知道，自动对焦是手机、相机甚至投影仪的关键性能之一。Rocware RC08为了获得更好的成像效果，增加了TOF激光对焦模块。对焦的方式有很多种，如相位检测自动对焦(PDAF)、对比度检测自动对焦(CDAF)、激光检测自动对焦(LDAF)等等。因为相位对焦和对比对焦都是靠外界光感对焦，所以需要更高的环境光。如果环境光线暗，对焦速度会变慢。而激光聚焦法则没有这个问题。它发射红外线，借助反射的红外线计算被摄物体之间的距离，然后对焦电机开始移动进行对焦。即使在黑暗的环境下，也能实现快速对焦，但红外光发射的距离有限，更适合室内使用。像Rocware RC08这样的相机，采用激光TOF的组合，不仅可以实现快速对焦，而且更加精准。它可以计算从光源到被摄物体或人体的时间，从而计算出被摄物体或人体的深度信息。
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TOF激光原理。
相对而言，TOF激光对焦成本相对较高，非常适合视频会议、直播等专业应用场景。那么如何辨别相机是否使用激光对焦呢？以Rocware RC08为例。相机开机后，将手机的相机对准它的激光对焦发射器，手机屏幕上会出现红色的反光，证明是真的激光对焦相机。
写到最后，我们可以看到，其实一个小小的摄像头也可以有出色的影音效果。但是，产品的背后，需要扎实的材料，优秀的设计，优秀的工艺，才能在众多产品中独树一帜。Rocware RC08就是这样一款产品，有主控、COMS、功放芯片可供选择。通过3A算法(AEC/AGC/ANS)、TOF激光聚焦等黑科技，结合国际一线品牌音频调音，清晰呈现画质和语音。当然，这只是从硬件和技术方面的分析。实际表现如何？下一期我们会全面体验RC08，敬请期待。
