隨著智慧音箱、語音助理、會議系統以及新一代無線耳機市場競爭日益激烈，消費者對音訊產品的「語音清晰度」和「高保真音質」需求持續攀升。在嘈雜環境下，如何精準處理複雜語音指令，同時提供高解析度音樂播放，已成為各大品牌的核心技術挑戰。
要實現這個目標，必須建構一條從聲音收錄、數位降噪、無線傳輸到最終高保真重播的完整音訊鏈，並在效能、功耗及音質之間取得最佳平衡。本文將深入介紹如何結合Qualcomm QCC3095 藍牙音訊 SoC與XMOS XVF3800 多核心DSP打造基於 I2S 數位流架構的高效能智慧音箱解決方案，兼具高解析度、低失真、回音抑制與先進語音互動能力，適用於藍牙及 USB 多平台連接。
系統架構總覽
本方案的核心架構分為兩大技術模組：
- 高通 QCC3095
- 作為系統主控系統級晶片，負責藍牙連接管理、音訊解碼、數位音訊路由及功耗控制。
- 內建Kalimba DSP，支持aptX 無損與aptX Adaptive，最高可輸出24位/96千赫高解析度音訊。
- 支持藍牙 5.4、LE音訊及Auracast廣播功能，適合多設備同步播放應用。
- 作為系統主控系統級晶片，負責藍牙連接管理、音訊解碼、數位音訊路由及功耗控制。
- XMOS XVF3800
- 作為前端語音/麥克風處理子系統，支援四麥克風陣列，並內建專業級DSP演算法：
- 波束成形（Beamforming）聚焦主要講話者，降低環境噪音干擾。
- 聲學回音消除（AEC）確保在使用免持會議和語音助理時的清晰度。
- 自適應降噪與自動增益控制（AGC）提升語音拾取的一致性與穩定性。
- 作為前端語音/麥克風處理子系統，支援四麥克風陣列，並內建專業級DSP演算法：
兩者之間透過 I2S 數位介面進行高精度音訊傳輸，避免類比轉換造成的訊號損失，進一步確保音質純淨。
圖1 QCC3095+XVF3800智慧音箱方案
系統訊號流程
- 語音收錄與前端處理
- 麥克風陣列收錄遠場語音，由 XVF3800 執行波束成形、AEC 與降噪，生成高品質的數位音訊流。
- 數位音訊傳輸與解碼
- 透過 I2S 將處理後的數位音訊送入 QCC3095，進行編解碼與路由管理。
- 高解析播放與無線連接
- QCC3095 可輸出經 DAC 與功放處理的類比信號，驅動喇叭或耳機，支援aptX 無損與LE 音訊實現高品質無線傳輸。
整合與測試
在新一代藍牙音訊設備設計中，Qualcomm QCC3095 SoC提供了藍牙通訊、音樂播放與語音互動三大核心功能，搭配XMOS XVF3800實現專業級語音處理，成為智慧音箱和高端會議系統理想的一站式藍牙音箱設計方案。為了確保產品效果與品質，RF（射頻）與多功能測試，以及AEC（聲學回音消除）語音調適測試是硬體工程師與音訊工程師不可忽視的關鍵環節。
QCC3095 RF（射頻）測試重點
- 傳輸功率與靈敏度測試
利用藍牙RF測試儀，對2.4GHz藍牙頻段各信道進行Tx/Rx測試，確認發射功率（transmit power）是否符合法規（QCC3095可支援Class 1），以及Rx靈敏度是否滿足使用需求等。針對設計開發中的測試使用，Qualcomm提供了藍套件測試開發套件，並提供TestEngine動態連結庫，以滿足工程師在設計開發和產品生產各個階段的測試需求。
XMOS XVF3800 AEC語音適配測試
AEC（聲學回聲消除）專項測試流程
XMOS提供了XTC工具測試工具配合音訊測試軟體，可以根據測試錄音波形和主觀聆聽對AEC參數（如濾波器長度、適應速率）進行微調，反覆比較AGC、降噪（NS）開啟和關閉前後的效果。同時進行遠端回聲注入與混響測試，以及雙講（Double Talk）性能驗證，評估在背景噪音疊加情況下的AEC性能。
電腦會議使用場景及AEC（聲學回音消除）測試結果
在會議應用場景中，通過電腦的USB介面將QCC3095與XVF3800智慧音箱連接，實現音訊處理與傳輸。具體而言，揚聲器負責輸出來自遠端使用者的聲音（即遠場語音），而XVF3800開發板上配備的四顆陣列式麥克風則負責收音。收集到的聲音通過XVF3800內建的演算法進行降噪與聲學回音消除處理，處理後的音訊通過I2S介面傳輸至QCC3095，隨後再通過USB傳輸至電腦，最終送達遠端使用者進行播放。
為了模擬電腦會議的實際使用情境，圖1利用電腦上的音訊軟體分別播放遠端使用者的聲音。同時，透過手機播放人聲音訊，並使用電腦音訊軟體錄製近端接收到的聲音。錄製的音訊可用於進一步分析與測試，從而驗證系統在降噪與回音消除方面的性能表現。
圖2 電腦會議使用QCC3095+XVF3800智慧音箱實際使用場景
圖3 近場回聲消除、降噪處理及聲音輸出
圖3是電腦上的音訊軟體用來模擬電腦會議的使用場景，分別播放遠端使用者的聲音（遠場聲音），另外再用手機播放人聲的音訊（近場聲音源），然後用電腦軟體錄製近端通過XVF3800陣列麥克風收音和處理後，通過QCC3095接收到的聲音進行錄製。
紅色框：標示「AEC收斂」，代表XVF3800自適性回聲消除（Acoustic Echo Cancellation, AEC）功能啟動並開始抑制環境中的回聲，使麥克風收音不被揚聲器播放的回聲干擾。
綠色框：標示「AGC調整收音音量」，顯示XVF3800自動增益控制（Automatic Gain Control, AGC）功能介入，將收音音量調整到更適合的範圍，使聲音大小保持穩定。
藍色框：標示「Near Field 音量穩定錄音輸出無回音」，經過XVF3800處理，透過QCC3095輸出的音頻既穩定又無明顯回音，收音品質較高，適合會議語音應用。
QCC3095與XVF3800智慧音箱技術優勢與市場應用
- 智慧音箱與語音助理
- 強化遠場語音辨識與喚醒功能，即使在高噪音環境下也能保持高精準度拾音。
- 會議系統
- 零回音與多方語音優化，提升遠端協作效率與語音清晰度。
- 高解析、無損音質
- 透過 24bit/96kHz 無線傳輸與高保真數位鏈路，滿足專業級音質需求。
結論
結合高通 QCC3095與XMOS XVF3800的智慧音箱解決方案，憑藉高解析度數位傳輸、強大的語音處理能力以及新一代無線標準（LE Audio與aptX Lossless），為智慧音箱、會議設備及高端無線音響樹立新標竿。此設計能同時滿足專業音響與語音互動市場的嚴苛需求，為未來音訊產品開啟更多應用可能。
如需完整設計資料、SDK或開發支援，歡迎與我們聯繫。
問答
1. 問：QCC3095的主要音質優化特點是什麼？
A: 支援aptX Lossless無損音訊傳輸（最高24bit/48kHz）、aptX Adaptive低延遲音訊，內建高效能音訊解碼器與主動降噪技術。
2. 問：XMOS XVF3800 如何協助實現高品質語音通話？
透過四麥克風陣列實現波束成形，結合AEC回音消除與多重降噪，使會議與語音控制環境下的拾音更加精準清晰。。
3. 問：QCC3095與XVF3800之間的連接模式是什麼？
A: 可以透過I2S數位音訊介面將XVF3800處理後的語音數據輸入至QCC3095進行後續處理與無線傳輸。
4. 問：這種架構能支援哪些應用場景？
A: 家庭無線音箱、智慧語音助理、遠端會議設備、智慧顯示器語音控制以及多設備同步音樂播放（Auracast）等。
5. 問：是否方便開發並快速上市？
A: QCC3095 和 XVF3800 都提供完善的開發工具、彈性的軟體平台以及評估板套件，大幅加速了產品開發和上市的進程。
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►場景應用圖
►展示板照片
►方案方塊圖
►核心技術優勢
• 支援 Bluetooth 5.4、LE Audio 和 Auracast 廣播功能，適合多設備同步播放應用。 • 支援 aptX Lossless 和 aptX Adaptive，最高可輸出 24bit/96kHz 高解析度音訊。 • 支援四麥克風陣列，並內建專業級 DSP 演算法。 • 波束成形（Beamforming）：聚焦主要說話者，降低環境噪音干擾。 • 聲學回音消除（AEC）：確保免持會議及語音助理使用時的清晰度。 • 自適應降噪與自動增益控制（AGC）：提升語音拾取的一致性與穩定性。
►方案規格
QCC3095 藍牙音訊 SoC • 無線標準：支援 Bluetooth 5.4、LE Audio、Auracast • 音訊格式：SBC、AAC、LC3、aptX Lossless、aptX Adaptive，最高支援24bit/96kHz • 內建 Kalimba DSP，支援高效能音訊解碼 • 功能管理：藍牙連接管理、音訊解碼、功耗控制 XMOS XVF3800 多核 DSP • 麥克風陣列：支援多達四顆陣列式麥克風，具備遠場拾音能力 • DSP演算法：波束成形（Beamforming）、自適應回音消除（AEC）、降噪、AGC自動增益控制 • 專業語音前處理：遠場語音辨識、自適應拾音降噪、雙向通話下增強語音清晰度