什么是有源噪声消除?ANC技术原理解析:亚博APP

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亚博APP官方_苹果Airpod、AmazonEcho和GoogleHome这些硬件产品面世之后,再加Amazon的Alexa和APPLE的Siri等语音软件服务的大行其道,留下智能家居市场,未来的语音掌控入口就有了相当大的想象力。设想一下,通过随时带上在耳朵上的Airpod掌控公司、家里的所有设备,是不是离梦想中的世界很将近了。但这个的更进一步普及,就必须在硬件上解决问题一个问题,就是在拾音的时候展开噪声避免。

我们坚信研究这个技术和产品的公司未来将不会沦为一个新的巨头。什么是有源噪声避免对于噪声,大家一定都很熟知。凡是我们想听见的声音,都可以归结噪声,例如坐飞机时候的引擎声,坐火车时的车轮声,外面马路上的车水马龙的声音等等。在听音乐时,大家都不讨厌被噪声阻碍。

那么,如何增大噪声对我们的阻碍?传统方法是堵塞法,即用耳塞或者全封闭耳机把你的耳朵车顶一起,这样就听得将近噪声了,但是这样做到第一很喜,因为要做到全封闭的耳机还要做舒适度必须很高的成本,第二效果也未必好,因为随着配戴姿势等等的转变总会有噪声漏进来。那么,是不是更佳的办法呢?有源噪声避免技术(activenoisecancellation,ANC)就是最近十分火的方法,下面分析一下其中中用的技术。

ANC技术的原理并不深奥,高中物理就教教过,就是波的干预。如果大家对中考学好还记忆犹新的话,一定还忘记如果两列波幅度完全相同,振幅忽略,则它们干预的结果是相互抵销,看到波了!谈完了高中物理,我们再行讲讲初中物理:初中物理里面提及,声音也是一种波,可以在各种介质中传播。

换句话说,声波也能干预,如果我们利用好这一特性,就可以把一些想听见的声波用干预抵销掉(或者最少增大幅度)。利用这一点,我们就可以用于抵销的办法来避免噪声。

少见的有源噪声避免耳机如下图右图,麦克风取样外部噪声,改为取样到的噪声经过有源噪声抵销电路处置后,产生一个和取样到的噪声振幅忽略,且幅度适合的“反”噪声,并送到耳机的扬声器,于是噪声在人的耳朵前就被抵销了,带上耳机的人不能听见音乐,而听得将近噪声。如果把系统所画出信号流图,就是右图,噪声在麦克风取样后转入信号处理电路,产生“反”噪声,并与音乐一起送来入耳机内。这种模式称作前馈有源噪声避免。

然而,前馈噪声避免有一个问题。大家一定遇过对着麦克风吹气吧!对着麦克风吹气可以在麦克风输入的地方产生相当大的声音,但是这个吹气的声音你把麦克风偷走是听得将近的。

某种程度的,在前馈有源噪声避免中,如果在取样麦克风附近有风在刮起,那么麦克风有可能会产生相当大的反噪声,但只不过这个吹风的声音人是听得将近的!换句话说,如果麦克风处有风在吹(风噪),麦克风不会指出环境噪声相当大,但是人只不过听得将近任何噪声,这样麦克风的误报反而不会产生更大的噪声!为了解决问题这个问题,可以用于对系统有源噪声避免,如下图右图。在对系统有源噪声避免方案中,麦克风取样的不是必要的环境噪声,而是耳机输入处的声音,似乎这里的声音还包括了音乐和环境噪声。

那么如何选择性地抵销掉噪声但是保有音乐呢?就必须把这里取样到的声音乘以音乐,这样只剩的信号就仅有是噪声了;然后再行根据这个噪声去产生噪声抵销信号。这样做到的话,就会有风噪问题。然而,这里又有一个新问题,就是反馈系统一般来说比特率不会近大于前馈系统,因此用于对系统模式的有源噪声避免对于高频噪声的抵销起到受限。既然两种方案各有利弊,那么把它们融合一起如何?这就是混合模式的有源噪声避免,既用于前馈又用于对系统,系统设计得宜的话可以扬长避短,即防止风噪又能抵销高频噪声。

蓝牙耳机与ANC随着苹果AirPod的发售,仅有无线耳机也更加火。最近,堪称有不少公司发售了带上ANC的全无线耳机。在全无线耳机上做到ANC的主要挑战点在于信号实时。之前提及过,对系统和混合ANC方案都必须把取样到的信号乘以音乐再行去产生噪声抵销信号,这对于音乐和取样信号之间的实时拒绝很高。

在有线耳机里,这并不艰难,因为音乐传输信道十分理想;然而,目前仅有无线耳机多使用蓝牙技术来传输信号,因此蓝牙传输信号与ANC信号之间的实时必需细心设计,而蓝牙的延后就出了这里的关键点。另外,由于仅有无线方案中耳机自己带电池,从用户体验角度来看电池的容量不有可能相当大否则不会使耳机重量微克,因此ANC电路的功耗必需细心掌控,以确保较好的性能以及充足宽的电池用于时间。-亚博APP官方。

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