主动降噪(ANC)这几年在耳机上普及得特别快,从高端降噪耳机到几十块的TWS都开始宣传降噪功能。但很多人只知道降噪耳机戴上安静,不知道里面是怎么实现的。今天聊聊ANC的基本原理和驱动设计。
ANC的原理说起来有点"以毒攻毒"的意思。它用一个麦克风采集环境噪声,然后通过算法产生一个跟噪声相位相反的声波,跟噪声叠加之后相互抵消,人耳听到的就是安静了。简单说就是用反相声波抵消原始噪声。这个道理中学物理就讲过,但要在耳机这么小的空间里实时实现,技术含量其实不低。
降噪耳机一般有两种麦克风:前馈麦克风和反馈麦克风。前馈麦放在耳机外侧采集环境噪声,反馈麦放在耳罩内侧采集耳道里的实际声音。只用前馈麦的叫前馈降噪,结构简单但降噪效果一般;只用反馈麦的叫反馈降噪,能精确控制耳道内的声音但稳定性差;两者都用的叫混合降噪,效果最好,现在的高端降噪耳机基本都是混合降噪。
ANC的核心是降噪芯片或者带ANC功能的音频Codec。芯片内部有一个自适应滤波器,根据麦克风采集到的噪声实时计算反相信号。常用的降噪芯片有恒玄(BES)、络达(Airoha)、高通(Qualcomm)这些,TWS耳机里常见的BES2300、QCC5125都内置了ANC功能。算法是关键,各家的降噪效果差异主要就在算法上。
ANC的驱动设计有几个要点。首先是麦克风的选型和位置,前馈麦要选全指向性的,放在耳机外壳上能均匀采集环境噪声;反馈麦放在耳罩内侧靠近喇叭的位置。麦克风的灵敏度和频响应匹配,不然降噪算法算出来的反相信号不准。其次是喇叭的选型,ANC需要喇叭在低频段有良好的响应,因为降噪主要针对低频噪声(比如飞机、地铁的嗡嗡声)。
调试ANC是个细活。降噪曲线要根据耳机的结构和喇叭特性来调,不是芯片烧进去就完事的。一般要用专业的音频测试设备在仿真耳里测量降噪曲线,然后调整滤波器参数。调得不好会出现降噪效果差、有底噪、甚至耳压不适的问题。另外通透模式(让外界声音透进来)也需要单独调试,不能简单地把降噪关掉就行。
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