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数字主动降噪,满足消费者对音频品质的高要求

2019-07-11
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作者:Dialog半导体公司 Jason Coughlan


数字主动降噪有助于无线音频工程师满足消费者全方位的需求,包括卓越的音质、噪声消除和抑制功能、及强大的电池续航能力。


正如数字音乐播放器和智能手机改变了我们消费音频内容的方式 - 从音乐、有声读物到播客 - 无线音频产品也改变了音频内容传到我们耳朵的方式。当第一批MP3播放器面市时,用户通过传统的有线头戴式耳机收听歌曲,这些耳机慢慢演变成有线耳塞。现在,用户们正在用无线头戴式耳机和无线耳塞,取代线容易缠绕在一起的有线耳机。




随着这种演变的发生,消费者对无线音频设备的期待和要求越来越复杂。他们想要出色的音质、高品质的音频传输、噪声消除和抑制功能、及强大的电池续航能力,从而不用总为设备充电。他们希望所有这些需求都能以无线的方式实现。他们越来越希望通过真正的无线方式实现这些需求 - 不仅是耳机和音频播放器之间没有连接线,而且左右耳机本身之间也没有连接线。




这些需求增加了无线音频工程师的工作难度,他们必须平衡音频设备中的各项要求,同时继续降低制造成本,使产品价格具有竞争性。这是一个较难把握的平衡,但好在数字解决方案可以替代广泛的占用空间较大的模拟电路,使得这个平衡可以实现。


噪声消除技术的普及性和复杂性
预计未来五年无线耳机市场将增长至340亿美元,而耳塞式耳机和头戴式耳机中的降噪功能也是该增长背后的最大驱动力之一。消费者希望摆脱线缆的束缚,选择无线的产品,但他们并不想放弃高质量的音频体验。此外,保持音频质量的同时,还需要抑制影响收听体验的背景声音。


随着消费者对耳机降噪功能的需求变得更广泛,这使工程师面临严峻的挑战。比如,无线耳塞式耳机非常小,其内部的电池容量约为50 mAh。显然,空间小是这里的一个主要因素:工程师如何将必要的电路和技术装进耳机中,使其不仅可以满足最终用户期望的强大噪声消除和抑制功能,而且不会快速消耗电池电量,同时保持高品质的音频体验?


由于外形尺寸和功耗是主要问题,主动降噪难题的答案就是采用数字技术。


让主动降噪走上数字化之路
以模拟解决方案实现主动降噪(ANC)可以满足消费者的需求,但对于工程师来说,模拟ANC需要大量外部电路。这些电路最终意味着你无法创造足够小的产品来满足最终用户的期望,或者你的降噪产品的电池寿命远远低于需求。


而数字ANC无需任何外部电路。数字ANC不仅符合无线耳塞式耳机的小外形尺寸要求,还为工程师提供了一种更直观的方法,来微调ANC如何滤除背景噪声。


用更经济、更节省空间的数字方案来替代模拟ANC,不仅对消费者有利,也为工程师改变了游戏规则。由于数字ANC需要集成到无线耳机中的电路要少很多,因此设计中内置的元件总数远少于模拟方案。模拟ANC解决方案使用50到100个元件来创建ANC滤波器;而数字ANC所需的元件数量仅为10个。


更少的元件意味着产品设计的物料清单(BOM)也更少。降低BOM成本可以抵消真无线立体声(TWS)耳机产品中的降噪功能所增加的成本。换句话说,通过降低制造成本,数字ANC有助于以更实惠的价格向终端用户提供具有降噪功能的TWS耳机,同时保持高性能水平的无线音频质量,而且将尺寸做到最小,并延长电池续航能力。


真无线音频需要真数字解决方案
总结一下,数字ANC解决方案提供具有降噪功能的真无线立体声,即可以在嘈杂的环境中实现深度背景噪声抑制,而且是以对工程师和消费者来说都是最低的成本实现。通过消除模拟降噪解决方案中所需的大量电路和外部元件,数字ANC可以创建一系列具有更高音频性能、更好噪音抑制和更长电池续航能力的无线耳塞式耳机或无线头戴式耳机,同时在产品设计中释放出更多空间,可以分配给其他新功能,比如更大的电池或额外的麦克风。


小占位空间和外形尺寸、更长的电池续航能力、以及具有强大背景噪声抑制的真无线立体声音频流 - 这是消费者想要的音频体验。想用模拟方法提供这种功能非常复杂,但数字ANC可以为工程师和最终用户带来游戏规则的改变。


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