主动降噪(ANC)是赢得耳朵“争宠”竞赛的正确姿势?

2020-04-27来源: eefocus关键字:ANC  蓝牙耳机  数字IC  消费电子  ADI

一线顶级明显代言加持,格莱美调音师大咖调音把关……这是前不久万魔(1MORE)的一场降噪项圈蓝牙 Pro 版的在线发布会,显得有些星光熠熠;智能高清音质、内外多麦克噪声监测、数字主动环境降噪……这是这场发布会关于耳机的品质的众多特性描述,小小的耳机也越来越具备更多的科技属性。

 

不温不火好多年的耳机市场,在近两年成为消费电子厂商争抢的香饽饽。曾几何时,耳机品质话题,还仅仅属于极少数的发烧友专利,而今高清、智能、降噪……已经成为标配。你能想象么,一款一线的小小耳机内部平台芯片的算力,相当于当年 iPhone4 手机的主处理器! 刚刚开始的四月,一线品牌中关于耳机的发布会已经进行了几场。俨然,一场争宠耳朵的竞争,才刚刚开始。

 


音质之外,耳机性能大比拼之主动降噪

值得一提的是,无论是前面提到的万魔项圈蓝牙耳机 Pro 版,还是其年初发布的真无线(TWS)耳机,或者是任何一款最新旗舰无线耳机产品,都将主动降噪功能特性作为关键的产品亮点,从双麦降噪到四麦降噪,主动降噪特性的极致比拼成为产品差异化的关键。

 

耳机降噪的方法有两种,主动降噪和被动降噪。被动式降噪耳机主要通过包围耳朵形成封闭空间,或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡外界噪声。由于噪声没有经过降噪电路芯片处理,一般只能阻隔高频噪声,对低频噪声降噪效果不明显。

 

降低噪音通常所采用的三种降噪措施,即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪,都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声,人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是:所有听到的声音都是声波,都有一定的频谱构成。如果可以找到一个声波,其频谱与所要消除的噪声幅值相等,相位刚好相反(相差 180°),两者叠加就可以将噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是:从噪声本身着手,用麦克风监听噪声,再设法通过电子线路产生一个反向声波并通过扬声器播放出来。由此看来,有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”。

 


就万魔的高清降噪圈铁蓝牙耳机 Pro 版而言,就搭载了四麦反馈主动降噪设计:采用前馈式+反馈式双麦克风监听噪声,左右共四颗高精度硅麦,前馈监听外界噪声,降噪频段宽;反馈监听耳内噪声,降噪深度大;前馈反馈结合的多麦降噪则能最大程度保证降噪宽度和深度(官方数据指出,该款耳机主动降噪深度可达近 35 dB)。有意思的是,无论这款高清降噪圈铁蓝牙耳机,还是年初的万魔真无线降噪耳机,其主动降噪解决方案,都使用了 ADI 的专用降噪芯片(ADAU17XX)。

 

主动降噪比拼之 ADI 方案解析

从产品方案所用的噪声处理电路的差异,主动降噪一般分为数字主动降噪和模拟主动降噪,两种降噪方式各有优劣。模拟主动降噪的电路需要运放、电阻和电容等大量分立元器件,所以 PCB 占用空间比较大,而数字主动降噪电路用到数字 IC,占用空间小。模拟主动降噪最大的优势是基本无延迟,数字电路在 DSP 上会产生一定延迟,因此其延迟特性的优劣是关键性能之一。此外,降噪效果的可调性也是两者之间的主要区别。模拟 ANC 的调节非常有限,只能通过调节增益 / 音量来改变降噪效果。数字 ANC 的灵活性比较大,不仅可以调节增益,还可以调节 EQ、降噪算法等,即使是已经出厂的耳机未来也可以通过更新固件来优化降噪效果。因此,多数降噪耳机都是采用数字主动降噪。

 


数字主动降噪最核心的 3 个部分:ADC/DSP/DAC,作为一直以来以高性能模拟技术和数字信号处理技术领先的 ADI 在 ADC、DAC 和 DSP 上,自然取得先发优势,精妙的处理好了 ANC 系统中最敏感的麦克风信号,保持了其在模拟领域一贯的精益求精作风。此外,DSP 的噪声信号处理通过进一步与头部降噪厂家的长期合作,也自然进化的实力不俗。ADI 的这款芯片在物理层和数据链路层,提供了足够优秀的性能基础,使得设计师们得以尽全力实现自己的设计,降噪效果确实非常优秀。

 

ADAU17XX 是 ADI 公司专用降噪系列解决方案,在前不久的 CES2020 上 ADI 即对可编程主动降噪芯片 ADAU1787 和 ADAU1788 的主动降噪功能做出了全面的演示,该芯片具有较低的输入输出延迟和运行功率。

 


上图是 ADI ADAU1787 的主动降噪 SOC 方案,该芯片整合了两个数字信号处理器 (DSP)——有着高达 768kHz 的采样速率的可编程 FastDSP 音频处理器,支持双二阶滤波器、限制器、音量控制、混频;可使用 SigmaStudio 进行可视化编程,性能高达 50MIPS 的 28 位 SigmaDSP 音频处理内核。从模拟输入到 DSP 内核再到模拟输出的路径已针对低延迟进行优化,适用于噪声消除耳机。通过加入少量无源组件,ADAU1787 提供了完整的耳机解决方案。

 

结束语

千百年来,人们在与环境噪声作斗争的过程中都以被动的“防堵”隔音的方式来降噪,而主动降噪是的开端是 32 年前发明家的偶然灵光一现。发明家奥马博世在 1988 年乘坐飞机的时候觉得太吵了,就想设计一个主动降噪的耳机。他在 1988 年成功地设计了第一副降噪耳机,并由此发家,成为现在大名鼎鼎的 Bose 耳机。今天,降噪的功能应用已经从头部品牌的高端产品普及到更广泛的头戴式和入耳式各种耳机中,以及汽车驾驶舱的风噪和路噪降噪,以及甚至家用消费电子产品(如豆浆机)都开始引入主动噪声消除功能,优秀的主动降噪正在成为越来越多的产品关键特色。


关键字:ANC  蓝牙耳机  数字IC  消费电子  ADI 编辑:什么鱼 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qrs/ic495632.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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