耳機(jī)的主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）耳機(jī)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚碾娮釉O(shè)備，上班族在通勤路上戴上耳機(jī)聽音樂看視頻已成為一種常態(tài)。使用耳機(jī)的時(shí)候，各種噪聲影響著大家的體驗(yàn)，所以很多廠商在耳機(jī)中加入了ANC、CVC功能。

ANC主動(dòng)降噪通過麥克風(fēng)收集外部的環(huán)境噪音，然后系統(tǒng)將其變換為一個(gè)反相的聲波加到喇叭端，最終人耳聽到的聲音是環(huán)境噪音+反相的環(huán)境噪音的疊加，這兩種噪音疊加從而實(shí)現(xiàn)感官上的噪音降低。

耳機(jī)的主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用

主動(dòng)降噪這個(gè)概念其實(shí)很早就有了，1933年德國(guó)物理學(xué)家Paul Lueg就提出了有源噪聲控制（主動(dòng)降噪）的概念，利用聲波相消性干涉原理降噪。早期帶有主動(dòng)降噪功能的耳機(jī)體積遠(yuǎn)沒有如今這么小，它需要使用很多分立的元器件來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪。

隨著耳機(jī)的不斷發(fā)展，從有線到無線，無線藍(lán)牙耳機(jī)如何實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪？各個(gè)廠商都做了不同的嘗試。比如華為推出的FreeBuds系列，蘋果的airpods Pro等等。目前市面的主流降噪耳機(jī)，有三種ANC降噪方案，前饋式、反饋式以及混合式降噪。這三種的技術(shù)原理都是一樣的，收集外界的噪音后通過DSP數(shù)位處理器處理這些收集的噪音。

利用前饋加反饋的混合降噪模式效果最好，但成本和技術(shù)難度也是最高的，畢竟復(fù)合式降噪技術(shù)結(jié)合了前饋與反饋的優(yōu)點(diǎn)。這些耳機(jī)能實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的降噪其中都離不開低延時(shí)、低功耗的Audio Codec信號(hào)鏈。

TWS系統(tǒng)主動(dòng)降噪分離方案與SOC方案對(duì)比TWS系統(tǒng)目前分為分離方案和SOC方案，分離方案主要是Audio Codec放在主芯片之外，所有和Audio Codec相關(guān)的器件都和Audio Codec一樣接在主芯片之外。SOC方案則將Audio Codec集成在藍(lán)牙主芯片內(nèi)部。

對(duì)ANC系統(tǒng)來說，最難的部分在于ANC開啟之后，會(huì)接收到各種各樣的噪聲。其中一部分來自藍(lán)牙的串?dāng)_，一部分噪聲由ADC采樣時(shí)引入，還有一部分來自DAC，而且由于DAC在ANC不開啟時(shí)也會(huì)工作，它產(chǎn)生的噪聲對(duì)音質(zhì)的影響很大。

在分離的方案中，因?yàn)锳udio Codec部分被分離了出來，天然就與藍(lán)牙部分形成了隔離，因?yàn)樗{(lán)牙串?dāng)_而產(chǎn)生的噪聲會(huì)比SOC方案低很多。而由ADC、DAC引入的底噪多少則完全取決于信號(hào)鏈上核心器件工藝與性能的高低。

在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)上，得益于SOC單芯片優(yōu)勢(shì)，在硬件設(shè)計(jì)上會(huì)更容易一些。分離方案是雙芯片配合，不可避免的會(huì)比SOC方案更復(fù)雜。另一方面，硬件設(shè)計(jì)必須要考慮到系統(tǒng)的功耗，分離方案將一部分任務(wù)轉(zhuǎn)移到了DSP里面，降低了藍(lán)牙和MCU上功耗，比較起來兩種方案各有千秋。軟件設(shè)計(jì)上同樣是見仁見智，SOC方案會(huì)固化很多軟件在內(nèi)部，很標(biāo)準(zhǔn)但可能獨(dú)特性不夠；分離方案可以單獨(dú)調(diào)整濾波器，可以根據(jù)不同要求定制軟件對(duì)于很多頭部TWS大廠來說更有吸引力。

ANC與高性能Audio Codec信號(hào)鏈器件ANC中高性能的ADC、DSP、DAC能在保障超低功耗的同時(shí)表現(xiàn)強(qiáng)大信號(hào)處理能力，給耳機(jī)帶來更豐富的功能選擇和聽覺體驗(yàn)。ADI的ANC Audio Codec家族在國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的音頻廠商的旗艦產(chǎn)品中有很多應(yīng)用。目前最新的ADAU1860集成3個(gè)ADC、1個(gè)DAC以及2個(gè)DSP。

（ADAU1860，ADI）

ADI這款新器件從模擬輸入至DSP內(nèi)核再到模擬輸出的路徑都經(jīng)過優(yōu)化，延遲低至5us。32位的HiFi-3z處理內(nèi)核主頻最高100MHz，可編程的低延時(shí)音頻處理引擎內(nèi)置雙二階濾波器、限幅器進(jìn)行混合降噪。

ADC和DAC器件一貫是ADI的優(yōu)勢(shì)，ADAU1860選用的24位的ADC和DAC延遲極低，且ADC的SNR高達(dá)106dB，DAC和HPAMP的組合SNR同樣高至110dB。整個(gè)器件在3.0mm×2.7mm的封裝內(nèi)功耗也不，非常適用于ANC，只需幾個(gè)無源組件，就是完整的ANC耳機(jī)解決方案。

小結(jié)高性能的ADC、DAC降低底噪干擾，高性能FDSP提升系統(tǒng)效率降低功耗、TDSP帶來更多算法和功能。底層數(shù)字技術(shù)的提升配合高性能器件為降噪耳機(jī)的降噪和噪聲過濾奠定了基礎(chǔ)，不僅消除了此前無法消除的噪聲，還能廣泛地自定義聲音，使其能夠?qū)崿F(xiàn)眾多功能和特性?！　?/p>