大家都體驗(yàn)過AirPods Pro等旗艦TWS耳機(jī)超強(qiáng)的降噪能力嗎？大家有了解過背后的技術(shù)原理嗎？接下來小編就給大家介紹一下主動(dòng)降噪（ANC，Active Noise Control）的技術(shù)原理吧。
通常情況下，消除或降低噪聲有三種措施：在聲源處降噪、在傳播過程中降噪、在人耳處降噪。但這幾種方式都屬于被動(dòng)降噪，在實(shí)際使用過程中低頻降噪效果往往較差，因此主動(dòng)降噪（有源消聲）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
主動(dòng)降噪原理
在于通過麥克風(fēng)收集噪音的波型特點(diǎn)，然后通過內(nèi)置的處理芯片計(jì)算出反相的波，再通過高還原度揚(yáng)聲器相抵消，從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果。所以主動(dòng)降噪耳機(jī)必備的設(shè)備有拾音器、處理芯片、揚(yáng)聲器，這一過程中，每一個(gè)元器件都要保證高質(zhì)量才能達(dá)到最終的降噪效果。
圖1 主動(dòng)降噪原理
主動(dòng)降噪根據(jù)控制結(jié)構(gòu)分類可以分為前饋式、反饋式和復(fù)合式三種。
前饋式主動(dòng)降噪
前饋式主動(dòng)降噪系統(tǒng)又稱為開環(huán)式噪聲控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。參考MIC通過拾取聲音和噪聲的疊加信號(hào)送入前饋式控制器進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器產(chǎn)生次級(jí)聲場(chǎng)，進(jìn)而和實(shí)際通過物理途徑中傳來的原始聲波信號(hào)相疊加。誤差傳聲器檢測(cè)初級(jí)聲場(chǎng)和次級(jí)聲場(chǎng)的疊加所形成的誤差信號(hào)，送到控制器中，控制器根據(jù)特定的算法調(diào)整次級(jí)聲源信號(hào)的強(qiáng)度。
圖2 前饋式主動(dòng)降噪典型結(jié)構(gòu)
前饋式有源噪聲控制的優(yōu)點(diǎn)是外面的麥克風(fēng)接收的是純?cè)肼暎⒉唤邮绽劝l(fā)出的聲音，所以系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)，不會(huì)引起任何的閉環(huán)振蕩和嘯叫，因此可以獨(dú)立地調(diào)試電路，使降噪的效果達(dá)到最佳。但噪聲經(jīng)過揚(yáng)聲器并在揚(yáng)聲器內(nèi)多次反射，其大小和相位已發(fā)生變化，外面的麥克風(fēng)采集到的噪聲與揚(yáng)聲器內(nèi)的噪聲將有很大的不同，且外部噪聲的方向性很強(qiáng)，難以使用同一電路滿足來自不同方向的噪聲的降噪要求，這些都是在前饋式有源降噪耳機(jī)的設(shè)計(jì)中需要克服的問題。
反饋式主動(dòng)降噪
反饋式主動(dòng)降噪系統(tǒng)又稱為閉環(huán)式噪聲控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖3所示。將采集麥克風(fēng)置于耳機(jī)內(nèi)側(cè)，無參考輸入信號(hào)，僅通過誤差麥克風(fēng)獲取殘余噪聲，并送入反饋控制器，從而調(diào)整次級(jí)聲源。單反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性難保證。
圖3 反饋式主動(dòng)降噪典型結(jié)構(gòu)
復(fù)合式主動(dòng)降噪
復(fù)合式主動(dòng)降噪耳機(jī)是同時(shí)采用了前饋式主動(dòng)降系統(tǒng)和反饋式主動(dòng)降噪系統(tǒng)，兩者結(jié)合使用，可以增強(qiáng)有源噪聲控制系統(tǒng)的靈活性，從而比使用單一結(jié)構(gòu)獲得更好的降噪效果，但缺點(diǎn)是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、成本也比較高。
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