主動降噪係統的原理及設計要點有哪些
發布時間:2024-05-12 責任編輯:lina
【導讀】快節奏已經是每個人生活的常態,開放式的辦公環境、上下班通勤路上、出差旅途中……我(wo)們(men)無(wu)時(shi)無(wu)刻(ke)不(bu)被(bei)噪(zao)音(yin)汙(wu)染(ran)影(ying)響(xiang)著(zhe)。於(yu)是(shi)乎(hu)隨(sui)著(zhe)科(ke)技(ji)的(de)發(fa)展(zhan),耳(er)機(ji)這(zhe)個(ge)看(kan)著(zhe)很(hen)普(pu)通(tong)的(de)設(she)備(bei),已(yi)經(jing)從(cong)最(zui)開(kai)始(shi)滿(man)足(zu)能(neng)聽(ting)的(de)需(xu)求(qiu),到(dao)現(xian)在(zai)降(jiang)噪(zao)成(cheng)為(wei)許(xu)多(duo)上(shang)班(ban)族(zu)的(de)剛(gang)需(xu)。我(wo)們(men)想(xiang)要(yao)有(you)一(yi)款(kuan)耳(er)機(ji),幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)逃(tao)離(li)噪(zao)聲(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao),尋(xun)求(qiu)自(zi)己(ji)的(de)獨(du)立(li)空(kong)間(jian),尋(xun)求(qiu)聆(ling)聽(ting)的(de)音(yin)樂(le)更(geng)加(jia)純(chun)粹(cui),但(dan)你(ni)真(zhen)的(de)了(le)解(jie)“降噪”麼?經常聽到的主動降噪耳機,工作原理又是什麼呢?
快節奏已經是每個人生活的常態,開放式的辦公環境、上下班通勤路上、出差旅途中……我(wo)們(men)無(wu)時(shi)無(wu)刻(ke)不(bu)被(bei)噪(zao)音(yin)汙(wu)染(ran)影(ying)響(xiang)著(zhe)。於(yu)是(shi)乎(hu)隨(sui)著(zhe)科(ke)技(ji)的(de)發(fa)展(zhan),耳(er)機(ji)這(zhe)個(ge)看(kan)著(zhe)很(hen)普(pu)通(tong)的(de)設(she)備(bei),已(yi)經(jing)從(cong)最(zui)開(kai)始(shi)滿(man)足(zu)能(neng)聽(ting)的(de)需(xu)求(qiu),到(dao)現(xian)在(zai)降(jiang)噪(zao)成(cheng)為(wei)許(xu)多(duo)上(shang)班(ban)族(zu)的(de)剛(gang)需(xu)。我(wo)們(men)想(xiang)要(yao)有(you)一(yi)款(kuan)耳(er)機(ji),幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)逃(tao)離(li)噪(zao)聲(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao),尋(xun)求(qiu)自(zi)己(ji)的(de)獨(du)立(li)空(kong)間(jian),尋(xun)求(qiu)聆(ling)聽(ting)的(de)音(yin)樂(le)更(geng)加(jia)純(chun)粹(cui),但(dan)你(ni)真(zhen)的(de)了(le)解(jie)“降噪”麼?經常聽到的主動降噪耳機,工作原理又是什麼呢?
其實,降噪這個概念並不是耳機廠商先提出的。早在1933年,一個叫PaulLueg的德國人,就提出了主動降噪技術的理論原理,並申請了專利:通過使用揚聲器和麥克風,使聲波受到相反聲波的影響,來消除噪音。
我wo們men知zhi道dao聲sheng音yin是shi一yi種zhong波bo,簡jian單dan來lai說shuo就jiu是shi,當dang兩liang列lie相xiang反fan方fang向xiang傳chuan遞di的de波bo相xiang遇yu時shi,在zai一yi列lie波bo的de波bo峰feng與yu另ling一yi列lie波bo的de波bo穀gu交jiao彙hui處chu,兩liang者zhe將jiang會hui相xiang互hu抵di消xiao。於yu是shi,兩liang個ge聲sheng音yin的de疊die加jia在zai理li論lun上shang可ke以yi形xing成cheng無wu聲sheng。這zhe就jiu好hao比bi俄e羅luo斯si方fang塊kuai一yi樣yang,一yi個ge凹ao型xing噪zao音yin,耳er機ji就jiu發fa出chu一yi個ge對dui稱cheng的de凸tu型xing,兩liang者zhe疊die加jia起qi來lai便bian可ke消xiao除chu。這zhe個ge理li念nian奠dian定ding了le降jiang噪zao耳er機ji的de基ji礎chu發fa展zhan方fang向xiang,並bing影ying響xiang至zhi今jin。
了le解jie完wan降jiang噪zao耳er機ji的de起qi源yuan後hou,我wo們men再zai來lai具ju體ti了le解jie一yi下xia降jiang噪zao的de原yuan理li。降jiang噪zao耳er機ji從cong降jiang噪zao的de實shi現xian方fang式shi上shang分fen為wei主zhu動dong降jiang噪zao和he被bei動dong降jiang噪zao兩liang種zhong,而er我wo們men說shuo的de降jiang噪zao耳er機ji的de降jiang噪zao功gong能neng,多duo指zhi主zhu動dong降jiang噪zao。 yaoshuoqingchuzhudongjiangzao,womenxianlailejieshenmeshibeidongjiangzao。beidongjiangzaoerjichengbenjiaodi,shizuirongyishixiandeyizhongjiangzaojishu,keyixiangxiangchengzaicaozadehuanjingzhong,yongshuangshouwuzhuerduodexingwei,zhejiuleisibeidongjiangzao。qiyuanlishishiyongbeidongqijianwulitexinglaiqidaojiangzaogeyinxiaoguo,ruguijiaoermao、頭戴皮套等。這個方法很簡單粗暴,難點是在於選取吸引好的聲學材料來製造耳罩、耳塞,以及減少漏音。所以被動降噪一般隻能減少15-25分貝的中高頻噪音,而低頻噪音依然會通過縫隙進入耳朵,產生聲音共振。

而主動降噪的過程大致是這樣的,首先環境噪聲被降噪麥克風采集到,再通過主動降噪芯片處理後,生成一反向180°相位的聲波,通過耳機揚聲器傳播到人耳道,與噪聲產生相位差180°,抵消掉人耳本應聽到的環境噪聲,從而達到降噪的目的。根據主動降噪耳機的工作原理及設計結構,可將其細分為前饋主動降、反饋主動降噪和混合主動降噪三種,而不論哪種都包含了一個傳聲器以及次級聲源。

傳chuan聲sheng器qi負fu責ze收shou集ji噪zao音yin,部bu分fen複fu合he式shi的de主zhu動dong降jiang噪zao耳er機ji還hai會hui有you兩liang個ge傳chuan聲sheng器qi,一yi個ge用yong於yu收shou集ji外wai部bu噪zao音yin,被bei稱cheng為wei參can考kao傳chuan聲sheng器qi,另ling外wai一yi個ge用yong於yu收shou集ji內nei部bu噪zao音yin,被bei稱cheng為wei誤wu差cha傳chuan聲sheng器qi。次ci級ji聲sheng源yuan主zhu要yao是shi指zhi各ge種zhong類lei型xing的de揚yang聲sheng器qi,它ta主zhu要yao是shi將jiang電dian能neng轉zhuan化hua為wei聲sheng音yin並bing且qie能neng夠gou將jiang聲sheng能neng輻fu射she岀岀去qu。
對於前饋式,其噪聲采集傳聲器比次級聲源揚聲器更靠近於噪聲源。這種控製結構的信號處理過程為:外置傳聲器拾取參考噪聲信號,然後送入DSP內部進行自適應處理,自適應處理生成的反相噪聲經次級聲源發出;而對於反饋式,其噪聲采集傳聲器比次級聲源揚聲器更靠近於人耳。這種控製結構的信號處理過程為:內置傳聲器拾取進入耳機內部的原始噪聲和次級聲源發出的反相噪聲的混合噪聲信號,然後送入DSP內部進行自適應處理,自適應處理生成的反相噪聲再經次級聲源發出;而混合式則是前饋和反饋的一個疊加,該類控製係統結合了前饋和反饋的優點,其係統不可避免的會變得很複雜。


前饋式(左)和反饋式(右)ANC耳機結構圖 雖然主動式降噪的原理看似簡單,但是在實際生產過程中會麵臨一係列的問題,比如風噪的處理、降噪耳機的負壓效應、播放音樂時漏音被降噪MIC拾取、降噪算法的優化等問題,所以想要做好其實是很難的,這也是市麵上頂級主動式降噪耳機賣那麼貴的原因。
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