从耳机到汽车 主动降噪技术应用日趋广泛

从耳机到汽车 主动降噪技术应用日趋广泛 字体： 小 中 大 分享到： 从耳机到汽车 主动降噪技术应用日趋广泛 2022-01-25 09:27:38 来源：中国电子报

随着TWS蓝牙耳机在过去几年中以指数级的增长速度迅速崛起，主动降噪(ANC)技术引起了人们的关注，其应用范围也日益广泛，从耳机等单点降噪到汽车、家庭等的降噪。空。例如，特斯拉最近在其新的Model S和Model X中加载了主动降低道路噪音的功能，但主动降噪技术，尤其是3D 空降噪在实际应用中仍有许多挑战，如克服道路噪音、风噪等干扰，改善消费者体验，提高市场接受度，这将是未来的重要发展方向。

单点空之间的应用领域逐渐扩大。

随着生活质量的提高，人们对安静的外部环境的需求越来越大。在国际卫生组织发布的一份世界听力报告中，听力障碍目前影响着全球15亿人，其中4.3亿人有轻度/中度/重度听力障碍。未来30年，这个数字很可能会增加1.5倍以上。

这也是具有主动降噪功能的TWS蓝牙耳机受到青睐的重要原因之一。具有主动降噪技术的音响设备，可以帮助人们避免外界干扰，提高听觉享受，减少噪音对听觉的伤害。IDC数据显示，2021年TWS无线耳机出货量将达到3.5亿，同比增长约50%。2021年主动降噪将成为主流规范。预计2024年TWS无线耳机市场规模将达到401.3亿美元。

主动降噪技术不仅限于耳机，已经开始拓展到汽车、家庭等新领域。特斯拉在其新款Model S和Model X中加载了主动降低道路噪音的功能，Molex汽车解决方案业务部副总裁兼总经理凯利·皮卡德(Kelly Picard)表示:“随着向电气化车辆的快速过渡，降低道路噪音将变得至关重要。”它涵盖了火车和飞机等公共交通领域，以及重型机械等非公路应用，同时也对降噪技术感兴趣。就汽车降噪市场而言，汽车行驶过程中的噪声源可以分为几大类，如发动机噪声、轮胎噪声、路面噪声、风噪声、空噪声等。复杂的路面噪音、风噪、汽车HVAC 空噪音、低频声音都会干扰驾驶，增加驾驶者的负担。主动降噪技术可以避免安装昂贵笨重的吸声材料，市场巨大空。

此外，室内也采用主动降噪技术。随着生活要求的不断提高，人们开始采用主动降噪来控制室内噪声，改善声环境，针对的是窗外的噪声源和家用电器。安盛科技CEO刘一帆表示，家电市场足够大，用户基数高，行业门槛相对较低。让消费者在购买家电的同时，也能买到新的降噪体验，是一个值得探索的方向。在家用电器领域，90%以上的噪声来自风和机械振动的噪声，可以有针对性地进行降噪产品开发。

但是到目前为止，市场上空之间降噪的应用还是比较有限的，最成熟的也只是在汽车上，而且主要集中在汽车的发动机层面。实际应用需要进一步探索。

真正的噪音或者风噪的干扰还是比较频繁的。

根据中科院声学研究所的资料，主动降噪的原理是通过发射与噪声同频同幅的声波来实现相位抵消。也就是说，与传统的阻断吸声降噪方式相比，主动降噪可以利用麦克风监听噪声声波，经过处理后再发出反向声波，使其在传播过程中相互干扰、相互抵消，进而中和噪声。

这个技术原理是德国物理学家保罗·吕格在1933年提出的。1989年，专业音响品牌BOSE首次量产相关功能的产品。第一批使用者是飞行员、机场地勤人员和其他长期暴露在噪音中的人。2000年，主动降噪逐渐进入民用市场。

就目前情况来看，虽然相关应用市场规模越来越大，但由于消费者的要求越来越高，主动降噪技术面临的挑战也越来越大。据ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源介绍，目前影响主动降噪实现的干扰项有很多，包括底噪、风噪、冲击爆破声、负压感、个人使用习惯、产品量产效率等等。

噪底可以理解为整个系统的综合噪声。噪声来源于声学设备的背景噪声，如芯片本身的电噪声、蓝牙发射的干扰、有线和无线设备的耦合等，有时在降噪和调试过程中噪声效应会被凸显和放大。如果这些情况处理不好，可能会导致噪底问题。当消费者在相对安静的场景下开启主动降噪功能时，有可能设备产生的噪声大于环境噪声，降噪变成了噪声增强。

噪音也是一个常见且困难的问题。当用户在室外开启主动降噪功能时，由于有风吹进来，系统会进行一定程度的处理。这些过程产生的噪声可能会被放大，但会变得更加刺耳。室外，风噪是很常见的场景，如果解决不好会极大影响用户体验。

主动降噪技术在空之间降噪的实际应用中，有时效果并不理想。有报道称，Model S在崎岖路面行驶时开启主动降噪功能，车厢内环境噪音会降低，但效果并不明显。

Molex Morse业务开发工程师Kurt Dekoski指出，车辆设计面临诸多挑战，每辆车都有不同的声学性能。因此，降噪系统必须具有足够的适应性，以校准单个车辆的声学变化。

并与传感编解码芯片一起发挥重要作用。

从主动降噪的产业链来看，最底层是负责信号输入输出的传感器，监测环境噪声。第二层是信号处理芯片，分析噪声曲线，对音频进行编解码。然后是语义理解和智能交互的企业。最上面的，是智能设备、数据应用等相关企业。在这个链条中，集成电路技术扮演着重要的角色。

库尔特·德科斯基(Kurt Dekoski)表示:“芯片技术在推动ANC技术的持续发展中发挥着重要作用。”例如，基于加速度计设计的道路降噪(RNC)传感器可以安装在汽车底盘上，用于监测环境噪声，从而获得更准确有效的数据，帮助消除有害的道路噪声、风噪声、汽车HVAC 空噪声和低频声音。“减少电子设备延迟的技术进步一直是关键。考虑到轮胎声音到达驾驶员耳朵需要0.009秒，因此能够将车轮附近传感器的数据传输到处理模块，计算出取消信号并在车内广播是非常重要的。”

在谈到如何解决噪底问题时，何源说:“我们需要从最底层，最根本的地方来解决噪底问题。在模拟技术方面，应该采用优秀的数模(ADC-DAC)器件来降低噪声。在数字技术方面，采用灵活的指令集来调整和优化音频路径，减少数字端的噪声。”一台高质量的ANC设备甚至要从系统层面入手，在布线板时要考虑避免器件之间的相互干扰。

风噪的问题也可以通过硬解码来解决，比如安装硬件级的检测模块。当感应到麦克风受到外界风的影响时，将立即启动动态检测和调整，以避免噪音。这种实现是硬件级的，可以保证实时性和低功耗。

总之，人们越来越重视更好的听觉体验，整个市场前景值得期待。但是整个行业尤其是空之间的降噪还处于起步阶段，实际应用中的一系列干扰问题需要从业者一点一点去解决。(记者陈炳新)

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