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跟着社会进步、城市化快速开展，咱们的生活环境也在逐步变得复杂，所接触到的噪音污染也越来越大了。尽管咱们运用的耳机产品越来越高级，但在室外运用一般耳机耳塞只能通过进步音量来盖过噪声，这样就不可避免地对咱们的听力形成必定的损害。针对这个问题，运用降噪耳机是比较好的挑选，能够让顾客在飞机、火车、地铁等噪音比较大的环境中，较好地维护听力，一起也能安静地享用音乐带来的趣味。
ANC自动降噪基本原理是通过Ref Mic（reference microphone）收集环境噪音噪声，通过降噪体系电路发生降噪MIC接纳的外界环境噪音持平的反相信号，将噪声抵消（如图1所示）。
ANC自动降噪耳机的优点在于低频噪声的操控作用显著，减轻噪音对人体健康的影响。一般情况下，ANC自动降噪的有用频率在50Hz—2KHz之间。关于超越2KHz的噪音，降噪耳机能够通过耳机的结构规划与资料的挑选，交融被迫降噪的办法、耳机入耳式结构规划与耳帽选用隔音资料等，也能够起到很好的降噪作用。自动降噪只需专心于消除低频噪音，与被迫降噪相得益彰。
ANC自动降噪耳机现在有模仿和数字两种干流计划，但在大规模出产时，模仿降噪计划需求调整外围的RC阻容器材作为滤波器反应端的参数，而RC器材的精度导致终究耳机的降噪能力差异极大，且不良率很高。关于这个问题，技能型授权分销商Excelpoint世健公司的技能支撑部副经理Jack Yao向咱们介绍了ADI 数字自动降噪计划。他表明，面对消费级ANC耳机面对一致性、功耗、音质三重应战，该计划都能够一起处理。
如图2所示ADAU1777结构结构图， ADAU1777具有快速高精度（高达768 kHz）采样处理途径，5μs analog-to-analog推迟，确保了DSP处理滤波器速度和精度；4个ADC模仿输入，可装备为麦克风或线路输入；一起，两路数字麦克风输入可作为选通输入。根据以上功能，ADAU1777已在国内外各大耳机ODM厂商都有老练产品的使用和量产。
Jack还向咱们介绍了ADI发布了新一代DSP产品 ADAU1787。这款产品针对自动降噪耳机的使用又做了进一步的功能优化和提高。
如图3所示 ADAU1787结构图，ADAU1787具有共同的双核规划，FastDSP 核做自动降噪滤波器处理，一起SigmaDSP核做EQ后处理，对降噪处理后丢失的音乐中低频部分做补偿。
由于混合（hybrid）自动降噪处理计划需求四个自动降噪麦克风：其间两个用于前馈回路，两个用于反应回路，再加上line in通道至少需求6个输入通道，ADAU1787供给4路ADC输入接口和4路数字麦克风输入，且这些输进口是并行输入，所以ADAU1787能够完成单芯片使用于混合（hybrid）降噪耳机。一起，ADAU1787还能供给2.3*2.8 mm的更小BGA封装，在1.8V供电功耗仅约为6-7mW，能够使用在功耗和芯片体积要求更苛刻的TWS耳机。
自动降噪（ANC）耳机规划和调试
怎么规划一款高功能自动降噪（ANC）耳机呢？Jack进一步介绍了自动降噪（ANC）耳机规划和调试过程。
首要需求进行的是Matlab仿真模型建立，如图4是ANC体系结构：
总共三层，用虚线分隔：最上面一层primary path是从Ref Mic到Error Mic的声学通道，呼应函数用P(Z)来表明；中心一层是模仿通道，其间secondary path是adaptive filter输出到回来残差的通路，包含DAC、reconstruction filter、power amplifier、speaker播映、再收集、pre-amplifier、anti-aliasing filter、ADC；最下面一层是数字通路，其间adaptive filter不断调整滤波器权系数来减少残差，直到收敛。最常用的计划是用FIR滤波器结合LMS算法来完成自适应滤波器。简化图4，能够得到图5。
这儿adaptive filter输出后通过S(z)和desire output比较后，或许会引起instability。一种有用的办法是FXLMS（Filtered-X LMS），也就让x(n)通过Sˆ(z)S^(z)再输入给LMS 模块, 使adaptive filter能够正常收敛。也就是说，自适应滤波器的权系数是由耳机的primary path和secondary path决议的。耳机的primary path和secondary path相对安稳，所以adaptive filter的权系数也相对安稳。用变步长LMS的adaptive filter，得仿真成果如图6，在0到2KHz范围内（图6）。
接着第二步，就需求一些设备对耳机的声学特性做检测，可选用的音频设备有Audio Precision、Soundcheck等。人耳模仿设备也是重要的一部分，如来自Head Acoustics、GRAS的IEC711。
人耳模仿设备可在量测耳机特性时，用于模仿人耳呼应。这些人工耳集成了高度准确的麦克风，能丈量到人戴耳机时实在听到的声响。别的还需求一个扬声器，用于丈量耳机的被迫衰减特性。耳机腔体声学目标的测验是ANC滤波器仿真规划非常重要的环节。
最终，需求在ADI Sigmastudio 图形化东西对Matlab仿真系数做相应滤波器参数的代入和调整（图7），而这部分调试需求和耳机声学曲线测验做重复验证。
总的来说，ANC降噪耳机市场潜力很大，而选用数字芯片来完成ANC降噪处理的耳机是未来开展方向，但从研制到量产这条路上还有许多应战,包含了研制阶段的ID规划、传递函数丈量、ANC滤波器仿真和调试，量产阶段的来料查验操控、制品产线自动增益调整体系等。现在，世健与有经历的IDH合作支撑客户，能够缩短客户产品的研制周期。
如图8是IDH用ADAU1787在一款头戴式ANC耳机测验曲线。
最深降噪-40DB,在50-2khz均匀-30DB以上降噪深度。
补白：文中关于Matlab仿真模型算法参阅： Kuo S M, Morgan D. Active Noise Control Systems: Algorithms and DSP Implementations[M]. John Wiley & Sons, Inc. 1996.
