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《.有源降噪耳機(jī)技術(shù)及現(xiàn)狀 - 科研項(xiàng)目》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、10.有源降噪耳機(jī)技術(shù)及現(xiàn)狀-科研項(xiàng)目您當(dāng)前的位置:首頁 > 技術(shù)研究?。尽】蒲许?xiàng)目有源降噪耳機(jī)技術(shù)及現(xiàn)狀htt///1. 主動(dòng)降噪耳機(jī)技術(shù)原理 隨著電子產(chǎn)品消費(fèi)市場的不斷發(fā)展,日常生活中越來越多的人們使用耳機(jī)聆聽高質(zhì)量的音樂。然而,城市的噪聲污染越來越嚴(yán)重,在室外使用普通耳機(jī)耳塞,只能提高音量來蓋過噪聲,這樣一來不但不能享受美妙的音樂,對自己的聽力也有很大的影響,你也許很快就會(huì)感到聽覺疲勞。此時(shí),如果想靜靜地享受音樂世界,那么降噪耳機(jī)可能成為最佳選擇。在降噪耳機(jī)領(lǐng)域,被動(dòng)式噪音控制(Passi
2、ve?。危铮椋螅濉。茫铮睿簦颍铮?, PNC)及主動(dòng)式噪音控制(Active?。危铮椋螅濉。茫铮睿簦颍铮?, ANC)是目前最主要的兩種噪音消除方式。且一般的噪音消除方式也是采用被動(dòng)式降噪,例如市售的耳塞、耳罩…等。其原理是利用外部硬質(zhì)材料與內(nèi)部的填充材料,以隔離與吸收噪音的原理,阻當(dāng)外界的噪音進(jìn)入耳朵,尤其對高頻噪音的降噪效果更是明顯,這也是現(xiàn)在噪音抑制最常使用的方法。然而,這種降噪方式雖然實(shí)現(xiàn)容易,但對800Hz或更低頻率的低頻噪音而言,若要應(yīng)用這種被動(dòng)式減噪,需要負(fù)擔(dān)大量的設(shè)備成本以及材料重量,
3、此時(shí)被動(dòng)式降噪方式則失去了實(shí)際上的效益,并且被動(dòng)式降噪的方式,在抑制噪音的同時(shí),也會(huì)阻隔使用者談話的聲音,這也是被動(dòng)式的主要缺點(diǎn)之一?!《粒危迷硎鞘褂靡惶捉翟肟刂铺幚黼娐?,進(jìn)行適應(yīng)性運(yùn)算,來輸出與欲消除的噪音相位相反,頻率與能量相同的聲波,以達(dá)到消音的目的;與PNC不同的是,ANC是以波形的重疊原理為基礎(chǔ)。即由噪音與抑制聲波相結(jié)合,來造成破壞性的干涉而產(chǎn)生聲波能量相消的效果,若抑制波的波形與欲消音的聲波振幅、頻率相同,且反相時(shí),則會(huì)得到消音效果,如圖1所示?! 。ㄔ荚胍粜盘枺。ㄏ粜盘枺?/p>
4、消音后信號) 圖1 主動(dòng)消噪原理示意圖 耳機(jī)主動(dòng)降噪的基本概念并不復(fù)雜,但如何實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的降噪效果卻并不簡單,特別是濾波電路的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過程控制更加關(guān)鍵。當(dāng)前的耳機(jī)主動(dòng)降噪技術(shù)主要有前饋式和反饋式兩種方式。在前饋式系統(tǒng)(如圖2)中,采樣麥克風(fēng)位于耳機(jī)外部或耳機(jī)罩開口處,以直接采集耳機(jī)外部的噪音信號,經(jīng)過ANC處理電路后,從喇叭中播放出適當(dāng)幅度的反相噪聲,用以抵消進(jìn)入到耳罩內(nèi)的噪音,其最主要的特點(diǎn)是噪音的消除回路是開環(huán)的;而在反饋式系統(tǒng)(如圖3)中,麥克風(fēng)位于耳機(jī)內(nèi)部喇叭的前面或附近,麥克風(fēng)采集耳
5、罩內(nèi)部的噪音信號,再經(jīng)過ANC電路組成的閉環(huán)負(fù)反饋回路,推動(dòng)喇叭產(chǎn)生反向噪聲信號以抵消耳罩內(nèi)部的噪聲,由于反饋式主動(dòng)降噪系統(tǒng)的噪音檢測麥克風(fēng)在耳罩的內(nèi)部,通過閉環(huán)回路反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié),因此這種方式更加精確反饋耳朵附近的噪聲,降噪的效果也相對要比前饋式的更好,但結(jié)構(gòu)、電路及調(diào)試工作相對要復(fù)雜些。因此對體積要求高的小耳塞一般都采用前饋式系統(tǒng),對體積要求不是太高的耳罩式耳機(jī)則大多都是采用反饋式系統(tǒng)。圖2 耳機(jī)前饋式主動(dòng)降噪系統(tǒng)ih?lId11&id283[2016/3/782635]圖3 耳機(jī)反
6、饋式主動(dòng)降噪系統(tǒng)htt/// 從主動(dòng)降噪(ANC)電路的處理方式也有模擬和數(shù)字兩種處理方式,目前國內(nèi)外各廠家絕大部分都是采用模擬電路的方式來實(shí)現(xiàn)降噪處理,僅有很少一部分是采用數(shù)字處理技術(shù),如SONY的MDR-NC500D就是采用DSP實(shí)現(xiàn)ANC功能的耳機(jī)之一。采用模擬和數(shù)字方式進(jìn)行降噪處理有各自特點(diǎn),如下表1:采用模擬電路實(shí)現(xiàn)降噪采用數(shù)字DSP實(shí)現(xiàn)降噪電路簡單,成本較低電路復(fù)雜,成本較高功耗低,電池續(xù)航時(shí)間長功耗高,電池續(xù)航時(shí)間短響應(yīng)速度快,實(shí)時(shí)性好需要高速DSP才能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng),實(shí)時(shí)性較差功能
7、固定、單一,不可變功能靈活多樣,可以根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)整無法實(shí)現(xiàn)智能處理及降噪可以通過軟件實(shí)現(xiàn)智能處理及降噪表1 模擬與數(shù)字ANC對比 從上表可以看出,采用模擬電路實(shí)現(xiàn)降噪功能的方式是有較大的優(yōu)勢的,因此也是絕大部分廠家與產(chǎn)品普遍采用的方式。另外有源消噪耳機(jī)與傳統(tǒng)的耳機(jī)相比,具有獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢,由于采用有源方式,在耳機(jī)的音質(zhì)上可以采取靈活的電路補(bǔ)償?shù)姆绞綄Χ鷻C(jī)自身的缺陷進(jìn)行補(bǔ)償,在耳機(jī)設(shè)計(jì)中,由于耳機(jī)音腔體積小,喇叭單元等固有因素的制約,在音質(zhì)方面多少會(huì)有些先天的不足,比如在整個(gè)耳機(jī)的音響特性中由
8、于某種原因引起低頻部分不夠,要采取無源的方式改善這些特性是相對來說是比較困難的,但是在有源技術(shù)的幫助下就很容易實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償,我們只有通過特殊設(shè)計(jì),通過電子電路的補(bǔ)償,就很容易修正系統(tǒng)的音響特性曲線。在這個(gè)技術(shù)下,我們也很容易制作出一些滿足特殊應(yīng)用人群的不同口味的耳機(jī)產(chǎn)品?!∮性聪攵鷻C(jī)還可以通過對電路的改進(jìn),設(shè)計(jì)出一些特殊功能的應(yīng)用,這些應(yīng)用都是通過電子電路在有源工作方式下實(shí)現(xiàn)的,比如我們可以設(shè)計(jì)出帶有通話語音清晰功能的耳機(jī),這樣就可以不用摘除耳機(jī)也能非常清晰的聆聽別人的聲音了,也提供