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產品快報
深度解析TWS耳機中的ANC和ENC到底是什么?
2020-07-24
     在上一期的文章中小編解析了TWS耳機的5大關鍵性能指標,其中的一項是關于降噪的,那這期小編請我們的資深算法工程師Alex Zhou來深度解析TWS耳機關于降噪的ANC和ENC它們到底是什么?它們的原理又是什么?


卓翼科技TWS耳機


     ANC是Active Noise Cancellation的縮寫,譯為主動降噪。眾所周知,聲波在空氣中的傳輸時會相互干涉。當兩個頻率和振動方向相同且步調一致的聲源發(fā)出的聲波相互疊加時就會產生干涉現(xiàn)象。如果兩個聲源的相位相反,兩個聲波疊加后幅度減小聲壓減弱。若兩個聲波的幅度相等,那么就會完全抵消。ANC正是利用了聲波相消干涉的現(xiàn)象,其工作原理為耳機根據(jù)采集到的噪聲生成一個與之頻率和幅度相等,但相位相反的聲波,并由揚聲器在耳道內播放。最終人耳聽到的即是環(huán)境噪聲和反相了的環(huán)境噪聲疊加的結果。因此,聽起來感覺噪聲變小了。ANC主要降低環(huán)境中的中低頻噪聲。從而使消費者即使是在嘈雜的環(huán)境中,不需要提高音量,依然可以欣賞音樂。



     TWS耳機ANC包括FF(前饋式)、FB(反饋式)和Hybrid(FF+FB,混合式)。前饋式耳機使用耳罩外的參考麥克風采集噪聲信號的主動噪聲控制系統(tǒng)。前饋式ANC的優(yōu)點是只接收耳罩外的噪聲,并不接收揚聲器發(fā)出的聲音,沒有構成閉環(huán)系統(tǒng),不會引起振蕩和嘯叫。缺點是噪聲經(jīng)過耳罩并在耳罩內多次反射,大小和相位發(fā)生了變化,同時需要控制器的濾波器長度較長,耗費計算資源。反饋式耳機使用耳罩內的誤差麥克風采集噪聲信號的主動噪聲控制系統(tǒng)。反饋式ANC對窄帶噪聲非常有效。但一般要求揚聲器和誤差麥克風的位置十分接近,否則容易引起系統(tǒng)振蕩或者嘯叫。混合式則是前饋式和混合式的結合。混合式有效地結合了前饋式和反饋式的優(yōu)點,降噪效果比單一的前饋式或者反饋式好。但系統(tǒng)的架構相對復雜,成本也會增加。



 

     ENC全稱是Environmental Noise Cancellation(環(huán)境降噪技術)。ENC包括單麥環(huán)境降噪和雙麥環(huán)境降噪。單麥環(huán)境降噪通常以環(huán)境噪聲為隨機平穩(wěn)加性噪聲、且與語音信號不相關為前提估計噪聲,然后進行濾波。因此,單麥環(huán)境降噪的效果比較差。雙麥環(huán)境降噪則是通過雙麥克風陣列,精準計算通話者說話的方位,在保護目標語音的同時,濾除環(huán)境中的各種干擾噪聲。其工作原理大致如下:在進行環(huán)境噪聲濾波模塊計算之前,先校正語音麥克風和參考麥克風的增益,以及兩個麥克風的時延。然后檢測語音麥克風采集到的數(shù)據(jù)是否為語音段。若為語音段(即上行通話),則根據(jù)參考麥克風采集到的環(huán)境噪聲和語音麥克風的語音數(shù)據(jù),預估環(huán)境噪聲,并計算相應的噪聲抑制參數(shù),最終由濾波器模塊濾出環(huán)境噪聲;反之,不進行環(huán)境噪聲濾除,上行通話輸出為靜音。ENC主要降低通話時非目標語音噪聲,確保通話清晰。



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