ANC 调试 -FF 降噪原理和调试

FF 降噪技术的原理

先简单说一下 FF 降噪设计的原理,我们知道,ANC 的基本原理是由喇叭产生一个大小相同,相位相反的信号,刚好抵消进入到耳机里面的噪音。
那么这个大小相同,相位相反的信号怎么设计出来的呢,先看下面图
ANC 调试 -FF 降噪原理和调试_第1张图片
A1 是进入到耳机的幅频特性,幅度单位为分贝,后面提到的其它幅度同样为分贝

φ1 是进入到耳机的相位特性

A2 是麦克风采集到的噪音幅频特性

φ2 是麦克风的相位特性

A3 降噪模块传递函数的幅频特性,就是我们要设计的部分

φ3 降噪模块传递函数的幅频特性

A4 由喇叭到人耳朵的幅频特性,这部分包括喇叭特性,腔体设计,泄漏量等因素

φ4 由喇叭到耳朵的相位特性

A5 麦克到喇叭的幅频特性

φ5 麦克到喇叭的相位特性

来看一下这 5 个值

A1 就是我们能听到的杂音,要消灭的噪音的大小,φ1就是听到的噪音的相位,也就是说我们要做的事情就是产生一个跟 A1 大小一致,跟 φ1 相反的信号。

A5是麦克风采集到的信号进过一些列处理后输出的信号大小,φ5 是它的相位。
那么就是说我们要设计的是
A1 = A5

φ1 = φ5+180°

这样,就是一个大小相等,相位相反的信号了,噪音被消灭了。

A5=A2+A3+A4
φ5=φ2+φ3+φ4

A1 A2 A4 和 φ1 φ2 φ4都是可以测试出来的,A3 和 φ3 就是我们要设计的,也就是说我们要设计一个电路,使得

A3=A1-A2-A4

φ3=φ1-φ2-φ4+180°

这就是设计 FF 降噪的基本原理,至于使用 模拟降噪还是数字降噪,其区别是在于如何实现 A3 和 φ3 的设计。

FF 降噪测试与调试

前面分析了 FF降噪的技术原理,我们要设计 FF 降噪,实际上就是设计 A3 和 φ3 。

我们提到过 A1 A2 A4 和φ1 φ2 φ4 都是能测试出来的,下面看一下怎么测试
ANC 调试 -FF 降噪原理和调试_第2张图片
路径一,由外部音箱播放音源,由 FF 麦克风获取信号,这样,我们就可以得到 A2 和φ2的数据

路径二,由外部音箱播放音源,由仿真耳获取数据。我们就可以获取 A1 和 φ1 的数据

路劲三,由耳机喇叭播放音源,由仿真耳获取数据。我们就可以获取 A4 和 φ4 的数据

获取到相应数据后,我们就可以算出我们需要调试的目标幅值特性和相位特性,就可以设计出相应目标曲线

模拟降噪通过仿真软件,设计出相应滤波器,然后进行电路搭建。
数字降噪合计相应的数字滤波器,下载参数到 DSP 里面,最终实现降噪。

FF 降噪就这样可以实现了。

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