精品文檔-下載后可編輯主動(dòng)降噪耳機(jī)原理及系統(tǒng)-設(shè)計(jì)應(yīng)用降噪耳機(jī)是指利用某種方法達(dá)到降低噪音的一種耳機(jī)。目前降噪耳機(jī)有兩種分別為：主動(dòng)降噪耳機(jī)和被動(dòng)降噪耳機(jī)。

主動(dòng)降噪功能就是通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相等的反向聲波，將噪音中和，從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果。被動(dòng)式降噪耳機(jī)主要通過包圍耳朵形成封閉空間，或者采用硅膠耳塞等隔音材料來阻擋外界噪聲。

主動(dòng)降噪耳機(jī)原理

降噪耳機(jī)，采用主動(dòng)噪音控制，不同于一般耳機(jī)的被動(dòng)隔音。其原理為：

1.先由安置于耳機(jī)內(nèi)的訊號(hào)麥克風(fēng)偵測(cè)耳朵能聽到的環(huán)境中低頻噪音（100～1000Hz）

2.再將噪聲訊號(hào)傳至控制電路，控制電路進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算

3.通過Hi-Fi揚(yáng)聲器播放與噪音相位相反、振幅相同的聲波來抵消噪聲

4.疊加后噪聲消失聽不見了

主動(dòng)降噪耳機(jī)價(jià)格昂貴，但是一般效果，佩戴舒適。但是需要獨(dú)立電池供電，大多數(shù)被動(dòng)降噪耳機(jī)可以不耗電使用（也不主動(dòng)降噪）。

主動(dòng)降噪系統(tǒng)

主動(dòng)降噪系統(tǒng)分為開環(huán)路系統(tǒng)、閉環(huán)路系統(tǒng)和自適應(yīng)系統(tǒng)。

開環(huán)路系統(tǒng)：

外置傳感器的開環(huán)路主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)

主動(dòng)降噪系統(tǒng)通過一只傳聲器采集噪聲并產(chǎn)生抗噪信號(hào)。在一個(gè)開環(huán)路系統(tǒng)中，如圖所示，傳聲器放置于耳罩的外部，其拾取的聲音信號(hào)經(jīng)反相放大器輸出得到抗噪信號(hào)，而后與所需的音頻信號(hào)混合，終在耳機(jī)換能器中重放嘲。抗噪信號(hào)能夠衰減外界噪聲，使原始聲音更便于理解。通常，開環(huán)主動(dòng)降噪系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)噪聲衰減10-15dB，這在為人士及普通消費(fèi)者設(shè)計(jì)的不同種類的降噪耳機(jī)中可以普遍發(fā)現(xiàn)。可是，這種設(shè)計(jì)對(duì)于那些想要獨(dú)自調(diào)整抗噪信號(hào)大小以滿足聽音效果的人們來說并不適用。

開環(huán)路系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就是簡(jiǎn)單，但與其他類型的降噪耳機(jī)比，可能并不是令人滿意的。由于傳聲器放置于耳罩外，實(shí)際采集到的噪聲和耳罩內(nèi)聽到的噪聲并不完全一樣。事實(shí)上，經(jīng)過耳罩再加上其內(nèi)部的反射作用，聲音已發(fā)生了改變。因此，在很多情況下，抗噪信號(hào)可以在耳機(jī)內(nèi)生成。

閉環(huán)路系統(tǒng)：

內(nèi)置傳感器的閉環(huán)路主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)

如果傳聲器放置于耳罩內(nèi)換能器的前方，系統(tǒng)可能生成一個(gè)更加的抗噪信號(hào)，如圖所示。此時(shí)，傳聲器拾取到的聲音既包括耳機(jī)換能器發(fā)出的聲音，又包括耳罩內(nèi)產(chǎn)生的噪聲，這個(gè)信號(hào)作為糾錯(cuò)信號(hào)反饋給所需的聲音信號(hào)，因此被稱為“閉環(huán)路系統(tǒng)”。閉路系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)是通過反饋方式來達(dá)到降噪的目的。

控制論中，噪聲（比如放大器的失真）被看作是一種非線性的變化，可以通過在系統(tǒng)中引入校正信號(hào)來減輕或消除這種失真。圖中所示的是一個(gè)閉環(huán)路主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)。傳聲器置于耳罩內(nèi)部，拾取到的是所需的聲音和噪聲的混合聲。首先，這個(gè)系統(tǒng)將所需信號(hào)從混合信號(hào)中分離出來并對(duì)剩下的噪聲信號(hào)進(jìn)行反相。然后，對(duì)反相的噪聲信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，以便抵消閉環(huán)系統(tǒng)中的噪聲。輸出級(jí)將抗噪信號(hào)和所需信號(hào)重新合成，終在耳機(jī)換能器中實(shí)現(xiàn)重放。由于這是一個(gè)反饋的過程，所以在某些情況下，閉環(huán)系統(tǒng)可能會(huì)不穩(wěn)定。

自適應(yīng)系統(tǒng)：

自適應(yīng)主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)

上面提到的開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)都是采用模擬濾波器來產(chǎn)生抗噪信號(hào)，而數(shù)字濾波器的功能更為強(qiáng)大，設(shè)置也更為簡(jiǎn)單。用數(shù)字濾波器來消除噪聲的方法叫做自適應(yīng)濾波法，它可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)糾正相位錯(cuò)誤和幅度錯(cuò)誤。

上圖是使用自適應(yīng)主動(dòng)降噪耳機(jī)系統(tǒng)的原理圖。在頭戴耳機(jī)的頂部放置一只傳聲器拾取噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，自適應(yīng)濾波器利用當(dāng)前信號(hào)經(jīng)過耳機(jī)系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)移函數(shù)來預(yù)測(cè)耳罩內(nèi)的噪聲，然后將預(yù)測(cè)噪聲反相后與所需音頻信號(hào)進(jìn)行疊加，終傳送給耳機(jī)換能器。置于耳罩內(nèi)的傳聲器拾取實(shí)際的聲音并產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，使濾波器收斂于零以得到更加準(zhǔn)確的抗噪信號(hào)。

總結(jié)

主動(dòng)降噪技術(shù)發(fā)展了數(shù)十年，技術(shù)已經(jīng)不斷成熟，，正在逐步從高端應(yīng)用延伸到民用市場(chǎng)，所應(yīng)用的環(huán)境也是多種多樣。根本在于，和被動(dòng)降噪的材料學(xué)相比，主動(dòng)降噪的處理機(jī)制提升空間更大。但技術(shù)封鎖是令行業(yè)頭疼的問題，目前行業(yè)內(nèi)擁有主動(dòng)降噪技術(shù)的幾家公司均不會(huì)透露自己的技術(shù)，技術(shù)封鎖顯然對(duì)行業(yè)的發(fā)展不利。

但這并無法降噪的發(fā)展