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白云苍狗解析通透形式原理带你更好地了解ANC自动降噪耳机

发布时间:2021-08-01 06:50:57 来源:星空体育官方平台  

  ,其搭载的 ANC 自动降噪功用,将降噪耳机的概念遍及到了一般顾客中,再次引爆了商场。随后发布的中高端 TWS 耳机、头戴蓝牙耳机、颈挂蓝牙耳机均纷繁搭载这一功用。

  伴跟着 ANC 自动降噪功用一同被带入到人们视界的还有环境音增强形式——声透传,尽管在不同品牌的姓名都有所不同,但首要作用都是进入环境音增强形式后,能够在不摘取耳机的情况下,明晰的得悉周围环境声响。而且跟着技能的不断前进,现在还有许多产品支撑人声增强形式,能够完成只增强周围环境人声,按捺其他环境噪音的功用。

  据我爱音频网了解到,现在除苹果AirPods Pro外,华为三星小米OPPO等手机厂商,索尼BOSE漫步者1MORE小鸟声阔等音频厂商均已推出了降噪耳机产品,并支撑环境音增强形式。部分产品还推出了多场景降噪功用,能够经过自动或手动调理多种降噪形式,提高不同场景下的运用体会。

  跟着降噪耳机的快速遍及,厂商宣扬等原因,顾客关于自动降噪功用的原理都有了大致的了解,而关于环境音增强形式原理却简直一窍不通,本文便将聚集于声透传功用,协助顾客了解这一功用的根本原理。

  声透传(Transparency/Hear-through),在 Sony 系 ANC 耳机上被称为环境声形式,在 Apple 系 ANC 耳机上被称为通透形式。在现实生活中,无须摘下耳机,切换 ANC 形式至通透形式,即可倾听对方说话(尽管这样不太礼貌);或在通勤时,也可留意包含汽笛声、行车声在内的重要环境声,保证人身安全。

  跟着 Apple AirPods Pro 引爆 TWS 耳机商场,声透传功用以其便利性、运用场景广泛性,逐步遭到顾客认可,致使其他厂商在研制 ANC 耳机时,也不得不参加此项功用。但相较于 Apple 系的 ANC 耳机,其他厂商的通透形式在片面听感上总是不太实在。尽管业界的自动降噪规划已日趋老练,但声透传规划仍有前进的空间,是很多厂商鄙人一阶段别有用心追逐 Apple 的技能要点。

  声透传,以布设于耳机外的传声器(可复用前馈降噪所用传声器)拾取环境声,滤波后由耳机扬声器播映,此部分称为电子重放声,与耳机壳体被迫防护未阻隔的环境声(无妨简称为被迫传声)叠加,终究在人耳鼓膜处构成伪环境声。

  有源噪声控制所用滤波器称为控制器,均衡所用滤波器称为均衡器,因而,透传所用滤波器无妨称之为透传器。

  声透传的规划要点在于求解具有优异透传功能的透传器参数,衡量目标是伪环境声和真环境声在某种原则下差错最小。因为人耳对相位不灵敏,且因为佩带差异(不同佩带者耳道、耳廓存在不同,同一佩带者屡次佩带也或许不同),上式中等式右边的若干传函也不免呈现出差异,在高频尤甚,因而拟合一般仅考虑 2kHz 以下的呼应。

  值得一提的是,中高频的电子重放声比较于低频的被迫传声信号存在相关性,且有推迟。而当两信号类似,且有固定推迟,且声压级相差不大时,会构成梳状滤波效应如图 2,带来可听的音色差异。

  因而透传途径总推迟(由抗混叠、重构滤波、AD/DA 阻塞、电子透传器引进)有必要被控制在必定量级以下,不然将在听感上带来可听的音色差异。且因为佩带者判别方向性,须运用到低频声的双耳能量差(ILD)和时延差(ITD)。因而若时延没处理好,以及双耳声重放增益不一致,也会损坏原有的空间头绪,影响佩带者的空间感知才能。

  本文选取了 Apple 的 AirPods Pro,AirPods Max 以及 Sony 的 WH1000XM3 三只耳机来研讨通透形式,试验在一般房间进行。噪声扬声器播映粉噪,与人工头相隔 1m 左右。曲线为三次丈量均值,并运用 Matlab 的 smoothSpectrum 函数进行了两个倍频程的曲线滑润。

  上图中:黑色实线为噪声源扬声器播映粉噪时,人工头鼓膜处的传声器拾取信号的功率谱;黑色点划线展现了 Apple AirPods Pro,Apple AirPods Max 和 Sony WH1000XM3 通透形式下,人工头鼓膜处的传声器拾取信号的功率谱。

  上图右子图中,红线、蓝线点划线、绿色虚线别离为 Apple AirPods Pro,Apple AirPods Max 和 Sony WH1000XM3 通透形式拂晓的伪环境声,比较于真环境声的传输差错。由图可见,在 2kHz 以下,苹果的自动耳塞和自动耳罩传输差错根本小于 3dB,功能非常优异,但索尼存在较大差错,实践佩带感也不太实在。

  当你一起具有了 AirPods Pro 和 AirPods Max 之后,你能够用它干各种古怪而风趣的工作,比方一起佩带构成所谓的 AirPods Pro Max,原先耳塞或耳罩的单重透传也就变成了两层透传。

  上图中上部两子图中:黑色实线为噪声源扬声器播映粉噪时,人工头鼓膜处的传声器拾取信号的功率谱;黑色点划线展现了耳塞为 Apple AirPods Pro,耳罩别离为 Apple AirPods Max 和 Sony WH1000XM3 时,耳罩和耳塞都敞开通透形式下,人工头鼓膜处的传声器拾取信号的功率谱。

  上图中下部两子图中:红线为 Apple AirPods Pro 通透形式传输差错;蓝线为 Apple AirPods Max 或 Sony WH1000XM3 通透形式的传输差错;绿线为两层透传时的传输差错(封号代表一起佩带);绿色虚线为单重透传的传输差错的叠加(加号代表叠加,虚线代表并非实在测得)。

  由图可见,在 3kHz 以下的频段,两层透传的传输差错根本是单重透传传输差错的叠加。但在其上的高频,呈现出较大差异。剖析原因如下:

  耳罩透传器本来规划的传输结尾在鼓膜,两层透传时其实只传到了耳塞的前馈传声器处,便由耳塞接过透传的 接力棒 ,持续向耳道内传输。对耳罩而言,耳罩的扬声器至耳道口和至鼓膜的传函,在 3kHz 以下应无较大别离,在 3kHz 以上则因为高频声在耳道传递过程中产生较大改变,终究呈现出较大不同,致使两层透传不再是单重透传传输差错的叠加。

  AirPods Max 左耳罩有三处开孔,共有四枚传声器,左前开孔较大,有两枚传声器。右耳罩有三处开孔,共有三枚传声器。佩带并调至通透形式,手指划过各个孔位,可听到摩擦音。这说明至少有六枚传声器被用于透传形式。若估测左右用于透传形式的传声器数量相同,则单侧有三枚传声器被用于透传形式。

  学术上理论推导最优透传公式,是针对单麦透传的,那多麦最优透传是什么呢?我的猜测是,在指向性较强的声场景下,多麦是否能够做 DOA 估量,然后挑选该方向人丁下,预先规划好的最优透传器,以求该方向的声响最明晰地透入进来?但此计划在研制之初就别有用心探明:

  (1)从客观谱差错、片面听感两方面下手,评价多方向人丁透传,比较于单人丁透传,是否具有功能提高。如无提高或不足以感知,则预研含义不大。若有显着提高,随空间网格选点数上升,感知功能存在鸿沟。鸿沟之外再添加网格选点数量,则存在边际效应递减现象。因而,要在网格选点数和功能感知之间做权衡。

  (2)如何做依赖于设备(device-specific)的多麦 DOA 估量,其估量精度、呼应时刻、追寻速度、鲁棒性,是否满意实践落地运用时的各项目标要求。

  (3)空间网格点选取方位及数量(人类对水平正前方定位精度最高,对两边定位精度较低,因而适宜空间网格选点或许并不是均匀分布的)。

  此外,我曾佩带着 Apple AirPods Max 并调至通透形式骑车,根本听不到风噪声,体现比 Sony WH1000XM3 要好。估测多麦计划关于消除风噪也有增益。



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