主動降噪
編輯主動降噪 (ANC),也稱為噪聲消除 (NC) 或主動降噪 (ANR),是一種通過添加專門設計用于抵消xxx種聲音的第二種聲音來減少不需要的聲音的方法。
說明
編輯聲音是一種壓力波,由交替的壓縮和稀疏周期組成。 降噪揚聲器發出與原始聲音振幅相同但相位相反(也稱為反相)的聲波。 這些波在稱為干涉的過程中結合形成新的波,并有效地相互抵消 - 這種效應稱為相消干涉。
現代有源噪聲控制通常是通過使用模擬電路或數字信號處理來實現的。 自適應算法旨在分析背景聽覺或非聽覺噪聲的波形,然后根據特定算法生成一個信號,該信號將相移或反轉原始信號的極性。 這個反相信號(反相)然后被放大,換能器產生與原始波形的振幅成正比的聲波,從而產生破壞性干擾。 這有效地降低了可感知噪聲的音量。
降噪揚聲器可以與要衰減的聲源位于同一位置。 在這種情況下,它必須具有與不需要的聲音源相同的音頻功率電平才能消除噪音。 或者,發射抵消信號的換能器可以位于需要聲音衰減的位置(例如用戶的耳朵)。 這需要低得多的取消功率級別,但僅對單個用戶有效。 其他位置的噪聲消除更加困難,因為不需要的聲音的三維波前和消除信號可以匹配并創建建設性和破壞性干擾的交替區域,從而降低某些點的噪聲,同時使其他點的噪聲加倍。 在狹小的封閉空間(例如汽車的乘客艙)中,可以通過多個揚聲器和反饋麥克風以及測量外殼的模態響應來實現全局降噪。
應用
編輯應用程序可以是 1 維或 3 維的,具體取決于要保護的區域類型。 由于波形的重復,周期性聲音,即使是復雜的聲音,也比隨機聲音更容易消除。
一維區域的保護更容易,只需要一個或兩個麥克風和揚聲器即可有效。 一些商業應用已經取得成功:降噪耳機、主動消聲器、防打鼾設備、卡拉 OK 機的人聲或中央聲道提取,以及空調管道中的噪音控制。 術語“一維”是指噪聲與有源揚聲器(機械降噪)之間或有源揚聲器與聽眾(耳機)之間的簡單活塞關系。
保護 3 維區域需要許多麥克風和揚聲器,因此成本更高。 保持靜止的單個聽眾更容易實現降噪,但如果有多個聽眾,或者如果單個聽眾轉過頭或在整個空間中移動,那么降噪挑戰就會變得更加困難。
高頻波由于其在空氣中的音頻波長相對較短,因此很難在三個維度上進行還原。 正弦噪聲在空氣中的波長約為 800 Hz,是普通人左耳到右耳距離的兩倍; 這種直接來自前方的噪音很容易被有源系統降低,但來自側面的噪音往往會在一只耳朵上被抵消,而在另一只耳朵上被加強,從而使噪音變得更大聲,而不是更柔和。 高于 1000 Hz 的高頻聲音往往會從多個方向不可預測地抵消和增強。 總之,三維空間中最有效的降噪涉及低頻聲音。 3-D 降噪的商業應用包括飛機機艙和汽車內飾的保護,但在這些情況下,保護主要限于消除重復(或周期性)噪聲,例如發動機、螺旋槳或轉子引起的噪聲。 這是因為引擎的循環特性使分析和噪聲消除更容易應用。
現代手機使用多麥克風設計來消除語音信號中的環境噪聲。 聲音是從距離嘴巴最遠的麥克風 [噪聲信號] 和距離嘴巴最近的麥克風 [所需信號] 捕獲的。
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