基于DSP的智能降噪耳機(jī)技術(shù)

文/貢維勇

1 DSP智能降噪耳機(jī)相關(guān)概述

最近幾年我國各個(gè)區(qū)域都具有著大大小小的建設(shè)項(xiàng)目，而這些項(xiàng)目的運(yùn)營又會(huì)產(chǎn)生大量的噪音。除此之外，在其它場所也會(huì)存在許多噪音，這些噪音會(huì)引起人們煩躁的不良情緒，有些弱音量過高甚至?xí)?duì)人們的身體產(chǎn)生危害，最為直接的就是對(duì)聽力造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此對(duì)于這些無可避免的噪音干擾，如何有效進(jìn)行降噪處理就顯得尤為重要。DSP具有處理快、可行性高、效果好等特點(diǎn)，基帶信號(hào)處理最為常用的一種方案。DSP的高速接口會(huì)直接連接于板內(nèi)及板外的器件之上，主要運(yùn)用高速數(shù)據(jù)的通信，具有著價(jià)格低、能耗低、失真低等優(yōu)點(diǎn)，從消除噪音上來講可以主動(dòng)對(duì)噪音進(jìn)行處理消除干擾。

現(xiàn)階段基于DSP的智能降噪耳機(jī)，無論是在佩戴的舒適性還是便攜性上都具有著較大的改變，既可以有效保留原有耳機(jī)所具有的音質(zhì)，在不使用降噪功能時(shí)仍然可以具有著較高的音質(zhì)。通過DSP技術(shù)，能夠?qū)⒃胍艮D(zhuǎn)化為電信號(hào)，之后通過硬件內(nèi)的運(yùn)算電路將噪音信號(hào)轉(zhuǎn)換為反向信號(hào)，以此中和噪音。在整個(gè)過程中首先需要完成對(duì)噪音信號(hào)的采集工作，在同一時(shí)間內(nèi)完成對(duì)不同頻率信號(hào)的解析與生成同步的反向信號(hào)，這樣才可以確保實(shí)時(shí)降噪。除此之外，還有許多智能降噪耳機(jī)都是在原有耳機(jī)基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)的，所以在一定程度上難以保留原有耳機(jī)的音質(zhì)，在不使用降噪功能時(shí)音質(zhì)表現(xiàn)一般。但是基于DSP技術(shù)的降噪耳機(jī)則可有效避免此類問題，實(shí)現(xiàn)智能化降噪，即便當(dāng)新噪音出現(xiàn)，該耳機(jī)也可以將噪音降低至人們無法感受到的程度，將降噪電路可能產(chǎn)生的負(fù)面影響降低到最小，DPS智能降噪耳機(jī)擁有者廣泛的應(yīng)用范圍，如在交通工具及特點(diǎn)的噪音場所。

2 基于DSP智能降噪耳機(jī)技術(shù)分析

一個(gè)完整的DSP智能降噪耳機(jī)控制系統(tǒng)主要包括了兩個(gè)部分：控制部分及電聲部分。其中控制部分包括了硬件及軟件，硬件有數(shù)字信號(hào)處理器以及外圍所涉及到的電路，軟件則主要為實(shí)現(xiàn)降噪功能的算法；電聲部分則主要有次級(jí)聲源（揚(yáng)聲器），參考傳感器以及誤差傳感器，下面將主要講解DSP智能降噪耳機(jī)硬件相關(guān)概述

2.1 DSP控制器

在對(duì)智能降噪耳機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)時(shí)，內(nèi)置的DSP芯片是非常重要的組成部分。選擇智能降噪耳機(jī)DSP芯片的最為重要的標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)算的處理速度，包括指令周期以及MAC，指令周期主要是指執(zhí)行一條指令所需要花費(fèi)的時(shí)間，MAC主要是指完成一次算法所需要的時(shí)間、價(jià)格、硬件資源及進(jìn)度等。降噪耳機(jī)噪音控制系統(tǒng)中，一般的DSP芯片基本都可以滿足運(yùn)算進(jìn)度及能耗方面的需求，價(jià)格也在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷降低，所以當(dāng)我們選擇DSP內(nèi)置芯片時(shí)需要它的運(yùn)算能力，確保軟件算法能夠正常運(yùn)行及實(shí)效性，同時(shí)還需要保證軟件編程的便捷。

2.2 外圍電路

DSP智能降噪耳機(jī)的外圍電路功能主要是為了完成對(duì)噪音控制系統(tǒng)外部輸入信號(hào)的調(diào)整，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過控制器內(nèi)的相應(yīng)算法對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加工與處理，對(duì)輸出的數(shù)字信號(hào)再加以調(diào)整與改變將其轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。

2.3 電源

DSP在系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)承受著大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算任務(wù)，所以相關(guān)電源設(shè)計(jì)也是非常重要的組成部分，因此可以根據(jù)實(shí)際的需求來進(jìn)行選擇合適的電源，以此來確保系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)功能可以正常保持運(yùn)行。

2.4 傳聲器

傳聲器主要是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，傳聲器的種類非常多，但是多部分是以駐極體電容傳聲器為主，此技術(shù)已經(jīng)具有幾十年的歷史。駐極體傳聲器具有極為寬廣的頻率響應(yīng)，因?yàn)樗恼駝?dòng)膜主要采用極輕薄的材料制成，能夠感受到音壓，可以直接將其轉(zhuǎn)化為音頻訊號(hào)，所以它的頻率響應(yīng)的低音部分能夠延伸到10Hz以下，高音部分則可以輕松達(dá)到數(shù)萬赫茲。它還具有著超高的靈敏性，能夠感受到極其微弱的聲波，同時(shí)還會(huì)輸出最為清晰準(zhǔn)確的原音，同時(shí)具備著快速瞬間響應(yīng)能力，可以清晰展現(xiàn)出明亮的音色。最后它還具備較強(qiáng)的抗沖擊性，體積小和重量輕等優(yōu)勢，這些優(yōu)勢都能夠被應(yīng)用到降噪耳機(jī)之中，進(jìn)而設(shè)計(jì)成更加便捷合適的小型電聲產(chǎn)品。

2.5 揚(yáng)聲器

揚(yáng)聲器主要是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件，揚(yáng)聲器的種類也許多，但是動(dòng)圈式電揚(yáng)聲器是應(yīng)用最為廣泛的，主要是因?yàn)樗哂须娐曅阅軓?qiáng)、成本低、結(jié)構(gòu)牢固等優(yōu)勢。

智能降噪耳機(jī)通過上述所講的一系列硬件設(shè)備，再配上相應(yīng)的軟件處理能夠引入一個(gè)與原噪聲聲波相同而相位相反的次級(jí)聲波，進(jìn)而讓產(chǎn)生的噪音在原有的基礎(chǔ)上在特定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行相互抵消，并且在降低噪音的過程中確保其它語音信號(hào)的順利傳輸，因此即便在高噪音的場所仍然可以保持良好的音質(zhì)效果，讓客戶能夠暢想音樂的魅力。物理降噪耳機(jī)則會(huì)具有著厚重的物理隔音設(shè)備，而智能降噪耳機(jī)則不需要這些，佩戴起來也會(huì)更加舒適方便，所以會(huì)受到更多人的青睞。此項(xiàng)技術(shù)也是最早被商業(yè)化的一種產(chǎn)品，同時(shí)也是對(duì)噪聲控制技術(shù)應(yīng)用最為成熟的領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，國際上已經(jīng)有許多大型企業(yè)積極介入到此項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)之中，同時(shí)也有了許多新的進(jìn)展。

3 結(jié)束語

綜上所述，在實(shí)際的日常生活中噪音是復(fù)雜多變的，所以智能降噪耳機(jī)技術(shù)是極其重要的。在實(shí)際的運(yùn)用過程中，仍然可能會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)因素而導(dǎo)致的一系列問題，所以應(yīng)積極加強(qiáng)對(duì)DSP的智能降噪耳機(jī)技術(shù)的研究，確保設(shè)備的穩(wěn)定性，這樣智能降噪耳機(jī)必然會(huì)有更為廣闊的發(fā)展前景。