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基于DSP的智能降噪耳机技术

2019-11-30贡维勇

电子技术与软件工程 2019年9期
关键词:电声传声器音质

文/贡维勇

1 DSP智能降噪耳机相关概述

最近几年我国各个区域都具有着大大小小的建设项目,而这些项目的运营又会产生大量的噪音。除此之外,在其它场所也会存在许多噪音,这些噪音会引起人们烦躁的不良情绪,有些弱音量过高甚至会对人们的身体产生危害,最为直接的就是对听力造成严重的负面影响。因此对于这些无可避免的噪音干扰,如何有效进行降噪处理就显得尤为重要。DSP具有处理快、可行性高、效果好等特点,基带信号处理最为常用的一种方案。DSP的高速接口会直接连接于板内及板外的器件之上,主要运用高速数据的通信,具有着价格低、能耗低、失真低等优点,从消除噪音上来讲可以主动对噪音进行处理消除干扰。

现阶段基于DSP的智能降噪耳机,无论是在佩戴的舒适性还是便携性上都具有着较大的改变,既可以有效保留原有耳机所具有的音质,在不使用降噪功能时仍然可以具有着较高的音质。通过DSP技术,能够将噪音转化为电信号,之后通过硬件内的运算电路将噪音信号转换为反向信号,以此中和噪音。在整个过程中首先需要完成对噪音信号的采集工作,在同一时间内完成对不同频率信号的解析与生成同步的反向信号,这样才可以确保实时降噪。除此之外,还有许多智能降噪耳机都是在原有耳机基础之上进行改进的,所以在一定程度上难以保留原有耳机的音质,在不使用降噪功能时音质表现一般。但是基于DSP技术的降噪耳机则可有效避免此类问题,实现智能化降噪,即便当新噪音出现,该耳机也可以将噪音降低至人们无法感受到的程度,将降噪电路可能产生的负面影响降低到最小,DPS智能降噪耳机拥有者广泛的应用范围,如在交通工具及特点的噪音场所。

2 基于DSP智能降噪耳机技术分析

一个完整的DSP智能降噪耳机控制系统主要包括了两个部分:控制部分及电声部分。其中控制部分包括了硬件及软件,硬件有数字信号处理器以及外围所涉及到的电路,软件则主要为实现降噪功能的算法;电声部分则主要有次级声源(扬声器),参考传感器以及误差传感器,下面将主要讲解DSP智能降噪耳机硬件相关概述

2.1 DSP控制器

在对智能降噪耳机设计数字信号处理系统时,内置的DSP芯片是非常重要的组成部分。选择智能降噪耳机DSP芯片的最为重要的标准是运算的处理速度,包括指令周期以及MAC,指令周期主要是指执行一条指令所需要花费的时间,MAC主要是指完成一次算法所需要的时间、价格、硬件资源及进度等。降噪耳机噪音控制系统中,一般的DSP芯片基本都可以满足运算进度及能耗方面的需求,价格也在随着科学技术的发展不断降低,所以当我们选择DSP内置芯片时需要它的运算能力,确保软件算法能够正常运行及实效性,同时还需要保证软件编程的便捷。

2.2 外围电路

DSP智能降噪耳机的外围电路功能主要是为了完成对噪音控制系统外部输入信号的调整,进而转化为数字信号,通过控制器内的相应算法对输入信号进行加工与处理,对输出的数字信号再加以调整与改变将其转化为模拟信号。

2.3 电源

DSP在系统运行过程中会承受着大量的数据运算任务,所以相关电源设计也是非常重要的组成部分,因此可以根据实际的需求来进行选择合适的电源,以此来确保系统内的各项功能可以正常保持运行。

2.4 传声器

传声器主要是将声音信号转化为电信号的能量转换器件,传声器的种类非常多,但是多部分是以驻极体电容传声器为主,此技术已经具有几十年的历史。驻极体传声器具有极为宽广的频率响应,因为它的振动膜主要采用极轻薄的材料制成,能够感受到音压,可以直接将其转化为音频讯号,所以它的频率响应的低音部分能够延伸到10Hz以下,高音部分则可以轻松达到数万赫兹。它还具有着超高的灵敏性,能够感受到极其微弱的声波,同时还会输出最为清晰准确的原音,同时具备着快速瞬间响应能力,可以清晰展现出明亮的音色。最后它还具备较强的抗冲击性,体积小和重量轻等优势,这些优势都能够被应用到降噪耳机之中,进而设计成更加便捷合适的小型电声产品。

2.5 扬声器

扬声器主要是将电信号转化为声音信号的能量转换器件,扬声器的种类也许多,但是动圈式电扬声器是应用最为广泛的,主要是因为它具有电声性能强、成本低、结构牢固等优势。

智能降噪耳机通过上述所讲的一系列硬件设备,再配上相应的软件处理能够引入一个与原噪声声波相同而相位相反的次级声波,进而让产生的噪音在原有的基础上在特定的区域内进行相互抵消,并且在降低噪音的过程中确保其它语音信号的顺利传输,因此即便在高噪音的场所仍然可以保持良好的音质效果,让客户能够畅想音乐的魅力。物理降噪耳机则会具有着厚重的物理隔音设备,而智能降噪耳机则不需要这些,佩戴起来也会更加舒适方便,所以会受到更多人的青睐。此项技术也是最早被商业化的一种产品,同时也是对噪声控制技术应用最为成熟的领域。现如今,国际上已经有许多大型企业积极介入到此项技术的研发之中,同时也有了许多新的进展。

3 结束语

综上所述,在实际的日常生活中噪音是复杂多变的,所以智能降噪耳机技术是极其重要的。在实际的运用过程中,仍然可能会因为技术因素而导致的一系列问题,所以应积极加强对DSP的智能降噪耳机技术的研究,确保设备的稳定性,这样智能降噪耳机必然会有更为广阔的发展前景。

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