主動(dòng)降噪在耳機(jī)應(yīng)用中大火之后，汽車座艙降噪控制再下一城

過(guò)去一年，主動(dòng)降噪耳機(jī)成為真無(wú)線耳機(jī)（TWS）外很火的產(chǎn)品功能概念，降噪功能一開(kāi)世界瞬間靜下來(lái)的體驗(yàn)讓市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。想要“靜靜”的，不僅僅有耳機(jī)，實(shí)際上主動(dòng)降噪功能最近幾年在很多領(lǐng)域獲得應(yīng)用，而汽車則可能是繼耳機(jī)之后最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

前不久，ADI宣布與現(xiàn)代汽車公司合作推出業(yè)界首個(gè)全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)，該全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)采用了ADI汽車音頻總線(A2B)技術(shù)，這個(gè)有史以來(lái)第一個(gè)降噪系統(tǒng)，能大幅度降低車廂內(nèi)的噪音。

突破被動(dòng)噪聲隔離，主動(dòng)降噪給汽車清靜空間

一直以來(lái)，噪聲都是人類最重要的一種環(huán)境污染，在一些場(chǎng)合甚至?xí)绊懙缴踩?。利用噪聲隔離是人類一直采用的被動(dòng)降噪方法，近代人類在很多領(lǐng)域做出了大量的嘗試，降噪性能的表現(xiàn)成為很多相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)差異化的主要特性。而主動(dòng)降噪隨著在耳機(jī)上的成功應(yīng)用獲得廣泛的關(guān)注。道路噪聲主動(dòng)噪聲控制技術(shù)的原理與耳機(jī)主動(dòng)噪聲控制（ANC）技術(shù)一樣，該技術(shù)通過(guò)發(fā)出與入射噪聲相反的聲波來(lái)主動(dòng)降低噪聲。ANC 是一種軟件驅(qū)動(dòng)的技術(shù)，可以分析機(jī)艙內(nèi)的聲音，以減少引擎和道路的噪音。

而被動(dòng)式方法則是通過(guò)隔音來(lái)阻止噪音?，F(xiàn)有的隔音方法涉及隔音和動(dòng)態(tài)阻尼器，這不僅增加了重量，而且也無(wú)法完全阻擋嗡嗡聲的次聲。相比之下，主動(dòng)噪聲消除利用麥克風(fēng)和控制器之類輕得多的部件來(lái)控制噪聲并更有效地減少次聲。以現(xiàn)代汽車公司的全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析各種噪聲，可以處理包括輪胎和車輪之間的共振聲，或者來(lái)自路面的轟隆聲等多種不同的道路噪聲，通過(guò)實(shí)時(shí)分析這些各種噪聲并生成反相聲波，能夠大幅降低車輛座艙內(nèi)的噪聲

基于A2B技術(shù)的主動(dòng)降噪，總線延遲性能很關(guān)鍵

主動(dòng)降噪功能的原理是很簡(jiǎn)單的，但實(shí)際應(yīng)用中卻并不簡(jiǎn)單。以汽車主動(dòng)降噪為例，由于噪聲測(cè)量和分析技術(shù)的局限性，現(xiàn)有的主動(dòng)降噪僅在噪聲恒定且可預(yù)測(cè)噪聲發(fā)生時(shí)才能使用，過(guò)去常見(jiàn)的汽車主動(dòng)降噪技術(shù)最常用于抵消恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。考慮到道路或發(fā)動(dòng)機(jī)噪音到達(dá)乘客只需要大約 0.009 秒，因此當(dāng)前技術(shù)是鞭長(zhǎng)莫及。

公開(kāi)的資料顯示，作為一項(xiàng)創(chuàng)新的汽車音頻總線，A2B支持串聯(lián)拓?fù)洌磫蝹€(gè)主機(jī)最多連接10個(gè)菊花鏈形式的從機(jī)。A2B針對(duì)音頻應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，速度為50Mbps，非常適合數(shù)字麥克風(fēng)。而非常重要的是，A2B可以保證延時(shí)最多2個(gè)時(shí)鐘周期，為ANC/RNC這樣的延時(shí)敏感型應(yīng)用提供時(shí)間確定性。而正是在50Mbps下的兩個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)延，為0.009秒的聲音傳播條件下的噪聲消除創(chuàng)造了必要條件。

在ADI與現(xiàn)代汽車合作推出的全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)的新聞稿中，ADI公司的A2B低延遲特性被多次提到。全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)使用加速度傳感器計(jì)算從道路到汽車的振動(dòng)，控制計(jì)算機(jī)分析道路噪音。從媒體公開(kāi)的數(shù)據(jù)顯示，由于其計(jì)算和信號(hào)傳輸速度得到了優(yōu)化，因此僅需 0.002 秒即可分析噪聲并產(chǎn)生由數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）產(chǎn)生的反向聲波。麥克風(fēng)不斷監(jiān)視道路噪音消除狀態(tài)，并將信息發(fā)送到DSP。全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的噪聲分析和快速計(jì)算，以分別消除駕駛員座椅，乘客座椅和后排座椅的道路噪聲。

據(jù)了解，通過(guò)首創(chuàng)的 全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)技術(shù)，現(xiàn)代汽車集團(tuán)能夠大大提高機(jī)艙內(nèi)的安靜度。新系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析各種類型的噪聲并產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)的聲波。例如，新技術(shù)可以處理不同類型的道路噪音，例如輪胎和車輪之間產(chǎn)生的共鳴聲或道路上發(fā)出的隆隆聲。由于有了這一成就，與以前相比，現(xiàn)代可以使用更少的隔音部件和減震器來(lái)減少車輛的簧下重量。

值得一提的是，汽車應(yīng)用的另一個(gè)重要問(wèn)題是電磁兼容性(EMC/EMI)，A2B通過(guò)了最嚴(yán)格的汽車EMC和EMI測(cè)試（僅使用雙線UTP電纜）。在汽車路噪降噪應(yīng)用中，要求加速度計(jì)和麥克風(fēng)分布在汽車內(nèi)部周圍，使用傳統(tǒng)模擬鏈路的成本非常高昂，因?yàn)樾枰~外部署電路（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、電纜和連接器，A2B技術(shù)采用新型音頻源和傳感器，簡(jiǎn)化了這個(gè)架構(gòu)。

不止于降噪，創(chuàng)新總線的汽車駕駛艙音頻全局應(yīng)用

報(bào)道中還指出，現(xiàn)代汽車公司還計(jì)劃在其汽車產(chǎn)品的基礎(chǔ)音頻連接和信息娛樂(lè)系統(tǒng)中更廣泛地采用ADI的A2B技術(shù)。事實(shí)上，降噪應(yīng)用僅僅是A2B的低延遲優(yōu)勢(shì)的一個(gè)衍生應(yīng)用，而其作為音頻總線技術(shù)更多的是要解決全車的音頻連接。 

傳統(tǒng)的汽車音頻線纜與被A2B技術(shù)簡(jiǎn)化過(guò)的車內(nèi)音頻系統(tǒng)線纜

汽車音頻系統(tǒng)的電纜在總電纜重量中占了很大比重，這是因?yàn)槟M線路要求從音頻源到端（揚(yáng)聲器）都采用價(jià)格高昂的屏蔽電纜。此外，主動(dòng)降噪(ANC)和路噪降噪(RNC)系統(tǒng)需要在車內(nèi)安裝多個(gè)麥克風(fēng)，這為音頻網(wǎng)絡(luò)增加了許多輸入節(jié)點(diǎn)。A2B支持串聯(lián)拓?fù)洌磫蝹€(gè)主機(jī)最多連接10個(gè)菊花鏈形式的從機(jī)。A2B針對(duì)音頻應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，速度為50Mbps。通過(guò)使用非屏蔽雙絞線(UTP)，大幅簡(jiǎn)化連接，線束的總重量減少高達(dá)75%。節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá)15米，最大網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度為40米。同樣的UTP傳輸電源（幻象供電）最高可達(dá)300mA，非常適合數(shù)字麥克風(fēng)。此外，若在主節(jié)點(diǎn)提供的供電功率分配不足時(shí)，可以由本地電源為從機(jī)節(jié)點(diǎn)供電?？偩€支持雙向通信，主機(jī)至從機(jī)、從機(jī)至主機(jī)，最多可32個(gè)通道下行和上行（12、16、24位）。

本文小結(jié)

隨著內(nèi)燃機(jī)汽車的逐步淘汰，機(jī)艙內(nèi)的安靜變得越來(lái)越重要。車輛內(nèi)部噪聲主要來(lái)自三個(gè)來(lái)源：車輛動(dòng)力總成噪聲，道路噪聲和風(fēng)噪聲。電動(dòng)和燃料電池電動(dòng)汽車幾乎沒(méi)有動(dòng)力總成噪聲，因此抑制道路和風(fēng)噪聲變得勢(shì)在必行。利用全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)可以顯著降低道路噪音，并為未來(lái)的電動(dòng)和燃料電池電動(dòng)汽車創(chuàng)造寧?kù)o的車廂。