对此,ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源表示,用ADI技术的耳机开到30%就可以。量产效率也是一个问题,我们经常发现自己买的耳机的效果和别人的不一样,这就是品控问题。ADI中国产品事业部总经理赵轶苗表示,ADI对降噪芯片有很多行业积累。前文提到,很多人不愿意戴助听器,如果耳机本身就可以做助听器,将是一个很大的进步。
世卫组织的报告显示,全球有15亿人面临听力障碍,未来这个数字可能还会持续上升。之所以如此,是因为我们的生活环境噪声很严重,另外,不良的生活习惯也会损害听力。
还有一项研究显示,有条件使用助听器的国家里只有17%的人愿意使用助听器,原因有以下几点:价格太贵,且效果也不像我们想象的那样好;心理压力,很多人认为戴上助听器,别人一看就是听障人士,他们承受不了这种心理压力。
为了解决以上难题,主动降噪(ANC)技术应运而生,它可以帮助我们避免遭受外界的干扰,也是保证听力健康的必要条件。
然而,40年前,在刚问世的时候,ANC成本很高,甚至是皇家御用的。当时都是高端应用,普通消费者难以享受,例如,当时一个航空专业耳机,市场售价要1万多。1989年,BOSE量产了ANC耳机,第一批用户是空军飞行员和机场地勤人员,用以保护听力,因为引擎声是非常大的。
到了2000年,ANC进入民用市场,但依然无人问津,因为太贵了,当时降噪耳机还是奢侈品,有航空公司头等舱以标配降噪耳机作为卖点。
2014年出现了突破性进展,BOSE发布了一款平民化的耳机,大幅度拉低了价格,并首次应用数字降噪方案,可以做到更精准、更灵活、更智能化,包括后续的升级,这也为后面的发展奠定了基础。
现在,降噪技术几乎成为了耳机的标配,已惠及广大消费者。
ANC面对的挑战越来越多
然而,当下各家降噪效果水平不一,存在着各种各样的问题。
不同品牌的降噪耳机各有不同,有的可能需要开到70%的音量,有些具备顶级降噪效果的耳机只需要开到30%的音量就够了,差别是很大的。但对消费者而言,如果在普通的环境下打开降噪可能感受不到这个差别,但真正使用的时候会有差别。对此,ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源表示,用ADI技术的耳机开到30%就可以。
由于消费者的要求越来越高,降噪所面对的挑战也越来越多。
例如负压感,如果降得特别深也会很难受,感觉耳膜被挤压了一样;还有爆破音,开车过减速带的时候开降噪,能够感觉到会有爆破音,地铁关门、公交车急刹车、上下楼的时候,都会出现类似现象。
底噪,可以把它理解为整个系统的综合噪声。如果处理不好会很尴尬,因为底噪主要来自于声学器件本底噪声,芯片本身的电噪声,包括蓝牙发射干扰,也有外界的传导,有线和无线的耦合,再加上降噪本身调试的时候,会把噪声效果放大。这些问题处理不好,会出现很尴尬的现象:在一个稍微安静的场景打开降噪,产生的噪声比本来的噪声还要大。
风噪,在户外打开降噪或通透模式后,由于有风,系统会做一些处理,这些处理有可能会被放大,反而变得更刺耳,比不开的时候还要难受。在户外风噪是很常见的场景,解决不好的话,会影响用户体验。
另外,很多人不愿意戴耳机,因为入耳式耳机戴起来很疼,密封可能滋生细菌。很多人愿意戴平头耳塞或者半入耳耳机,因为比较无感,但牺牲了降噪。现在的用户希望在保持舒适度的情况下实现降噪。
量产效率也是一个问题,我们经常发现自己买的耳机的效果和别人的不一样,这就是品控问题。品控是一个芯片公司综合实力的体现,也是消费者很难看到的,但这会影响口碑。
要解决以上这些难题,需要很深的技术积累。
厚积薄发的ANC方案
ADI中国产品事业部总经理赵轶苗表示,ADI对降噪芯片有很多行业积累。这些积累在ADI中国产品事业部应用起来,再加上本土化的优势,可以更好地帮助客户解决各种痛点,带来差异化的价值。产品方面,ADI发布了ADAU1860和ADAU1850主动降噪芯片,这两款芯片蕴含了该公司多年来的技术积累。ADAU1860和ADAU1850在前续产品基础上又有了大幅度的性能提升电脑芯片品牌,包括ADC、DAC和音频处理性能,在客户那里得到了很好的反响。
ADAU1850是一款非常精简的降噪芯片,体积小、功耗低、性能非常好,很多时候客户愿意在蓝牙芯片基础上外挂一个芯片,看中的就是它的模拟和数字性能。其DAC可以做到110dB的信噪比,支持单端和差分输入,还内置了一个独立的高精度EQ,它的动态范围和精度可以达到小数点后面54个0,非常精确。FDSP是降噪核心,保证降噪效果、功耗和续航的能力。
ADAU1860是另一款重量级的产品,增加了对数字麦克风接口的输入,包括数字接口的增加,多了更加强大的DSP,DSP包括两个核,除了ANC之外还多了一个开放的核,不仅能够进行ANC降噪,还可以做更多事情,比如空间音频、通话降噪和自适应逻辑。再配一个低成本的蓝牙就可以做成非常好的产品。
对于底噪,何源表示,我们需要从芯片最底层、最根本的地方解决这一问题,比如优秀的ADC和DAC,其次是灵活的指令集,用户在调整ANC的时候可以调整优化音频路径,也就是从数字端保证噪声降低。我们还可以提供系统级的降低底噪方案,我们可以指导用户做布板布线,避免干扰,这些都是芯片之外的服务。
关于风噪,具备独立的灵活指令集很重要,就像乐高积木一样灵活的架构,ADI可以在里面搭建很多硬件级别的检测模块,可以自己搭建一个硬件级别的检测系统,可以感知到麦克风被风冲击了,这个时候去做一些动态的检测和调整,用户完全可以自己搭建调整逻辑,ADI也可以帮助实现。而且这种实现是硬件级别、不需要软件实现,实时性和功耗都可以得到保证,也很安全。
关于半入耳,ADI研发出了一套自适应降噪系统。降噪系统的调试是很复杂的,入耳式耳机有耳塞的帮助,可以保证耳机和耳朵的耦合是很固定的,但如果变成半入耳的话,有任何动作,耳朵和耳机可能是分开的,这就会导致特征变化,原来调的那套音频参数可能就不适用了,需要动态跟踪、动态计算、动态去做降噪的实现。ADI通过软硬件结合的方式,利用硬件指令集的优势做出了一套方案,现在效果还是不错的。今年上半年就可以看到应用这种方式的产品出来,后面还会有越来越多的跟进。
关于负压感,因为低频波长比较长,传达效果比较好,我们从生下来,听到最多的声音都是低频噪声,且适应了这种声音。ANC降噪把低频部分拿走以后,噪声的特性发生了变化,变成了人耳没有适应的噪声特点,就会有不适应的感觉。对此,ADI在芯片之外可以耦合已知的声学模型,能够把这种感受降到最低,也会把对心理模型的理解,耦合到调节降噪性能,给用户的感受就是既安静又没有负压感。
关于切换顺滑度,有的耳机可以切换模式,在切换、开关降噪的时候,ADI可以做到无级变速,是芯片指令集级别的硬件实现,1秒钟采样192K就会变19万次,也会拟合,就是从A变成B是一个隐形的变化,从A慢慢地平移到B,ADI实现了这个复杂的硬件算法,给用户的感受就是变化非常柔和。很多ADI方案的产品都有这个特点,这是该公司一个很大的优势。
何源表示,ADI提供的不只是芯片,我们的策略叫做Go Beyond Silicon。除了硬件设计和软件工具链,还可以提供ANC通透模式的调试,也可以去做音乐的补偿电脑芯片品牌,因为降噪以后再播放音乐,可能音乐也会有损失,这时候就会进行补偿和调音,包括自适应调音、空间音频量产的方案都可以提供,只有芯片原厂最了解这些。
应用场景多元化
ANC技术的应用场景远不止耳机,例如,特斯拉Model X的下一代会标配ANC,可实现对一个区域的降噪。特斯拉是没有引擎的,降低的更多的是胎噪和风噪,这也很像消费类产品。再比如抽油烟机和空调,在家里睡觉的时候它也会一直烦你,这些都是ANC技术的潜在市场。
前文提到,很多人不愿意戴助听器,如果耳机本身就可以做助听器,将是一个很大的进步。何源表示,助听器算法最大的困难在于延时,比如我跟你对话,你说话的时候我看到你的嘴巴,我在听,如果延时超过30毫秒,我会感觉到回声,就是你的声音和我耳朵的声音重叠了。如果应用ADI芯片,处理是本地实现的,可以实现算法延时的最低路径,能够在最大限度上让两个声音吻合在一起,让你感受不到延时。
目前,有很多助听器厂家在与ADI合作,该公司的架构设计也非常适合他们的落地。这方面分为两块:一是声学,二是是电学,电学方面ADI已经没问题了,声学方面还在打磨。美国有一个助听器的法案,就是希望把助听器在市场上放开,预计今年上半年法案就会落地,会对整个助听器行业产生巨大影响,门槛降低后,做耳机的厂商也可以做助听器了。
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