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骨声纹传感器降噪的相关概念

发布时间:2022-03-24作者来源:荣泰电子浏览:219

骨声纹传感器可广泛应用于TWS耳机、智能手表、手镯、VR/AR、医疗、军事等领域,具有独特的上升降噪、语音唤醒和骨纹ID功能。预计到2023年,骨声纹传感器的市场空间将达到20亿元。然而,长期以来,骨声纹传感器技术一直被国外垄断,价格昂贵。到目前为止,只有苹果、华为和VIVO的旗舰TWS产品使用此类传感器。市场迫切需要类似的国内替代品。

本文带您详细了解骨声纹传感器技术。

降噪相关概念。

降噪概念可以从不同的维度来区分。第一个维度是向上和向下,第二个维度是主动和被动,第三个维度是环境和呼叫。如果你不清楚地理解降噪的分类,你就会对耳机的降噪理解产生很大的偏差。所以首先逐一解释这些概念。

1.1.上下降噪。

向上/向下是通信行业的术语。在网络中,专家定义的设备越大,就越依赖于向上。信号从小设备发送到大设备,称为向上信号,否则成为向下信号。例如,耳机比手机小,所以手机在上面,耳机在下面,从耳机像手机一样发送的信号是向上信号,反之亦然。

在通话过程中,语音是我们真正想要传递的有用信号(术语),而有用信号以外的声音,如周围人、机械设备、风噪声等,被称为无用信号。所谓的向上噪声,是指接收器(耳机麦克风等接收传感器)接收到的无用信号,所谓的向上降噪是通过一系列技术手段,让接收器(耳机麦克风、骨传导传感器、声音编码器等一系列设备及相关算法)尽量减少无用信号,同时保留有用信号。

所谓的向下噪声是除了我们需要听的所有有用的信号(比如手机上的音乐)之外的所有无用的信号。所谓的向上降噪是通过一系列技术手段,让耳朵尽量只听到有用的信号。

总结上行降噪和下行降噪的区别,前者是让对方听清楚,后者是让自己听清楚。

市场上的大多数产品上升降噪方面没有太大努力。毕竟,大多数用户得到耳机的第一感知是听效果。在电话中,如果对方听到噪音,用户可能会认为这是由于手机信号差等其他原因造成的,不会太在意。

1.2.主动降噪和被动降噪。

被动降噪是指通过耳机结构包围耳朵形成一个封闭的空间,或使用硅胶耳塞和其他隔音材料来阻挡外部噪声,以达到降噪效果。也就是说,耳朵通过物理方式与外部环境隔离,以减少外部环境噪声(无用信号)对有用信号的干扰。常见的方法是在下图中佩戴耳机,以包裹耳朵。此外,还有耳机,包裹不是耳朵,而是用橡胶和其他材料隔离耳道和外部环境。

头戴式耳机和入耳式耳机一起被称为封闭式耳机或封闭式耳机,对应于开放式耳机。与开放式耳机相比,前者具有更好的被动降噪能力,但便携性和佩戴舒适性较差,后者佩戴舒适性较高,但被动降噪能力较差。

主动降噪技术应首先拾取外部环境声音,识别环境声音中的噪声部分(下图右上角的粉红色信号),然后系统产生与噪声相反的信号(下图右上角的紫色信号),然后通过扬声器发送主动产生的声音生成的信号与噪声范围相同,但相反的相位(可以理解为电荷正负相反),两个信号叠加后,它们将相互中和(右下角的两个信号叠加后归零)

可以看出,如果噪音被视为敌人,被动降噪是一种防御,只是隔离和阻止敌人进入耳朵。主动降噪是识别敌人,主动生成敌人的镜像,两者相遇,相互抵消(毒药)。

主动和被动降噪不是相互排斥的关系,而是通常同时存在的。事实上,大多数主动降噪耳机必须使用封闭式耳机,华为Freebuds3是业内第一款半开放式主动降噪耳机。

为什么大多数主动降噪耳机都是封闭的?正如前面提到的,降噪电路需要识别噪声和非噪声,从而产生噪声镜像信号,因此降噪电路需要比较两个不同信号源的声音,一个来自耳机,一个来自耳机,前者含有噪声,后者不含噪声,两个声源差异越大,越容易识别噪声,越容易达到更好的降噪效果。对于封闭式耳机,主动降噪更容易实现,对于开放式耳机,要达到与封闭式耳机相同的降噪水平,要困难得多。

为了提高佩戴舒适性,华为Frebuds3做出了选择,在业内首次在半开放式耳机上实现了主动降噪。

1.3.环境降噪和通话降噪。

除了上述概念外,我们还经常看到环境降噪和呼叫降噪的概念。事实上,这两个词特别是指典型的向下和向上降噪场景。我们谈论向上降噪和向下降噪之间的区别,前者是为了让对方清楚地问,后者是为了让自己清楚地听到。环境噪声行业通常是指在向下场景中影响听众的环境噪声。呼叫降噪,特别是指向上降噪,减少向上噪声,让对方听得更清楚。

那么这些概念之间的关系是什么呢?

主动降噪和被动降噪必须是向下降噪。向下降噪是为了让自己听清楚,而主动降噪和被动降噪只是为了让自己听得更清楚。

而电话降噪,必须是向上降噪,目的是让对方听得更清楚。