Redmi AirDots 3 Pro降噪「小米自研主动降噪技术在RedmiBudsPro4上的应用」( 二 ) _小米自研主动降噪技术在Red

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图5 前馈结构等效系统图
结合前馈结构等效图以及误差最小化原则，可计算出前馈式控制器的传递方程：
计算外界噪声通过实际物理路径传递到耳机内部的噪声信号：d(n)= x(n)*p(n) （1）计算误差信号：e(n)=d(n)-y(n)*g(n)=x(n)*p(n)-y(n)*g(n) （2）为便于计算将公式（2）转换成到频域，得到：E(z)=X(z)P(z)-Y(z)G(z) （3）根据误差最小化原则（即），得到：Y(z)=X(z)P(z)/G(z) （4）计算出前馈控制器的传递方程：WFF(z)=P(z) /G(z)（5）在应用的时候，只要把在前馈麦克采集到的声音经过进行W(z)滤波（时域上卷积，频域上相乘），并且相位转180度，再通过耳机播放出去与原始噪声叠加即可进行主动降噪。
前馈式主动降噪的优点是整个系统是一个开环，因此可以独立地调试电路，不会引起任何的闭环振荡和啸叫。且由于前馈麦克风布置在耳机外侧，可以比人耳更早的接收到噪声信号，因此给系统预留了更多的处理时间，允许一定程度上的处理延时。其缺点是无法处理降噪后耳机内侧残余的噪声。
>>>>3.2 反馈式主动降噪
反馈主动降噪一般是在耳机的前腔也就是扬声器发声正对面的区域放置一颗反馈麦克风（误差传感器），扬声器和反馈麦克风形成闭环降噪控制系统。相比前馈降噪，反馈降噪不需要预先得到声音信息，而是通过控制器调整误差信号从而降低噪声。

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图6 反馈式主动降噪控制系统示意图

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图7 反馈结构等效系统
结合反馈结构降噪等效系统，整个系统的降噪能力在控制理论中可以通过以下方式进行计算：
计算误差信号：e(n)=d(n)-y(n)*g(n) (6)将误差计算公式（6）转换到频域，得到：E(z)=D(z)-Y(z)G(z) (7)计算系统降噪能力的表征方程：

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将方程 S(z) 作为目标方程，那么它应该越小越好。因为 S(z) 越小表示 E(z) 越?。?代表着冗余噪声越小。如果要让S(z)变小，那么应该使WFB(z)越大越好，但是这个值实质上是不稳定的，它会因人而异、因佩戴方式而异，所以如何有效的计算与设置WFB(z)也是反馈式主动降噪的一大难点。
>>>>3.3 混合式主动降噪
混合式主动降噪、结合了前馈式、反馈式的结构，这也是目前市面上降噪效果最好的设计方案。其扬声器发出的信号将由前馈麦克风和反馈麦克风共同决定。前馈式系统可以减弱传入耳机内部的环境噪声，反馈式系统则对降噪进行补充，处理耳机内侧残余的噪声。

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图8 混合式主动降噪控制系统示意图

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图9 混合式结构等效图
这种处理方式的优点是将前馈式系统与反馈式系统两者的优点进行了结合，降噪效果强于任何一种单一结构的降噪系统。缺点则是设计难度很大比较难实现，且成本往往要高很多。
四、小米声学主动降噪技术及应用通过前期的深入布局研究，目前小米AI实验室声学团队已经在主动降噪方面积累与储备了非常多的硬核技术，其中关于耳机领域的申请专利已达20余项，同时在实际的落地应用中也取得了显著的成果。
>>>>4.1 AI实验室声学主动降噪技术
多挡位自适应降噪技术，基于20000 条的场景音频数据分析，结合耳机上麦克风接收到的实时信号感知佩戴者所处的环境场景，以此选择不同的降噪模式，从而实现各种场景条件下良好的降噪体验。