主动降噪

主动降噪 (ANC)，也称为噪声消除 (NC) 或主动降噪 (ANR)，是一种通过添加专门设计用于抵消xxx种声音的第二种声音来减少不需要的声音的方法。

声音是一种压力波，由交替的压缩和稀疏周期组成。 降噪扬声器发出与原始声音振幅相同但相位相反（也称为反相）的声波。 这些波在称为干涉的过程中结合形成新的波，并有效地相互抵消 - 这种效应称为相消干涉。

现代有源噪声控制通常是通过使用模拟电路或数字信号处理来实现的。 自适应算法旨在分析背景听觉或非听觉噪声的波形，然后根据特定算法生成一个信号，该信号将相移或反转原始信号的极性。 这个反相信号（反相）然后被放大，换能器产生与原始波形的振幅成正比的声波，从而产生破坏性干扰。 这有效地降低了可感知噪声的音量。

降噪扬声器可以与要衰减的声源位于同一位置。 在这种情况下，它必须具有与不需要的声音源相同的音频功率电平才能消除噪音。 或者，发射抵消信号的换能器可以位于需要声音衰减的位置（例如用户的耳朵）。 这需要低得多的取消功率级别，但仅对单个用户有效。 其他位置的噪声消除更加困难，因为不需要的声音的三维波前和消除信号可以匹配并创建建设性和破坏性干扰的交替区域，从而降低某些点的噪声，同时使其他点的噪声加倍。 在狭小的封闭空间（例如汽车的乘客舱）中，可以通过多个扬声器和反馈麦克风以及测量外壳的模态响应来实现全局降噪。

应用程序可以是 1 维或 3 维的，具体取决于要保护的区域类型。 由于波形的重复，周期性声音，即使是复杂的声音，也比随机声音更容易消除。

一维区域的保护更容易，只需要一个或两个麦克风和扬声器即可有效。 一些商业应用已经取得成功：降噪耳机、主动消声器、防打鼾设备、卡拉 OK 机的人声或中央声道提取，以及空调管道中的噪音控制。 术语“一维”是指噪声与有源扬声器（机械降噪）之间或有源扬声器与听众（耳机）之间的简单活塞关系。

保护 3 维区域需要许多麦克风和扬声器，因此成本更高。 保持静止的单个听众更容易实现降噪，但如果有多个听众，或者如果单个听众转过头或在整个空间中移动，那么降噪挑战就会变得更加困难。

高频波由于其在空气中的音频波长相对较短，因此很难在三个维度上进行还原。 正弦噪声在空气中的波长约为 800 Hz，是普通人左耳到右耳距离的两倍； 这种直接来自前方的噪音很容易被有源系统降低，但来自侧面的噪音往往会在一只耳朵上被抵消，而在另一只耳朵上被加强，从而使噪音变得更大声，而不是更柔和。 高于 1000 Hz 的高频声音往往会从多个方向不可预测地抵消和增强。 总之，三维空间中最有效的降噪涉及低频声音。 3-D 降噪的商业应用包括飞机机舱和汽车内饰的保护，但在这些情况下，保护主要限于消除重复（或周期性）噪声，例如发动机、螺旋桨或转子引起的噪声。 这是因为引擎的循环特性使分析和噪声消除更容易应用。

现代手机使用多麦克风设计来消除语音信号中的环境噪声。 声音是从距离嘴巴最远的麦克风 [噪声信号] 和距离嘴巴最近的麦克风 [所需信号] 捕获的。