主動降噪在耳機應(yīng)用中大火之后，汽車座艙降噪控制再下一城

過去一年，主動降噪耳機成為真無線耳機（TWS）外很火的產(chǎn)品功能概念，降噪功能一開世界瞬間靜下來的體驗讓市場增長迅速。想要“靜靜”的，不僅僅有耳機，實際上主動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)，這個有史以來第一個降噪系統(tǒng)，能大幅度降低車廂內(nèi)的噪音。

突破被動噪聲隔離，主動降噪給汽車清靜空間

一直以來，噪聲都是人類最重要的一種環(huán)境污染，在一些場合甚至會影響到生命安全。利用噪聲隔離是人類一直采用的被動降噪方法，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)品實現(xiàn)競爭差異化的主要特性。而主動降噪隨著在耳機上的成功應(yīng)用獲得廣泛的關(guān)注。道路噪聲主動噪聲控制技術(shù)的原理與耳機主動噪聲控制（ANC）技術(shù)一樣，該技術(shù)通過發(fā)出與入射噪聲相反的聲波來主動降低噪聲。ANC 是一種軟件驅(qū)動的技術(shù)，可以分析機艙內(nèi)的聲音，以減少引擎和道路的噪音。

而被動式方法則是通過隔音來阻止噪音?，F(xiàn)有的隔音方法涉及隔音和動態(tài)阻尼器，這不僅增加了重量，而且也無法完全阻擋嗡嗡聲的次聲。相比之下，主動噪聲消除利用麥克風和控制器之類輕得多的部件來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)可以實時分析各種噪聲，可以處理包括輪胎和車輪之間的共振聲，或者來自路面的轟隆聲等多種不同的道路噪聲，通過實時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)的主動降噪，總線延遲性能很關(guān)鍵

主動降噪功能的原理是很簡單的，但實際應(yīng)用中卻并不簡單。以汽車主動降噪為例，由于噪聲測量和分析技術(shù)的局限性，現(xiàn)有的主動降噪僅在噪聲恒定且可預(yù)測噪聲發(fā)生時才能使用，過去常見的汽車主動降噪技術(shù)最常用于抵消恒定的發(fā)動機噪音?？紤]到道路或發(fā)動機噪音到達乘客只需要大約 0.009 秒，因此當前技術(shù)是鞭長莫及。

公開的資料顯示，作為一項創(chuàng)新的汽車音頻總線，A2B支持串聯(lián)拓撲，即單個主機最多連接10個菊花鏈形式的從機。A2B針對音頻應(yīng)用進行優(yōu)化，速度為50Mbps，非常適合數(shù)字麥克風。而非常重要的是，A2B可以保證延時最多2個時鐘周期，為ANC/RNC這樣的延時敏感型應(yīng)用提供時間確定性。而正是在50Mbps下的兩個時鐘周期時延，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算從道路到汽車的振動，控制計算機分析道路噪音。從媒體公開的數(shù)據(jù)顯示，由于其計算和信號傳輸速度得到了優(yōu)化，因此僅需 0.002 秒即可分析噪聲并產(chǎn)生由數(shù)字信號處理器（DSP）產(chǎn)生的反向聲波。麥克風不斷監(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)能夠進行準確的噪聲分析和快速計算，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)代汽車集團能夠大大提高機艙內(nèi)的安靜度。新系統(tǒng)可以實時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減少車輛的簧下重量。

值得一提的是，汽車應(yīng)用的另一個重要問題是電磁兼容性(EMC/EMI)，A2B通過了最嚴格的汽車EMC和EMI測試（僅使用雙線UTP電纜）。在汽車路噪降噪應(yīng)用中，要求加速度計和麥克風分布在汽車內(nèi)部周圍，使用傳統(tǒng)模擬鏈路的成本非常高昂，因為需要額外部署電路（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，簡化了這個架構(gòu)。

不止于降噪，創(chuàng)新總線的汽車駕駛艙音頻全局應(yīng)用

報道中還指出，現(xiàn)代汽車公司還計劃在其汽車產(chǎn)品的基礎(chǔ)音頻連接和信息娛樂系統(tǒng)中更廣泛地采用ADI的A2B技術(shù)。事實上，降噪應(yīng)用僅僅是A2B的低延遲優(yōu)勢的一個衍生應(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)簡化過的車內(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，這是因為模擬線路要求從音頻源到端（揚聲器）都采用價格高昂的屏蔽電纜。此外，主動降噪(ANC)和路噪降噪(RNC)系統(tǒng)需要在車內(nèi)安裝多個麥克風，這為音頻網(wǎng)絡(luò)增加了許多輸入節(jié)點。A2B支持串聯(lián)拓撲，即單個主機最多連接10個菊花鏈形式的從機。A2B針對音頻應(yīng)用進行優(yōu)化，速度為50Mbps。通過使用非屏蔽雙絞線(UTP)，大幅簡化連接，線束的總重量減少高達75%。節(jié)點之間的距離可達15米，最大網(wǎng)絡(luò)長度為40米。同樣的UTP傳輸電源（幻象供電）最高可達300mA，非常適合數(shù)字麥克風。此外，若在主節(jié)點提供的供電功率分配不足時，可以由本地電源為從機節(jié)點供電?？偩€支持雙向通信，主機至從機、從機至主機，最多可32個通道下行和上行（12、16、24位）。

本文小結(jié)

隨著內(nèi)燃機汽車的逐步淘汰，機艙內(nèi)的安靜變得越來越重要。車輛內(nèi)部噪聲主要來自三個來源：車輛動力總成噪聲，道路噪聲和風噪聲。電動和燃料電池電動汽車幾乎沒有動力總成噪聲，因此抑制道路和風噪聲變得勢在必行。利用全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)可以顯著降低道路噪音，并為未來的電動和燃料電池電動汽車創(chuàng)造寧靜的車廂。