我们所有人都有试图在嘈杂的街上、拥挤的餐厅或火车站用手机打电话的经历，这些地方的背景噪声可以使得我们无法听清对方的声音。在这些地方，当你身边的人为了让对方听清而对着话筒大叫时，情况可能会变得更糟。主动和被动噪声消除技术可以将高端头戴式耳机中的背景噪声减到最小，不过，这些技术至今还没能为手机提供相同的好处。显然，手机可以借噪声消除技术来改善用户使用体验。

主动噪声消除（ANC）技术已经在头戴式耳机中使用好几年了，它常常用来在长途旅行中消除飞机引擎的嗡嗡声。但该技术的全部好处还没有被我们认识到，即在范围广得多的应用中采用噪声消除技术的潜力，它可以为一系列消费类电子设备的用户创造一个安静的区域。一个非常有效的噪声消除方案不仅可通过帮助保护我们的听力使消费者受益，而且运营商也会受益于更长的通话时间、更多的电话呼叫和更满意的消费者，它们将为运营商带来更高的收入。

在当前的手机中，从手机麦克风采集进来的语音信号可以进行过滤和改善，以为你和电话另一端的其它人创造一个高质量的链接，但在一个热闹的场所接听来电可以让你完全听不到呼叫方的声音。在手机听筒周围创造出一个安静的区域，而又不依赖不切实际的被动噪音消除技术，对手机来说是一种特别令人激动的可能性。

ANC技术现在已经从高端头戴式耳机渗透到中档头戴式耳机，但它到目前为止还主要应用在头戴式耳机上。部分问题是大多数这些头戴式耳机采用的反馈式ANC技术，这一技术试图创造出一个稳定的零噪音信号：一个麦克风测量进入头戴式耳机‘罐’中的噪音，另一电路产生一个送到头戴式耳机扬声器的噪音消除信号。不过，这一技术在能够消除的频率方面是有局限的，而且大多数时候它需要在头戴式耳机周围进行大量的声音验算，以通过被动噪音消除方法隔离外部的噪音。

手机

在当前的手机中，从麦克风采集进来的语音信号可以进行过滤和改善，以为你和电话另一端的其它人创造一个高质量的发送链接。但在热闹的场所接听电话可以让你完全听不清电话呼叫方的声音。

ANC对为发达市场开发高端手机的制造商来说是一个富有吸引力的性能。想象一下这样一部商务手机吧，当你在嘈杂的火车上时，它仍能让你清楚地听清给你打电话的同事传达给你的信息，或想象这样一部普通手机，它允许你在一个热闹的餐厅里接听朋友的电话，而且不需要走到餐厅外面就能听清对方的声音。

除此以外，发展中市场的低端手机制造商和网络运营商对这一技术也有兴趣，因为这一市场中的呼叫方经常必须在非常嘈杂的大街上痛苦地完成通话。此外，在手机中使用改善呼叫质量的技术意味着，在同一信号质量水平下，网络覆盖距离可以扩展得更远，这不是使得运营商在相同的基础设施下可为更多的客户提供手机服务，就是使得运营商可以减少需要部署的新基础设施。

在手机中实现这一技术是一个非常重大的挑战，因为不仅要让该技术起作用，而且要在以千万数量级制造的设计中以高性价比让它起作用。那可不是一个微不足道的挑战。

噪音消除技术类型

被动噪音消除技术包括隔绝和吸收，典型采用的形状是围绕耳朵的杯子或罐子。这对于用来聆听音乐或盖过飞机上不想要声音的头戴式耳机来说是管用的。很明显，被动噪音消除技术对手机而言是不可行的。主动噪音消除技术可分类为反馈式或前馈式。在头戴式耳机中，被动噪音消除技术通常采用反馈式方法。头戴式耳机‘罐’在聆听者的耳朵上创造了一个密封谐振腔，罐内的噪音可用一个麦克风来监测，一个电子反馈电路则用来产生一个噪音消除信号，它努力在罐内创造出一个安静的零噪音信号。而在使用手机的消费者耳朵周围创造这样的一个密封谐振腔显然是不切实际的。

接收端噪音消除挑战

欧胜ANC技术使用前馈架构而不是传统的反馈式方法，它也使用麦克风去捕获环境噪音，但与使用反馈式方法去创造一个零噪音信号不同的是，这一方法将噪音信号反相，并在噪音接触到耳膜时生成一个同步的声音场去消除噪音。这可消除对头戴式耳机罐的需要，或对被动式噪音消除方法的需要。不过，这一方法在技术和商业两方面都面临着重大挑战，因为只有很有限的时间进行信号处理、对信号进行倒相、计算所需的时移和产生到扬声器的输出波形。所有这些工作需要在环境噪音信号通过噪音监测麦克风到它到达耳朵之间的时间内完成，生成的噪音消除信号还必须已精确地进行了相位调整，以确保噪音已恰当地被消除掉了。如果能正确地做到这些要求，那么这将在耳朵周围创造出安静的区域，以使得音频信号不管在多嘈杂的环境下都能更清晰。

另一挑战是商业上的。手机使用一个很宽动态范围的麦克风和扬声器，这样的一个系统必须能很容易地设计进任何一款特定的手机中。拥有一个可配置的解决方案，它能将不同的参数轻易地编程到不同的手机中以优化信号处理，对于获得实现差异化用户使用体验所需的性能水平来说是至关重要的。对低端手机来说，这还必须是一种高性价比解决方案，不会为手机的BOM清单增添昂贵的元器件。

尽管手机基带处理器具备很大的处理能力裕量，但没有足够的时间将信号从手机的接收端路由到基带处理器，且仍能达到很好的ANC水平。这一处理能力不仅必须以一种高性价比方式增加到音频信号链上，而且不能牺牲现有的声音质量或电池寿命。传统的反馈型ANC头戴式耳机使用一个附加的电池来为信号的处理提供电力，但手机设计师不可能再增加一个附加的电池。手机ANC解决方案必须几乎不对手机通话时间和待机时间产生什么影响。

建议的实现方案

欧胜拥有很多基于新的前馈式方法的专利/专利应用解决方案，它们均可满足手机和便携式消费电子设备制造商的需求。这些专利/专利应用解决方案覆盖时间调整和信号处理技术，这些技术可消除信号链的时延，从而提供环境噪音和噪音消除信号的时间和相位均得到修整的实现方案。

这一实现在手机左右耳机扬声器的边缘使用了两个麦克风，它们截取环境噪音，将它馈入产生反噪音信号的信号处理器，再馈入耳机扬声器。信号处理器还必须考虑到扬声器能多快地响应特定的频率，以确保所有的频率都已修整过时间和相位。

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信号幅度

扬声器音量

背景噪音—ANC关

背景噪音—ANC开

图1 – 欧胜ANC的简化效果图

图1显示了欧胜ANC效果的一个实例。蓝线代表语音信号，红色形状代表背景噪音信号，它常常在幅度上大于语音信号，从而使得语音信号听不见。黑色形状显示在欧胜ANC打开后噪音信号的样子。

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语音编解码器 麦克风放大器 语音ADC
耳机驱动器 发送语音 接收到语音 基带处理器 时钟输出 电源管理 控制 环境噪音消除

图2 --- 接收端主动噪音消除的功能框图

图2中显示的实现使用了两个标准麦克风，以及一个欧胜的信号处理芯片，它可取代扬声器驱动器。

信号处理芯片保存信号链上不同单元的一套参数，它们可根据特定手机设计的声学特性进行调节。这些参数包括不同扬声器的延迟、不同形状因子（如翻盖式或直板式手机）、以及麦克风的信噪比。

欧胜ANC技术已经被应用于高端头戴式耳机，现正被设计进手机中。

在未来，它还将被应用到便携式设备中，如个人多媒体播放机，以改善游戏和视频的声音质量，用户测试也已显示，改善系统的音频性能可引人注目地改善总的用户使用体验。

未来趋势

为了继续降低手机的成本和尺寸，必须探索额外的集成机会。发送通道噪音消除元件的集成是一种可能性，因为这可为手机供应商提供一个便利的单芯片解决方案，它专门用于处理进入手机并通过蜂窝网络传送出去的噪音，以及让手机用户很难听清语音呼叫的相同噪音。另一种可能性是集成信号处理元件和硅麦克风。诸如此类的集成步伐将降低系统的噪音、改善系统的性能和要求更低的功率，并降低总的BOM成本和手机设计的复杂性。

结论

主动噪音消除技术是一种有力的工具，它可用来改善手机的使用体验，并改善移动蜂窝网络的经济性和用户满意度。由于对被动噪音消除技术的需要和对在聆听者耳朵周围创造一个密封谐振腔的需要，反馈式ANC技术至今没能应用到手机中。借助前馈式架构和欧胜开发的独特专利时间修整和信号处理技术，现在有可能在手机中提供非常有效的噪音消除性能，而且是以一个高端和低端手机制造商均能接受的成本。