抗躁
抗噪(noise cancelling)是比降噪(noise suppression)又更進階的方式,可以主動去除雜音和噪音。 概念上是製造出相反相位的聲波,來抵銷偵測到的噪音,並且正反向聲波的強度宜相同。
抗噪一般用在會議音訊系統還有耳機當中, 目前汽車業也朝向車內抗噪目標,但尚未成熟。 以下將以耳機作為抗噪範例,例如耳機有被動式抗噪(Passive Noise Cancelling, PNC)和主動式抗噪(Active Noise Cancelling, ANC)。 被動式抗噪又稱為噪音隔絕(noise isolation),基本上就是用耳塞或耳罩緊密覆蓋耳朵,在氣密情況下阻絕外部噪音。 此類的耳機一般都是入耳式(insert type)或封閉耳罩式(close back)的耳機,因為要達到相當氣密性。 封閉耳罩式的反面就是開放式(open back),氣密效果不佳。 之所以還會有廠商製作開放耳罩式(open back),是因為這樣的聲場聽起來比較自然,並且因為壓迫感較小,所以聆聽起來也不會感到悶熱或不適。

為了去除低頻噪音,發聲喇叭在低頻的最大輸出要大於115dB,頻段約100hz至1,000hz。 更低頻的噪音通常不需特別處理,一來是人耳對此低頻本來就不敏感,另外是此低頻較難處理。 我們需要一個低頻衰減頻率點(Low Frequency Roll Off, LFRO)非常低的麥克風,可能要低於50hz,甚至低於10hz, 通常是特規品的微機電麥克風(MEMS mic)才能達到如此效果。
就耳機ANC而言,一般會佈署兩顆麥克風, 一顆朝外收音稱為前饋(feed forward)麥克風,收環境音,宜用有限長單位脈衝響應濾波器(Finite Impulse Response, FIR); 一顆朝內收音稱為反饋(feedback)麥克風,收耳內音,宜用無限長單位脈衝響應濾波器(Infinite Impulse Response, IIR)。 ANC的反饋有一個通則,就是當相位大於180度時,環路增益(loop gain)必須要小於1,否則你就會聽到奇怪的聲音。 在中高頻如果違反原則的話,會聽到回音是的哮叫。在低頻的話,會聽到低頻歇低音。 為了避免上述問題,我們希望ANC系統的各元件都要要是相位最低(minimum phase shift)的屬性,一旦相位延遲降低,我們就能夠有效控制ANC的增益。 在機構設計上,裡面的收音麥克風和驅動單元要盡量靠近,以降低延遲,不過這可能造成迴聲難以去除的問題。
為了讓耳機不要產生ANC哮叫,我們可以設計入耳偵測(ear proximity sensing)。在低頻的話,會聽到低頻歇低音。 我們可以設定耳機放入耳道,並且密封後,才開啟ANC。 這可以透過一些感光元件來確定耳機到底放進去與否。 因為如果耳機在放入的過程中,ANC就開啟的話,放入耳道摩擦的低頻聲音被收進去ANC,會造成ANC系統發出一些增益失去控制的雜音。


