耳朵里面有芯片：耳朵里的芯片大学问

世卫组织的报告显示，全球有15亿人面临听力障碍，未来这个数字可能还会持续上升。之所以如此，是因为我们的生活环境噪声很严重，另外，不良的生活习惯也会损害听力。

还有一项研究显示，有条件使用助听器的国家里只有17%的人愿意使用助听器，原因有以下几点：价格太贵，且效果也不像我们想象的那样好；心理压力，很多人认为戴上助听器，别人一看就是听障人士，他们承受不了这种心理压力。

为了解决以上难题，主动降噪（ANC）技术应运而生，它可以帮助我们避免遭受外界的干扰，也是保证听力健康的必要条件。

然而，40年前，在刚问世的时候，ANC成本很高，甚至是皇家御用的。当时都是高端应用，普通消费者难以享受，例如，当时一个航空专业耳机，市场售价要1万多。1989年，BOSE量产了ANC耳机，第一批用户是空军飞行员和机场地勤人员，用以保护听力，因为引擎声是非常大的。

到了2000年，ANC进入民用市场，但依然无人问津，因为太贵了，当时降噪耳机还是奢侈品，有航空公司头等舱以标配降噪耳机作为卖点。

2014年出现了突破性进展，BOSE发布了一款平民化的耳机，大幅度拉低了价格，并首次应用数字降噪方案，可以做到更精准、更灵活、更智能化，包括后续的升级，这也为后面的发展奠定了基础。

现在，降噪技术几乎成为了耳机的标配，已惠及广大消费者。

ANC面对的挑战越来越多

然而，当下各家降噪效果水平不一，存在着各种各样的问题。

不同品牌的降噪耳机各有不同，有的可能需要开到70%的音量，有些具备顶级降噪效果的耳机只需要开到30%的音量就够了，差别是很大的。但对消费者而言，如果在普通的环境下打开降噪可能感受不到这个差别，但真正使用的时候会有差别。对此，ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源表示，用ADI技术的耳机开到30%就可以。

由于消费者的要求越来越高，降噪所面对的挑战也越来越多。

例如负压感，如果降得特别深也会很难受，感觉耳膜被挤压了一样；还有爆破音，开车过减速带的时候开降噪，能够感觉到会有爆破音，地铁关门、公交车急刹车、上下楼的时候，都会出现类似现象。

底噪，可以把它理解为整个系统的综合噪声。如果处理不好会很尴尬，因为底噪主要来自于声学器件本底噪声，芯片本身的电噪声，包括蓝牙发射干扰，也有外界的传导，有线和无线的耦合，再加上降噪本身调试的时候，会把噪声效果放大。这些问题处理不好，会出现很尴尬的现象：在一个稍微安静的场景打开降噪，产生的噪声比本来的噪声还要大。

风噪，在户外打开降噪或通透模式后，由于有风，系统会做一些处理，这些处理有可能会被放大，反而变得更刺耳，比不开的时候还要难受。在户外风噪是很常见的场景，解决不好的话，会影响用户体验。

另外，很多人不愿意戴耳机，因为入耳式耳机戴起来很疼，密封可能滋生细菌。很多人愿意戴平头耳塞或者半入耳耳机，因为比较无感，但牺牲了降噪。现在的用户希望在保持舒适度的情况下实现降噪。

量产效率也是一个问题，我们经常发现自己买的耳机的效果和别人的不一样，这就是品控问题。品控是一个芯片公司综合实力的体现，也是消费者很难看到的，但这会影响口碑。

要解决以上这些难题，需要很深的技术积累。

厚积薄发的ANC方案

ADI中国产品事业部总经理赵轶苗表示，ADI对降噪芯片有很多行业积累。这些积累在ADI中国产品事业部应用起来，再加上本土化的优势，可以更好地帮助客户解决各种痛点，带来差异化的价值。产品方面，ADI发布了ADAU1860和ADAU1850主动降噪芯片，这两款芯片蕴含了该公司多年来的技术积累。ADAU1860和ADAU1850在前续产品基础上又有了大幅度的性能提升，包括ADC、DAC和音频处理性能，在客户那里得到了很好的反响。

ADAU1850是一款非常精简的降噪芯片，体积小、功耗低、性能非常好，很多时候客户愿意在蓝牙芯片基础上外挂一个芯片，看中的就是它的模拟和数字性能。其DAC可以做到110dB的信噪比，支持单端和差分输入，还内置了一个独立的高精度EQ，它的动态范围和精度可以达到小数点后面54个0，非常精确。FDSP是降噪核心，保证降噪效果、功耗和续航的能力。

ADAU1860是另一款重量级的产品，增加了对数字麦克风接口的输入，包括数字接口的增加，多了更加强大的DSP，DSP包括两个核，除了ANC之外还多了一个开放的核，不仅能够进行ANC降噪，还可以做更多事情，比如空间音频、通话降噪和自适应逻辑。再配一个低成本的蓝牙就可以做成非常好的产品。

对于底噪，何源表示，我们需要从芯片最底层、最根本的地方解决这一问题，比如优秀的ADC和DAC，其次是灵活的指令集，用户在调整ANC的时候可以调整优化音频路径，也就是从数字端保证噪声降低。我们还可以提供系统级的降低底噪方案，我们可以指导用户做布板布线，避免干扰，这些都是芯片之外的服务。

关于风噪，具备独立的灵活指令集很重要，就像乐高积木一样灵活的架构，ADI可以在里面搭建很多硬件级别的检测模块，可以自己搭建一个硬件级别的检测系统，可以感知到麦克风被风冲击了，这个时候去做一些动态的检测和调整，用户完全可以自己搭建调整逻辑，ADI也可以帮助实现。而且这种实现是硬件级别、不需要软件实现，实时性和功耗都可以得到保证，也很安全。

关于半入耳，ADI研发出了一套自适应降噪系统。降噪系统的调试是很复杂的，入耳式耳机有耳塞的帮助，可以保证耳机和耳朵的耦合是很固定的，但如果变成半入耳的话，有任何动作，耳朵和耳机可能是分开的，这就会导致特征变化，原来调的那套音频参数可能就不适用了，需要动态跟踪、动态计算、动态去做降噪的实现。ADI通过软硬件结合的方式，利用硬件指令集的优势做出了一套方案，现在效果还是不错的。今年上半年就可以看到应用这种方式的产品出来，后面还会有越来越多的跟进。

关于负压感，因为低频波长比较长，传达效果比较好，我们从生下来，听到最多的声音都是低频噪声，且适应了这种声音。ANC降噪把低频部分拿走以后，噪声的特性发生了变化，变成了人耳没有适应的噪声特点，就会有不适应的感觉。对此，ADI在芯片之外可以耦合已知的声学模型，能够把这种感受降到最低，也会把对心理模型的理解，耦合到调节降噪性能，给用户的感受就是既安静又没有负压感。

关于切换顺滑度，有的耳机可以切换模式，在切换、开关降噪的时候，ADI可以做到无级变速，是芯片指令集级别的硬件实现，1秒钟采样192K就会变19万次，也会拟合，就是从A变成B是一个隐形的变化，从A慢慢地平移到B，ADI实现了这个复杂的硬件算法，给用户的感受就是变化非常柔和。很多ADI方案的产品都有这个特点，这是该公司一个很大的优势。

何源表示，ADI提供的不只是芯片，我们的策略叫做Go Beyond Silicon。除了硬件设计和软件工具链，还可以提供ANC通透模式的调试，也可以去做音乐的补偿，因为降噪以后再播放音乐，可能音乐也会有损失，这时候就会进行补偿和调音，包括自适应调音、空间音频量产的方案都可以提供，只有芯片原厂最了解这些。

应用场景多元化

ANC技术的应用场景远不止耳机，例如，特斯拉Model X的下一代会标配ANC，可实现对一个区域的降噪。特斯拉是没有引擎的，降低的更多的是胎噪和风噪，这也很像消费类产品。再比如抽油烟机和空调，在家里睡觉的时候它也会一直烦你，这些都是ANC技术的潜在市场。

前文提到，很多人不愿意戴助听器，如果耳机本身就可以做助听器，将是一个很大的进步。何源表示，助听器算法最大的困难在于延时，比如我跟你对话，你说话的时候我看到你的嘴巴，我在听，如果延时超过30毫秒，我会感觉到回声，就是你的声音和我耳朵的声音重叠了。如果应用ADI芯片，处理是本地实现的，可以实现算法延时的最低路径，能够在最大限度上让两个声音吻合在一起，让你感受不到延时。

目前，有很多助听器厂家在与ADI合作，该公司的架构设计也非常适合他们的落地。这方面分为两块：一是声学，二是是电学，电学方面ADI已经没问题了，声学方面还在打磨。美国有一个助听器的法案，就是希望把助听器在市场上放开，预计今年上半年法案就会落地，会对整个助听器行业产生巨大影响，门槛降低后，做耳机的厂商也可以做助听器了。

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