关于半入耳式耳塞降噪芯片性能分析和应用

自苹果发布Airpods耳机以后，全球刮起了一股true wireless stereo（简称tws，真无线耳机）潮流。根据GFK预测，到2020年，全球TWS蓝牙耳机的市场规模将达到110亿美金。TrendForce旗下拓墣产业研究院最新的报告也指出，光在今年，全球TWS蓝牙耳机出货量达7,800万组，年增52.9%。

因为这些tws耳机基本上都要求两个耳机分别独立接收信号，且大多数设计都是采用半入耳式设计，这就给耳机的延迟、同步和降噪等方面带来挑战。尤其是在降噪方面，因为这是一个能给消费者带来明显体验提升的技术，也是很多消费者迫切需要的技术。

但在过去，还没有一个针对半入耳式耳机的降噪方案。就连被寄予厚望的苹果，在新一代的Airpods也没带来相关功能。但这个领域在昨天迎来了一个大的突破。在主动降噪领域拥有十几年经验的ams宣布，公司正式推出了面向半入耳式耳塞的主动降噪芯片AS3460。

ams AS3460

ams 耳机与传感器部门无线耳塞解决方案营销经理Christian Feierl告诉记者，ams这次推出的AS3460是一个数字降噪方案。如上图所示，ams在芯片内部除了集成了主要用于降噪算法运行的Augmented Hearing Engine（简称AHE）外，还集成了用于信号控制的Arm Cortex-M4F MCU。其中AHE中的自研DSP更是ams这个方案的核心竞争力之一。

据了解，ams这芯片的DSP是完全基于本身的IP研发，这让他们在做相关的算法处理上拥有其独到的优势。而这一切都得益于他们早些年收购了的Incus Laboratories。

这家总部位于英国的企业拥有大量的数字信号处理降噪专利，能帮助厂商使用DSP进行降噪，其主要的做法是利用复杂的滤波器以及相关算法技术，在数字信号处理中进行频响以及相位补偿，然而实现在广泛的频率范围内进行高度降噪处理的效果。在这些专利技术的推动下，这个方案获得了比传统模拟降噪方案有更好的性能表现。

从Christian Feierl的介绍我们得知，这个芯片目前最高能实现40db的降噪效果；能在不同场景平滑切换降噪系统，保证最佳体验；另外，还能提供低延迟低功耗且具有非常自然听感的助听器模式；芯片本身的小尺寸和低功耗也能帮助实现最大化电池容量设计并延长待机时间。

能做到这样，除了硬件本身以外，其相应的软件和算法也在当中发挥了重大的重用。

Christian Feierl表示，得益于其数字化的设计，AS3460能够给芯片带来、automatic preset selection（APS：也就是测自动预设场景切换）功能，具体做法就是针对不同的场景，ams设计出了不同的滤波器，并将其暂存在芯片里。在实际使用中，APS能针对不同噪声场景自动配对最佳滤波器，带来更好的主动降噪效果。同时，使用了这个方案的耳机在使用的过程中还可以根据人耳与耳机之间泄露变化导致的传递函数改变实时计算最佳降噪参数并平滑切换，做到听感自然且无POP噪声。

“声学泄露会导致目标滤波器改变，影响降噪效果。而芯片自带的自适应泄露补偿算法可保证耳机在一定的泄露范围内仍达到较好降噪效果”，Christian Feierl补充说。

此外，芯片还拥有低延迟（4.3微秒到14.7微秒）、混合降噪数字核心的功耗低于5mW、BGA尺寸仅为3*3mm，0.4mmpitch。以上优势让这个芯片与ams的接近传感器，再加上数字麦克风和蓝牙芯片一起，就能打造出一个紧凑的、表现优越的方案。

Christian Feierl同时指出，ams同样具有POW:COM接口技术芯片，tws蓝牙耳机只需要和充电盒之间设计两个触点就能在充电的同时进行通信，这样就又提升了产品ID设计的灵活性，进一步提升蓝牙耳机的体验。

值得一提的是，ams还提供了一个调试工具Flex，借助这个工具，开发者可以很直观地看到他们产品的降噪效果，而免去了再去实验室做相关测试的繁复。