【導(dǎo)讀】聲音廣泛存在于自然界，是人類最原始的信息交流方式，也是人類從自然界獲取信息最基本的渠道。然而當(dāng)越來(lái)越多的人為制造的聲音存在于現(xiàn)代人的空間中時(shí)，“噪聲”就成為越來(lái)越嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，克服噪聲對(duì)人類的影響已經(jīng)成為一個(gè)重要的商業(yè)市場(chǎng)，在很多細(xì)分領(lǐng)域也逐漸成為很多產(chǎn)品差異化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，而現(xiàn)代汽車制造商就與噪聲較上了勁。噪聲對(duì)于當(dāng)代的汽車制造商而言，絕不能一避了之，有說(shuō)不完的欲拒還迎的技術(shù)門道。
What？主動(dòng)增加噪聲？對(duì)電動(dòng)汽車可以有！
生活中很多事情也總是可以從相反的兩面去看，給我們生活造成不少干擾的噪聲，一樣也有正反兩面的意義。噪聲成為現(xiàn)代城市人的健康殺手之一，而有時(shí)候，噪聲也是人們的“朋友”——日益受歡迎的電動(dòng)汽車幾乎沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，在路面上行駛時(shí)很難被行人察覺(jué)，從而增加了不少安全隱患。為此，越來(lái)越多的整車廠人為增加模擬的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音，實(shí)現(xiàn)行人安全提醒。
ADI公司就推出了一款嵌入式系統(tǒng)，用于為電動(dòng)(EV)和混合動(dòng)力汽車(HEV)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)聲音。通過(guò)采用ADSP-BF706數(shù)字信號(hào)處理器和電動(dòng)汽車警示音系統(tǒng)(EVWSS)固件，汽車制造商能夠滿足電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車低速行駛時(shí)對(duì)外部發(fā)動(dòng)機(jī)聲音的未來(lái)安全規(guī)范要求。事實(shí)上，不僅外部行人需要發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲來(lái)起到警示效果，通過(guò)在駕駛艙產(chǎn)生適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)噪聲也有助于改善車主的駕駛體驗(yàn)。
ADI解決方案包含完整的硬件和固件參考設(shè)計(jì)。利用ADSP-BF706或 ADAU1450 數(shù)字音頻處理器擴(kuò)展后，分別可用于高性能應(yīng)用或入門級(jí)應(yīng)用。ADSP-BF706采用存儲(chǔ)器映射四通道SPI存儲(chǔ)器，能夠更快速、更便捷地訪問(wèn)存儲(chǔ)的用于產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)聲音的音頻文件。它最多可以同時(shí)訪問(wèn)24個(gè)WAV文件，而傳統(tǒng)產(chǎn)品一般只能訪問(wèn)五個(gè)。
抑制噪聲提高駕乘體驗(yàn)，駕駛艙路噪消除不簡(jiǎn)單
過(guò)去兩年，主動(dòng)降噪功能成為耳機(jī)產(chǎn)品熱賣助推器，降噪功能一開(kāi)世界瞬間靜下來(lái)的體驗(yàn)讓消費(fèi)者樂(lè)得掏腰包。而對(duì)于“移動(dòng)的家”，汽車駕乘體驗(yàn)就飽受噪聲影響，噪聲體驗(yàn)成為新車購(gòu)買決策的影響因素之一。近年來(lái)隨著ANC（主動(dòng)降噪）技術(shù)的成熟，主動(dòng)降噪功能近兩年獲得汽車廠商的關(guān)注。
前不久，ADI公司宣布與現(xiàn)代汽車公司合作推出業(yè)界首個(gè)全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)。無(wú)獨(dú)有偶，在媒體的公開(kāi)報(bào)道中，BOSE也推出了這項(xiàng)汽車“黑科技”——降低胎噪的主動(dòng)降噪技術(shù)。有意思的是，披露出來(lái)的信息顯示，這兩個(gè)業(yè)界知名企業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)中都采用了ADI汽車音頻總線(A2B)技術(shù)。
降噪的原理很簡(jiǎn)單：空氣傳播的聲音都是震動(dòng)的波，有波峰和波谷，那么只要偵測(cè)到波峰波谷，主動(dòng)的發(fā)出與波峰波谷相反的聲音，就可以做到正負(fù)抵消掉聲音的波。然而，汽車降噪方案中音頻處理并非關(guān)鍵，因?yàn)槎鷻C(jī)的降噪方法不能直接推廣到汽車上。與耳機(jī)的聲學(xué)模型不同，人在車中坐、聲從路上來(lái)，汽車路噪降噪需要對(duì)外部噪聲采樣，對(duì)部署于汽車底盤或輪轂上的振動(dòng)傳感器或麥克風(fēng)采集機(jī)的數(shù)據(jù)處理和延遲提出了挑戰(zhàn)，如果傳輸延遲長(zhǎng)、處理速度慢，就“悲劇”了——沒(méi)等降噪聲波抵達(dá)產(chǎn)生抵消的效果，噪聲聲波已經(jīng)進(jìn)入乘客耳膜了?？紤]到道路或發(fā)動(dòng)機(jī)噪音到達(dá)乘客只需要大約 0.009 秒，當(dāng)前汽車總線傳輸技術(shù)有點(diǎn)鞭長(zhǎng)莫及。
由于A2B針對(duì)音頻應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，速度為50Mbps，非常適合數(shù)字麥克風(fēng)。而非常重要的是，A2B可以保證延時(shí)最多2個(gè)時(shí)鐘周期，從而為ANC/RNC這樣的延時(shí)敏感型應(yīng)用提供了時(shí)間確定性。A2B技術(shù)提供的超低確定性延遲特性，A2B技術(shù)提供同步數(shù)據(jù)交換，保證最大延遲低于50 µs，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。從媒體公開(kāi)的現(xiàn)代汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，由于其計(jì)算和信號(hào)傳輸速度得到了優(yōu)化，僅需 0.002 秒即可分析噪聲并產(chǎn)生由數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生的反向聲波。傳感器不斷監(jiān)視道路噪音狀態(tài)，并將信息發(fā)送到數(shù)字信號(hào)處理器。全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的噪聲分析和快速計(jì)算，確保及時(shí)消除駕駛員、乘客和后排各個(gè)座椅位置的道路噪聲。
本文小結(jié)
有意思的是，上面提到的兩個(gè)與噪聲的解決方案核心芯片均不是“為噪聲而生”，ADI公司的ADSP-BF706或 ADAU1450 數(shù)字音頻處理器其實(shí)早被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的音頻系統(tǒng)中了。兩年前在傳統(tǒng)音頻方案中通過(guò)增加數(shù)字信號(hào)處理器和電動(dòng)汽車警示音系統(tǒng)(EVWSS)固件，采用ADI公司的 Sigma Studio集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE)，OEM可在使用ADAU1450時(shí)靈活調(diào)整聲音。因此，方案現(xiàn)成而簡(jiǎn)單，即便編程經(jīng)驗(yàn)極少的音響師也能夠優(yōu)化音頻性能，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。
ADI公司的A2B總線系列產(chǎn)品的初衷則是為消減"復(fù)雜度、重量，以及附加成本而設(shè)計(jì)的。而A2B技術(shù)提供同步數(shù)據(jù)交換，保證最大延遲低于50 µs的特點(diǎn)，在汽車降噪延遲特性要求嚴(yán)格的路噪降噪應(yīng)用中獲得新的應(yīng)用“發(fā)掘”。同樣的特性，A2B也在遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)獲得應(yīng)用，利用A2B技術(shù)提供的超低確定性延遲特性，所涉及的麥克風(fēng)數(shù)量、可用的處理能力和系統(tǒng)中的延遲都會(huì)影響波束成形實(shí)現(xiàn)的有效性。A2B總線確定的延遲特性為路噪主動(dòng)降噪提供了可能，也為汽車減少被動(dòng)降噪的成本提供了空間，為提高駕乘體驗(yàn)提供了新的思路。
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