【導讀】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。然而當越來越多的人為制造的聲音存在于現(xiàn)代人的空間中時，“噪聲”就成為越來越嚴重的社會問題，克服噪聲對人類的影響已經(jīng)成為一個重要的商業(yè)市場，在很多細分領(lǐng)域也逐漸成為很多產(chǎn)品差異化設計的關(guān)鍵，而現(xiàn)代汽車制造商就與噪聲較上了勁。噪聲對于當代的汽車制造商而言，絕不能一避了之，有說不完的欲拒還迎的技術(shù)門道。
What？主動增加噪聲？對電動汽車可以有！
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，而有時候，噪聲也是人們的“朋友”——日益受歡迎的電動汽車幾乎沒有發(fā)動機的噪聲，在路面上行駛時很難被行人察覺，從而增加了不少安全隱患。為此，越來越多的整車廠人為增加模擬的發(fā)動機聲音，實現(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(EV)和混合動力汽車(HEV)產(chǎn)生發(fā)動機聲音。通過采用ADSP-BF706數(shù)字信號處理器和電動汽車警示音系統(tǒng)(EVWSS)固件，汽車制造商能夠滿足電動和混合動力汽車低速行駛時對外部發(fā)動機聲音的未來安全規(guī)范要求。事實上，不僅外部行人需要發(fā)動機噪聲來起到警示效果，通過在駕駛艙產(chǎn)生適當?shù)陌l(fā)動機噪聲也有助于改善車主的駕駛體驗。
ADI解決方案包含完整的硬件和固件參考設計。利用ADSP-BF706或 ADAU1450 數(shù)字音頻處理器擴展后，分別可用于高性能應用或入門級應用。ADSP-BF706采用存儲器映射四通道SPI存儲器，能夠更快速、更便捷地訪問存儲的用于產(chǎn)生發(fā)動機聲音的音頻文件。它最多可以同時訪問24個WAV文件，而傳統(tǒng)產(chǎn)品一般只能訪問五個。
抑制噪聲提高駕乘體驗，駕駛艙路噪消除不簡單
過去兩年，主動降噪功能成為耳機產(chǎn)品熱賣助推器，降噪功能一開世界瞬間靜下來的體驗讓消費者樂得掏腰包。而對于“移動的家”，汽車駕乘體驗就飽受噪聲影響，噪聲體驗成為新車購買決策的影響因素之一。近年來隨著ANC（主動降噪）技術(shù)的成熟，主動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)界首個全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)。無獨有偶，在媒體的公開報道中，BOSE也推出了這項汽車“黑科技”——降低胎噪的主動降噪技術(shù)。有意思的是，披露出來的信息顯示，這兩個業(yè)界知名企業(yè)的相關(guān)設計中都采用了ADI汽車音頻總線(A2B)技術(shù)。
降噪的原理很簡單：空氣傳播的聲音都是震動的波，有波峰和波谷，那么只要偵測到波峰波谷，主動的發(fā)出與波峰波谷相反的聲音，就可以做到正負抵消掉聲音的波。然而，汽車降噪方案中音頻處理并非關(guān)鍵，因為耳機的降噪方法不能直接推廣到汽車上。與耳機的聲學模型不同，人在車中坐、聲從路上來，汽車路噪降噪需要對外部噪聲采樣，對部署于汽車底盤或輪轂上的振動傳感器或麥克風采集機的數(shù)據(jù)處理和延遲提出了挑戰(zhàn)，如果傳輸延遲長、處理速度慢，就“悲劇”了——沒等降噪聲波抵達產(chǎn)生抵消的效果，噪聲聲波已經(jīng)進入乘客耳膜了?？紤]到道路或發(fā)動機噪音到達乘客只需要大約 0.009 秒，當前汽車總線傳輸技術(shù)有點鞭長莫及。
由于A2B針對音頻應用進行優(yōu)化，速度為50Mbps，非常適合數(shù)字麥克風。而非常重要的是，A2B可以保證延時最多2個時鐘周期，從而為ANC/RNC這樣的延時敏感型應用提供了時間確定性。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。從媒體公開的現(xiàn)代汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，由于其計算和信號傳輸速度得到了優(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)字信號處理器。全數(shù)字路噪降噪系統(tǒng)能夠進行準確的噪聲分析和快速計算，確保及時消除駕駛員、乘客和后排各個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)字音頻處理器其實早被廣泛應用于傳統(tǒng)的音頻系統(tǒng)中了。兩年前在傳統(tǒng)音頻方案中通過增加數(shù)字信號處理器和電動汽車警示音系統(tǒng)(EVWSS)固件，采用ADI公司的 Sigma Studio集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，OEM可在使用ADAU1450時靈活調(diào)整聲音。因此，方案現(xiàn)成而簡單，即便編程經(jīng)驗極少的音響師也能夠優(yōu)化音頻性能，縮短開發(fā)時間。
ADI公司的A2B總線系列產(chǎn)品的初衷則是為消減"復雜度、重量，以及附加成本而設計的。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，在汽車降噪延遲特性要求嚴格的路噪降噪應用中獲得新的應用“發(fā)掘”。同樣的特性，A2B也在遠程會議系統(tǒng)獲得應用，利用A2B技術(shù)提供的超低確定性延遲特性，所涉及的麥克風數(shù)量、可用的處理能力和系統(tǒng)中的延遲都會影響波束成形實現(xiàn)的有效性。A2B總線確定的延遲特性為路噪主動降噪提供了可能，也為汽車減少被動降噪的成本提供了空間，為提高駕乘體驗提供了新的思路。
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