咱的《干货周记》有个特点：不会枯竭。
因为咱的内容，主要选自Roy的日常笔记（持续更新）。从模拟到数字，从技术到市场，从消费类到汽车电子... 都与实战相关，素材源源不断。
Roy“专业&市场”笔记一瞥
这次，咱聊个音频话题：主动降噪（Active Noise Cancellation），简称ANC。其实，Roy在5年前的文章《这该死的噪音》中，就聊过“降噪”。
但当时只是蜻蜓点水，稍微提了一嘴，但这期内容可不简单，以输出干货为主。（受限于篇幅，本次仅讨论耳机相关）
基本概念
下面我以光速，一句话阐述ANC的基本概念：它是用反相声波，来抵消环境环境噪声，让听者感到更安静的一种技术。理想的ANC系统，通常会包含前馈和反馈系统，可给人“一秒钟沉入海底”之感。
通俗理解：上面提到的“反相声波”，就是工程师造的一个“影分身”，用来抵消原始噪声，理想情况下，二者战斗之后，能同归于尽（一切归于宁静）。
Roy自制
说着容易，做着难。现实世界中，“本体”往往比“影分身”厉害，尤其是嘈杂环境下，工程师召唤出的“反相声波”，通常会在前馈系统中实现，但它一般只能抵消一部分噪声能量，要想尽量多的干掉噪声，往往还需要更多屏障：反馈系统。
网络截图，侵删
和“前馈系统”召唤的“影分身”不同，“反馈系统”可没那么讲究，也不在乎自己长得像不像噪声，它更像个“大力士”，会用蛮力去对付被“影分身”抵消后的“残余噪声”。但它会受系统声学设计的制约，好的声学设计，可让它发挥出更大的力量。声学设计（次级路径）不佳，还要它使蛮力的话，会因相位裕度不足，而产生啸叫。
需注意：ANC的势力范围，会受降噪深度和宽度的约束。最终呈现出的效果，取决于：声学结构、电声器件(Mic+Spkr)、降噪芯片（Codec+DSP）、以及“降噪深/宽度”与“心理声学”的配合。
所以，你会见到很多宣称降噪40dB的耳机，实际降噪效果还不如宣称30dB的产品，你也会见到很多耳机，在OTA升级后，增强了稳定性，但降噪性能会变弱的情况...
实战，揭开ANC的神秘面纱
下面，咱以一个基础混合ANC系统为例，说说设计师们，到底是怎么召唤噪声“影分身”和“大力士”的。
图1
根据第一性原理，咱可以把“如何搭建一个基础ANC系统”简化成：如何设计出FF Filter（“影分身”）和FB Filter(“大力士”)。
当然，想玩儿的更酷，还可以搭建多个前馈系统（多重影分身），甚至多反馈系统（多位勇士），以及更智能自适应降噪系统，先不在这儿赘述。
图2
为方便描述，咱先统一如下术语：
FF Filter：前馈滤波器，主要处理前馈麦克风信号。
FB Filter：反馈滤波器，主要处理反馈麦克风信号。
初级路径（A2DRP）：外部噪声传到耳内的声学路径。
次级路径(D2DRP)：耳机自身喇叭发生到耳内的声学路径。
A2FF：外部噪声到FF麦的频响。
A2FB：外部噪声到FB麦的频响。
造出“影分身”：
第零步，按类似图2中描述，搭建好设备，开启麦克风和喇叭路径；
第一步，基于PC+AP等设备，让消音室内的大喇叭发声，同时记录FF麦和FB麦，可得到：
① A2FF频响
② A2FB频响（≈A2DRP）
耳机的初级路径(即P(z))特性即：②/①
第二步，让耳机自身喇叭发声，同时记录FB麦，可得到：
③ D2FB频响（≈D2DRP），此即其次级路径 S(z)
至此，我们终于可以造出噪声“影分身”了：
FF Filter = (②/①)*③，（相位上也可视为：②-①+③）
FF滤波器设计的优劣，会在很大程度上决定降噪宽度，以及下一关反馈滤波器的相位裕度，如果声学裕量不足，则降噪深度会受到掣肘。
召唤“大力士”：
大力士的作用是，对抗从“影分身”那里活下来的残余噪声，主要负责压制低频。这一步，说容易也容易，说难也难。
刚说了，FB Filter是个大力士，力大无穷，但如果在不当的情况下，使蛮力，反而会造成自激啸叫，不安全。
仿真截图
由于FB反馈路径的延迟很低，直接在低频做反相（说白了就是乘负一），上抬之，再叠加噪声即可。但要注意的是：上抬时别太嚣张，因为幅度在变化的同时，相位也在变，一不留神，次级路径/反馈系统可能就啸叫了。
良好的声学结构设计，在满足FF Filter设计很给力的情况下，还能留给FB Filter足够的裕量，做低频反相上抬。能考虑到这点，系统设计就已足够优秀了。
FB滤波器的设计，会决定降噪深度，以及整个系统的稳定性。很多时候的自激啸叫，就是因为FB调的比较激进（大力士使劲太大），使得极点离单位圆太近，用户使用时，稍微一改变声学路径（如戴耳机时摇头晃脑、挤压耳道），就可能造成极点逃逸到单位圆外，这不就自激了麽？
这一点咱在《干货周记：轻松搞懂“运放稳定性”和“零极点艺术”（番外篇4）》中也有讲过。
小结 & Bug
光说不练假把式，下面是各个阶段频响常见的模样：
小结下，极简表达整个系统可近似为：
H(z)=P(z)*FF/(1+S(z)*FB)，其中P(z)为初级路径，S(z)为次级路径。
不知你发现没有，其实上述分析过程，还有个Bug：就是我们前面测到的初级和次级路径，都是在用FB麦克风的效果，近似耳内实际听到的效果，这是不准确的(想一想为什么？)，且千人千耳，不同人的DRP实际效果也是千差万别。
这本身也是ANC业内的一大难题，但顶级玩家们，还是找到了一些方法，直接把“影分身之术”，变成了“秽土转生”。
网络搜索，侵删
目前为止，只有少数玩家，尽妥善地解决这个问题，也正是因为如此，它们的产品，也一直能保持技术产品制高点。
一边是内卷的黑暗深渊，一边是技术红利的持续变现。
真刺激啊
End
Roy个人观点，仅供参考