基于Qualcomm QCC5141 Adaptive ANC自适应主动降噪的蓝牙耳机方案

近期 AirPods Max 高调奏响。苹果发布首款头戴式耳机!
且不说:街头巷角,锣鼓喧天,鞭炮齐鸣,红旗招展,人山人海!
也不说:各大网购平台,销量瞬间过万,各大门户网站,竞相传阅,浏览,评论与点赞量瞬间超越100万(1000000+)

单说,这款受人热捧的产品背后,到底有何“不可告人”的秘密呢,其中一个重要的卖点就是ANC,而 Qualcomm 也频出奇招,大招,特招!

且听我们介绍:基于Qualcomm QCC5141 自适应主动降噪(AANC)的蓝牙技术 (Adaptive ANC可简称AANC,比ANC 更胜一筹)


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1、背景
消费者对ANC主动降噪的需求逐年增加,ANC降噪功能已经成为高端耳机的标配和卖点,制造商可以利用该特性打造差异化的产品。但是,有时可能难以提供一致的主动降噪性能,因为耳塞的贴合度或入耳方式会发生变化,而且消费者使用耳塞的方式和场合也可能存在显著差异。Qualcomm打造的自适应主动降噪技术可帮助客户为更广泛的消费者提供始终如一的性能水平和出色音质。”
Qualcomm ANC 一直全球领先!
高通推出了适用于耳塞的自适应主动降噪(ANC)技术。它旨在通过集成的ANC为耳塞提供更好的用户体验。其新解决方案可通过调整性能来适应耳塞贴合用户耳朵的方式,从而提高用户的舒适度并为真正的无线耳塞提供一致的音质。

2、产品竞争力
2.1 减压解负,舒适度高

  传统耳机将入耳舒适度作为他们选购无线耳塞的重要参考指标。有效的主动降噪表现通常需要耳塞与耳部紧密贴合,产生压触感,而这可能会引起用户不适。Qualcomm自适应主动降噪技术能够降低耳塞对于紧密贴合的需求,减少对形成紧密密封的依赖性,因此用户无需将耳塞推入或拧入耳中。
耳机贴合度会根据用户的活动而变化,例如在跑步、步行或移动头部的场景下,无论用户以何种方式或在何种场合中使用耳塞,Qualcomm自适应主动降噪技术旨在根据贴合紧密度和透传程度实时、动态地调整性能,而无论使用耳塞的方式或位置如何。

2.2 无缝切换,自动调整

  用户从盒子中取出耳塞开始,即可享受出色的音频体验,Qualcomm自适应主动降噪技术将帮助用户获得尽可能无缝的体验,而无需进行适配测试,自我校准或尝试多套耳塞。不仅如此,该技术能够在耳塞的几乎所有工作模式中运行,并且支持在用户切换模式时同时工作。例如该技术可支持用户从接听电话模式切换至听音乐模式,再切换至使用语音助手提问模式,且上述所有模式的切换过程都不会造成主动降噪功能的中断。Qualcomm自适应主动降噪技术还可根据外界环境条件进行自动调整,在安静空间中调低降噪强度同时在嘈杂环境中提高降噪强度


2.3 集成度高,开发灵活

  Qualcomm自适应主动降噪技术可作为参考设计解决方案,帮助客户厂商更快地开发产品。针对希望进一步提供差异化体验的客户,可以利用API为客户提供定制化解决方案,从而打造独一无二的Qualcomm自适应主动降噪体验。目前,Qualcomm最新蓝牙音频SoC QCC514x系列已支持Qualcomm自适应主动降噪技术。Qualcomm QCC514x专为满足真无线音频体验需求而打造,集成了对语音助手、顶级无线音质、更持久电池续航等诸多特性的支持,现在Qualcomm自适应主动降噪技术将进一步提升真无线音频的整体体验。



3、方案关键技术简介


3.1 ANC 与AANC 的区别
 
  在传统的(FF)模式下(静态ANC),ANC根据输入信号进行滤波以产生抗噪声。假设一次和二次声路是静态的并且事先知道,在耳机ANC场景中是固定的,静态ANC可以获得最佳性能。这就要求,耳机密闭性强,对耳朵产生很大的压迫感!






一般耳机设备ANC场景是不固定的。听筒声学主要和次要路径的显著变化取决于耳机设备的位置以及设备和耳朵之间的压力。

在AANC中有一个额外的自适应算法。该自适应算法接收噪声输入信号和误差信号,并根据主、次路径的变化计算出最优滤波器值。传统的FF-ANC只需要输入信号,而自适应算法也需要误差信号。这种自适应抗噪声信号为噪声消除提供了更好的用户体验,尤其是对于耳机设备

总之AANC 耳机,消噪效果好,佩戴更舒适


如下图: Static ANC 与Adaptive ANC 的区别


在小品《说事儿》,本山大叔,
一定用的是静态ANC 耳机,要么就不会胃疼的难受,
小崔戴的耳机,一定有自适应ANC,
佩戴舒适,获得一致的好评








4、硬件原理图图


5、软件开发过程

5.1. 环境配置

在使用 QCC5141 开发板前,请确保下载并安装好以下软件 “

1)MDE:MDE WIN 2.5.1.47
2)Toolkit : ADK Toolkit 1.1.2.40
3)ADK:ADK 20.3 (r00201.1)

5.2. 开发流程

1)、打开MDE工具,MDE版本:2.5.1.47,点击Open Project
打开ADK 20.3 (r00201.1)

2)、设置宏定义

首先设置有关的宏,


打开ANC与 Adaptive ANC:ENABLE_ANC,ENABLE_ADAPTIVE_ANC


3)、把 AANC capability (download_aanc.edcks) 加到 ro_fs (MDE -> Right click ro_fs -> Add Existing Files… -> 选择\audio\qcc514x_qcc304x\kalimba_ROM_7120\kymera\prebuilt_dkcs\streplus_rom_release\download_aanc.edkcs 文件




4) Microphone 配置

earbud 工程可以配置6个麦克风,其中 有定义 MAX_SUPPORTED_MICROPHONES

#define MAX_SUPPORTED_MICROPHONES   6


在 \src\domains\audio\microphones\microhones_config.h 有MIC 的相关设置

//!@{ @name Parameters for microphone 0 - Left analog MIC */
#define appConfigMic0Bias()                     (BIAS_CONFIG_MIC_BIAS_0)
#define appConfigMic0BiasVoltage()              (3) /* 1.9v */
#define appConfigMic0Pio()                      (0x13)
#define appConfigMic0Gain()                     (0x5)
#define appConfigMic0IsDigital()                (FALSE)
#define appConfigMic0AudioInstance()            (AUDIO_INSTANCE_0)
#define appConfigMic0AudioChannel()             (AUDIO_CHANNEL_A)
//!@}
 
//!@{ @name Parameters for microphone 1 - Right analog MIC */
#define appConfigMic1Bias()                     (BIAS_CONFIG_MIC_BIAS_0)
#define appConfigMic1BiasVoltage()              (3) /* 1.9v */
#define appConfigMic1Pio()                      (0x16)
#define appConfigMic1Gain()                     (0x5)
#define appConfigMic1IsDigital()                (FALSE)
#define appConfigMic1AudioInstance()            (AUDIO_INSTANCE_0)
#define appConfigMic1AudioChannel()             (AUDIO_CHANNEL_B)
//!@}


接下来,配置 麦克风的 ANC 模式或者 ANC 与 cVc 共享的Run Mode模式,在\src\domains\audio\kymera\kymera_config.h 中
Hybrid ANC example (with 1-mic cVc sharing and mixed mic configuration):

//!@{ @name ANC configuration for hybrid mode */
#define appConfigAncPathEnable() (hybrid_mode_left_only)
/*! Disable ANC tuning functionality */
#define appConfigAncTuningEnabled() (FALSE)
#define appConfigAncTuningMonitorMic() (microphone_none)
/* Use microphone 3 (digital mic) for ANC feed-forward */
#define appConfigAncFeedForwardMic() (microphone_3)
/* Use microphone 1 (analog mic) for ANC feed-back */
#define appConfigAncFeedBackMic() (microphone_1)
/* ANC filter mode selection in default case */
#define appConfigAncMode() (anc_mode_1) //!@}
/*! microphone to use for the first SCO mic */
#define appConfigVaMic1() (microphone_3)
/*! microphone to use for the second and third SCO mics. These should be defined as microphone_none if using 1-mic CVC */
#define appConfigMicExternal() (microphone_none)
#define appConfigMicInternal() (microphone_none)


5)、Adaptive ANC Filesystem 配置

首选确保静态ANC定义的参数文件系统配置,ps_cfg>anc_tuning_config.htf

是可用的,如图



此外,自适应ANC在ps_cfg>aanc_parameters.htf是可用的



6)、ANC打开,关闭与切换

ANC UI控制部分代码:可以设置ANC打开和关闭,以及存储几组不同ANC参数之间的切换。




6、运行调试与测试

6.1  Build /Deploy
 
  Build 后,然后单击Deploy All,就可以把程序下载到板子上


6.2  运行

  程序下载后,启动,默认MFB按键3s 可以 进入 Anc Enable 模式

或则用Python Debug 输入,Debug 命令:apps1.fw.call.EarbudTest_SetAncEnable()

即可进入 ANC Mode


6.3 测试

   打开 QACT ,如下图,

就进入AANC 的调试界面,在 AANC View 选项上,

可以进行AANC 的调试,

把调试好的参数保存成htf 文件,复制到ADK 中,就生效了




具体 EQ 上的效果,可以用anc_filter_designer ,如下图

可以进行拖动,来调节一些AANC 的音效


结语:

以上是方案的介绍与功能演示,基于Qualcomm QCC5141 Adaptive ANC自适应主动降噪的蓝牙耳机方案,更全面的舒适体验,

这种功能效果是不是你追求的用户体验呢,如果是的话,就赶紧领回去做产品吧,
如有疑问,请在方案下方评论留言提问,或者私信给我!

收到之后会第一时间回复哦,想要了解更多新颖实惠的方案!

请多多关注小编与大大通平台,
我们会不断分享最新的热点技术,

 

好啦,谢谢大家观看啦!我们下期见!

场景应用图

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产品实体图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

1、 支持Bluetooth 5.2 规范,连接更稳定,延时更小; 2、支持Qualcomm新一代TWS技术:Qualcomm TrueWireless Mirroring技术; 3、支持Qualcomm APTX Adaptive,APTX-HD; 4、体积小, 可适用于入耳式的TWS耳机产品; 5、 比QCC3020/512x更低的功耗; 6、 支持Qualcomm aptX和aptX HD Audio; 7、 集成Qualcomm ANC降噪功能,不仅支持FF/FB/Hybrid ANC,还支持 AANC,降噪效果更好。

方案规格

1、4.377x4.263x0.57mm WLCSP封装; 2、32‑bit Kalimba 音频DSP; 3、支持BT5.2以及2Mbps BLE; 4、内部充电管理; 5、内置PMU管理单元,节省外部器件,支持UART、I2C/SPI、USB 2.0接口; 6、CPU Max Speed 80MHz 32bit,DSP Max Frequency:2x120MHz; 7、支持最高96KHz采样率ADC和最高384KHz采样率DAC。

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