基於Qualcomm QCC5141 Adaptive ANC自我調整主動降噪的藍牙耳機方案

近期 AirPods Max 高調奏響。蘋果發佈首款頭戴式耳機!
且不說:街頭巷角,鑼鼓喧天,鞭炮齊鳴,紅旗招展,人山人海!
也不說:各大網購平臺,銷量瞬間過萬,各大門戶網站,競相傳閱,流覽,評論與點贊量瞬間超越100萬(1000000+)

單說,這款受人熱捧的產品背後,到底有何“不可告人”的秘密呢,其中一個重要的賣點就是ANC,而 Qualcomm 也頻出奇招,大招,特招!

且聽我們介紹:基於Qualcomm QCC5141 自我調整主動降噪(AANC)的藍牙技術 (Adaptive ANC可簡稱AANC,比ANC 更勝一籌)


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1、背景
消費者對ANC主動降噪的需求逐年增加,ANC降噪功能已經成為高端耳機的標配和賣點,製造商可以利用該特性打造差異化的產品。但是,有時可能難以提供一致的主動降噪性能,因為耳塞的貼合度或入耳方式會發生變化,而且消費者使用耳塞的方式和場合也可能存在顯著差異。Qualcomm打造的自我調整主動降噪技術可説明客戶為更廣泛的消費者提供始終如一的性能水準和出色音質。”
Qualcomm ANC 一直全球領先!
高通推出了適用於耳塞的自我調整主動降噪(ANC)技術。它旨在通過集成的ANC為耳塞提供更好的用戶體驗。其新解決方案可通過調整性能來適應耳塞貼合用戶耳朵的方式,從而提高使用者的舒適度並為真正的無線耳塞提供一致的音質。

2、產品競爭力
2.1 減壓解負,舒適度高

  傳統耳機將入耳舒適度作為他們選購無線耳塞的重要參考指標。有效的主動降噪表現通常需要耳塞與耳部緊密貼合,產生壓觸感,而這可能會引起用戶不適。Qualcomm自我調整主動降噪技術能夠降低耳塞對於緊密貼合的需求,減少對形成緊密密封的依賴性,因此用戶無需將耳塞推入或擰入耳中。
耳機貼合度會根據使用者的活動而變化,例如在跑步、步行或移動頭部的場景下,無論使用者以何種方式或在何種場合中使用耳塞,Qualcomm自我調整主動降噪技術旨在根據貼合緊密度和透傳程度即時、動態地調整性能,而無論使用耳塞的方式或位置如何。

2.2 無縫切換,自動調整

  用戶從盒子中取出耳塞開始,即可享受出色的音訊體驗,Qualcomm自我調整主動降噪技術將幫助用戶獲得盡可能無縫的體驗,而無需進行適配測試,自我校準或嘗試多套耳塞。不僅如此,該技術能夠在耳塞的幾乎所有工作模式中運行,並且支援在使用者切換模式時同時工作。例如該技術可支援使用者從接聽電話模式切換至聽音樂模式,再切換至使用語音助手提問模式,且上述所有模式的切換過程都不會造成主動降噪功能的中斷。Qualcomm自我調整主動降噪技術還可根據外界環境條件進行自動調整,在安靜空間中調低降噪強度同時在嘈雜環境中提高降噪強度


2.3 集成度高,開發靈活

  Qualcomm自我調整主動降噪技術可作為參考設計解決方案,説明客戶廠商更快地開發產品。針對希望進一步提供差異化體驗的客戶,可以利用API為客戶提供定制化解決方案,從而打造獨一無二的Qualcomm自我調整主動降噪體驗。目前,Qualcomm最新藍牙音訊SoC QCC514x系列已支援Qualcomm自我調整主動降噪技術。Qualcomm QCC514x專為滿足真無線音訊體驗需求而打造,集成了對語音助手、頂級無線音質、更持久電池續航等諸多特性的支援,現在Qualcomm自我調整主動降噪技術將進一步提升真無線音訊的整體體驗。



3、方案關鍵技術簡介


3.1 ANC 與AANC 的區別
 
  在傳統的(FF)模式下(靜態ANC),ANC根據輸入信號進行濾波以產生抗雜訊。假設一次和二次聲路是靜態的並且事先知道,在耳機ANC場景中是固定的,靜態ANC可以獲得最佳性能。這就要求,耳機密閉性強,對耳朵產生很大的壓迫感!






一般耳機設備ANC場景是不固定的。聽筒聲學主要和次要路徑的顯著變化取決於耳機設備的位置以及設備和耳朵之間的壓力。

在AANC中有一個額外的自我調整演算法。該自我調整演算法接收雜訊輸入信號和誤差信號,並根據主、次路徑的變化計算出最優濾波器值。傳統的FF-ANC只需要輸入信號,而自我調整演算法也需要誤差信號。這種自我調整抗雜訊信號為雜訊消除提供了更好的用戶體驗,尤其是對於耳機設備

總之AANC 耳機,消噪效果好,佩戴更舒適


如下圖: Static ANC 與Adaptive ANC 的區別


在小品《說事兒》,本山大叔,
一定用的是靜態ANC 耳機,要麼就不會胃疼的難受,
小崔戴的耳機,一定有自我調整ANC,
佩戴舒適,獲得一致的好評








4、硬體原理圖圖


5、軟體發展過程

5.1. 環境配置

在使用 QCC5141 開發板前,請確保下載並安裝好以下軟體 “

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. 開發流程

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

2)、設置巨集定義

首先設置有關的宏,


打開ANC與 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… -> 選擇\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個麥克風,其中 有定義 MAX_SUPPORTED_MICROPHONES

#define MAX_SUPPORTED_MICROPHONES   6


在 \src\domains\audio\microphones\microhones_config.h 有MIC 的相關設置

//!@{ @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)
//!@}


接下來,配置 麥克風的 ANC 模式或者 ANC 與 cVc 共用的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

首選確保靜態ANC定義的參數檔案系統配置,ps_cfg>anc_tuning_config.htf

是可用的,如圖



此外,自我調整ANC在ps_cfg>aanc_parameters.htf是可用的



6)、ANC打開,關閉與切換

ANC UI控制部分代碼:可以設置ANC打開和關閉,以及存儲幾組不同ANC參數之間的切換。




6、運行調試與測試

6.1  Build /Deploy
 
  Build 後,然後按一下Deploy All,就可以把程式下載到板子上


6.2  運行

  程式下載後,啟動,預設MFB按鍵3s 可以 進入 Anc Enable 模式

或則用Python Debug 輸入,Debug 命令:apps1.fw.call.EarbudTest_SetAncEnable()

即可進入 ANC Mode


6.3 測試

   打開 QACT ,如下圖,

就進入AANC 的調試介面,在 AANC View 選項上,

可以進行AANC 的調試,

把調試好的參數保存成htf 檔,複製到ADK 中,就生效了




具體 EQ 上的效果,可以用anc_filter_designer ,如下圖

可以進行拖動,來調節一些AANC 的音效


結語:

以上是方案的介紹與功能演示,基於Qualcomm QCC5141 Adaptive ANC自我調整主動降噪的藍牙耳機方案,更全面的舒適體驗,

這種功能效果是不是你追求的用戶體驗呢,如果是的話,就趕緊領回去做產品吧,
如有疑問,請在方案下方評論留言提問,或者私信給我!

收到之後會第一時間回復哦,想要瞭解更多新穎實惠的方案!

請多多關注小編與大大通平臺,
我們會不斷分享最新的熱點技術,

 

好啦,謝謝大家觀看啦!我們下期見!

場景應用圖

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產品實體圖

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展示版照片

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方案方塊圖

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核心技術優勢

1、 支援Bluetooth 5.2 規範,連接更穩定,延時更小; 2、支援Qualcomm新一代TWS技術:Qualcomm TrueWireless Mirroring技術; 3、支持Qualcomm APTX Adaptive,APTX-HD; 4、體積小, 可適用於入耳式的TWS耳機產品; 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,不僅支持FF/FB/Hybrid ANC,還支持 AANC,降噪效果更好。

方案規格

1、4.377x4.263x0.57mm WLCSP封裝; 2、32‑bit Kalimba 音訊DSP; 3、支持BT5.2以及2Mbps BLE; 4、內部充電管理; 5、內置PMU管理單元,節省外部器件,支援UART、I2C/SPI、USB 2.0介面; 6、CPU Max Speed 80MHz 32bit,DSP Max Frequency:2x120MHz; 7、支持最高96KHz取樣速率ADC和最高384KHz取樣速率DAC。

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