青铜还是王者？！交通运载工具主动噪声控制（ANC）技术。
交通运载工具（汽车、轨道车辆、飞机、船舶等）的舒适、个性、娱乐、安全等品质和性能越来越成为了人们关注的焦点，而舱室和车内噪声作为影响驾乘人员乘坐舒适性、听觉损害程度、语言清晰度及对车外各种声响讯号识别能力的重要因素，也逐渐受到人们的关注。有关实验表明，舱内噪声很容易使驾驶员和乘客产生紧张、心情烦躁、疲劳、注意力不集中等反应，降低了出行和乘坐舒适性，对人体健康产生慢性危害，并且给交通运载工具的运行带来安全隐患。其实，现在对交通运载工具的噪声研究已进入声品质时代，不仅要降低噪声，更要使“噪声”悦耳，以满足人们对舱内环境声音的主观感受。
运载交通工具的噪声控制有被动降噪技术和主动噪声控制技术为依托的方法和措施。吸隔音和阻尼结构和功能材料作为被动噪声控制的主要措施已在车辆、船舶、航空航天和国防工业领域应用多年，随着现代工业的快速发展和型号产品开发在声振舒适性设计方面的更加复杂和多元的需求，更是诞生了声学超构材料等新一代的技术、产品和解决方案。主动噪声控制（ANC）技术近些年来也正在快速发展，在高科技电子、智能家电等电声产业和汽车行业取得了一定的成效，其能否成为运载交通工具噪声控制领域的新的亮色，青铜还是王者，我们拭目以待！
本文主要探讨ANC技术在汽车领域的应用。
主动降噪技术ANC的原理
假如使用一句通俗的语言来概述ANC的原理的话，那就是：通过发出与噪声相位相反，频率、振幅相同的声波与噪声干涉实现相位抵消。
使用比较正式的语言来解释就是：动降噪通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。下图是一个ANC的降噪原理图：
主动降噪技术ANC的前世今生
其实，历史能说明很多东西，通过一个技术或者产品的历史来了解他，是一个很重要的维度。那么，ANC的历史是什么样子的呢？
其实，这个概念的提出很早了，1936 年德国物理学家 Lueg 首先提出有源噪声控制即主动降噪的概念，利用声波相消性干涉原理降噪，并申请了专利。这个哥们估计没有靠这个专利赚到多少钱，因为后面的进展时间太让人感觉到缓慢了。欧洲专利的有效期才20年，再说，这个技术，真正的商用开始那是几十年之后的事情了，所以说，想靠专利赚钱也是要靠一定的运气的啊。
直到1978年，Bose的创始人Amar G. Bose博士在从欧洲飞往波士顿的飞机上，发现飞机引擎的噪音扫净了他戴耳机欣赏音乐的兴致。这激发了他在BOSE公司进行一项消噪科技的研究。最终，BOSE公司创造了一款既能高保真的重现人声和音乐又能显著消除不必要舱内噪音的耳机。在当初半导体技术才刚刚处于萌芽阶段，这个时候的消噪，只能全靠模拟的电路了。从时间跨度上来讲，Bose的工程师针对这项技术商用化，还是花费了好几年时间的，看来，任何一项技术的商用化背后，都需要付出很多精力的啊。直到1989年，第一款商用的BOSE主动消噪耳机才诞生。自那时起，BOSE工程师们陆续为航空及军用市场开发了多款消噪耳机产品：如专为飞行员设计的消噪耳机、航空X®耳机、TriPort®耳机。
2000年，BOSE工程师们在此基础上又将这一科技应用到民用耳机市场，推出了QC®有源消噪耳机，它掀起了耳机行业“革命”的浪潮。至此，ANC在民用耳机市场上逐步迈开了前进的步伐。2005年，艾迈斯半导体的ANC降噪单芯片发布，十多年来，降噪耳机制造商一直使用艾迈斯半导体的模拟ANC芯片，借以在降噪深度、带宽以及超低功耗保持领先水平。2017年，中国芯片厂商恒玄科技在蓝牙耳机单芯片上集成了ANC功能，把ANC降噪的一下拉到了平民化的价格水平。2019年，很多芯片公司都推出了单芯片的ANC降噪芯片，像高通、海思等，直接拉开了ANC降噪的大战。
汽车噪音源及ANC应用
汽车噪声有很多种，动力传动噪声，路噪和风噪，人类的听力范围通常是20到20000Hz，而汽车的噪音范围是20到10000Hz。Booming（20～150hz）、轮胎空腔声Cavitiy （150～250hz）、打雷隆隆声Rumbling（250～500hz）为低频（500hz以下）噪声，在道路上观察到。另一方面，从空调、通风座椅和风噪声中测量高频（500Hz以上）模式噪声。
路噪是由轮胎滚动与路面产生的噪声，所以基本上可以说只要汽车开起来胎噪就是有的！一般燃油车在60-80km/h时候路噪占主要噪声，电动汽车更低30-80km/h，80以上风噪显现。传统汽车解决路噪的方式基本上被动静音有，源头-静音轮胎，传递路径-悬架结构，弹性元件优化，声包裹材料等去控制。但是第一优化的轮胎和悬架首先是成本增加因素，第二是性能例如耐久多重要求，第三由于低频噪声能量大要抵消和消除传递都需要更多的反向能力声包裹都是增重等等因素，所以处理胎噪不容易。那么主动降噪的话可以解耦部分要求，更能轻便操作。基本上所有主动降噪的基本结构就是，接受声源的麦克风-接受环境噪声，信号处理器-识别环境噪声中需要处理的声源，产生反向波抵消和减少需要处理的声源信号，经过功放器处理，再由车辆内置的喇叭（平时播放音乐的）放出从而抵消或者减少目标噪声。同时还可能有其他辅助的传感器帮助识别声源特征，例如加速度传感器。
主动降噪结构原理简单，但是汽车NVH 复杂的原因就是变化多，另外频率越高越难以预测，所以主动降噪的关键技术点就是快速响应分析声源特征，才能反向抵消或降低目标声源。现代就宣称他们在他们的RANC中采用了加速度传感器利用加速度传感器，RANC计算从道路到汽车的振动，控制计算机分析道路噪声。同时透露出寻找传感器的最佳位置是跟踪振动源的重要因素之一。现代宣称他们研究团队的技术获得了专利。但是主动降噪原理简单，其实真正处理起来不容易，最先开始在汽车上应用的主动降噪应该是从发动机开始，发动机由于运动规律以及影响因子没有路面复杂，需要降低的噪声频率较低，所以最先开始应用的是发动机声音的主动降噪。技术发展主动降噪推向相对高频。对多方传感器要求增多，对声音处理器要求更多才能符合。其实当前不少汽车配备ANC 包括不少我们熟悉的国产车，但其实实际效果不是那么理想(不知现代的如何)，其中一个异常难点是主动降噪标定，需要考虑的变量不少，例如路面的复杂度，环境湿度等等，还有驾驶舱的开闭情况都非常影响。
目前一些高端车企都开始在运用ANC主动降噪技术。
ANC主动降噪技术还在持续发展中，比如为了应付复杂的汽车环境，工程师还在这项技术基础上将自适应滤波技术应用于噪音主动控制。这种技术我们称为AANC（自适应主动降噪系统），它能够连续不断地跟踪噪音源及环境的变化，自动选取控制器参数，保证最佳降噪效果。虽然AANC在汽车上使用不多见，但耳机上已经有所应用，相信大家未来在汽车上可能看到它。