「 朋友，你知道主動降噪耳機是需要定製的降噪麥克風，才能夠使得降噪效果完美呈現的嗎？」
「什麼？不知道？那讓我們開啟今天的學習吧！」
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麥克風應用介紹
TWS耳機主動降噪功能的普及也帶動了降噪頭戴耳機的發展，支持主動降噪功能的產品愈來愈多，正在朝向如耳機能通話一樣的標準功能發展。而主動降噪效果最初所應用的產品也正是頭戴耳機，並且由於頭戴耳機體積可以容納更多固件配置，以及包耳式的佩戴方式，使其更能發揮主動降噪的效果。
從我愛音頻網三年的頭戴耳機拆解報告來看，實現主動降噪效果，主要是通過為耳機配備前後饋麥克風分別拾取環境噪音和耳機內噪音，協同降噪晶片運算，反方向發出抵消音波，其中降噪麥克風在中間起到了重要作用。
從拆解中發現，目前主動降噪耳機採用的麥克風單元主要分為ECM駐極體麥克風和MEMS矽麥，兩種產品各有優缺點。
駐極體麥克風使用了可保有永久電荷的駐極體物質，多數不需要再對電容供電。並且經過長時間的發展技術已經成熟，價格也相對便宜。缺點是體積偏大；不方便SMT需要有較長的引線連接，造成信號衰減；以及一致性差、靈敏度不穩定。
MEMS矽麥一般都集成了前置放大器，甚至有些矽麥會集成模擬數字轉換器，直接輸出數位訊號，成為數字麥克風。擁有體積小，可SMT、穩定性強等眾多優點，缺點是價格相對較高。
目前由於智能音頻技術的發展，麥克風已經成為了一款智能產品必不可少的固件，被應用到了耳機、智能音箱、智能音頻眼鏡等等產品上。隨著技術的發展，尺寸和材質不斷變小和多變。但由於主動降噪功能的普及，目前的普通麥克風已經無法滿足人們對於降噪耳機產品降噪效果的需求。
而近期索尼所推出的最新一代頭戴耳機WH-1000XM4中採用了一顆來自於新港電子的頭戴降噪耳機專用麥克風。相比普通麥克風，擁有一致性好，低頻截止頻率低、本底噪音好、靈敏度高等特點，被索尼多款降噪耳機產品採用。
為什麼不同的耳機需要不同的麥克風？
「 四大非常重要的原因：
麥克風一致性、低頻和高頻的響應度、SNR-噪音和靈敏度、AOP聲學過載點」
麥克風一致性
1、普通的麥克風缺點
普通麥克風主要用於通話等場景，受限於通信網絡的穩定性，常規對於麥克風的要求不高基本就是「聽個響」，只要麥克風能正常工作，對方基本都能聽到講話，就算聽不到，也必然是「你信號不好吧，要不換個地方？」就單純的看麥克風的靈敏度的一致性，還有很多產品是使用的±3dB的規格的，更不用提對於相位的一致性了。
2、降噪麥克風與普通的麥克風的區別
隨著業內ANC項目做得越來越多，基本有這麼一個共識：ANC產品的落地可以分為調試和量產兩個階段，第一階段的調試，只要按照晶片平臺推薦的物料規格進行選型及腔體設計，基本都能調出來相對不錯的效果。
而第二階段的量產良率，才是最痛苦的一環。而這一環節最主要的問題就在於一致性，最完美的情況是量產來料和送樣調試的一模一樣，就像我們最可愛的人，就算是來一群，步履也都是相當一致。
不過還好，隨著矽麥的普及，麥克風一致性的問題得到了很好的解決，以前ECM一致性的核心技術只掌握在極少數廠商手中。矽麥基於半導體工藝，相比於ECM，在一致性上有天然的優勢，所以在可以預見的未來，ECM的大部分市場將逐步被矽麥取代。當然，目前矽麥在包括SNR等性能上還做不到ECM那麼高，所以ECM還是會在某些高端領域存在。
關於一致性的建議：
在麥克風器件供應商充分保證了來料一致性的情況下，為了保證生產中的一致性，建議麥克風組件設計上儘量模組化，確保上機的每一片模組都是良品，可以大大降低成品不良產生的高額成本。
低頻和高頻
1、普通的麥克風缺點
普通麥克風普遍不標註低於100Hz的低頻頻響曲線，如下圖所示，因為此類適用於通話的產品普遍低頻響應不好
實際測試低頻部分的曲線類似於如下，此類麥克風無法準確還原環境的低頻噪音，相應的喇叭也不知道應該如何發出反向聲波進行疊加抵消噪音了
2、這個麥克風與普通的麥克風的區別
人耳常規能聽到的頻率範圍在20H到20kHz，ANC耳機產品在設計的時候，
被動降噪可以有效地阻隔高頻部分的聲音，波長較長的低頻這部分，由於穿透性較強，所以必須依靠主動降噪實現較好的效果。
因為需要最大程度地還原現場環境及耳道內人耳可聽的噪音，所以低頻部分需要確保20Hz也能很好地被採集，從而高端的產品會要求麥克風的低頻截止頻率低於15Hz（相較於1kHz靈敏度下跌小於1dB），如下圖可以看到低頻在20Hz的時候幾乎沒有任何的衰減。
雖然算法上可以對麥克風收集的信號衰減部分進行相應補償，但是最大程度地通過聲學的方式解決無疑是最穩定的。
與低頻頻響曲線相對應的，還有另外一個很重要的概念，就是相位延遲問題，低頻截止頻率高的產品，相應的相位延遲也就更大，而不同頻點的相位延遲是不一樣的，針對每一個頻點，無法採用統一的標準進行補償，所以目前很多中低端產品，一定程度上是直接放棄了部分低頻頻段的降噪。
相較於低頻我們希望頻響曲線越平越好，對於麥克風的高頻，實際在調試的時候恰恰相反，如果可能的話，直接把中高頻直接砍掉最好，因為雖然我們被動降噪把外界的高頻給截胡了，但是麥克風在吸收環境噪音的時候，還是把高頻部分給拾取了過來，但是高頻因為本身波長短，主動降噪無法有效處理，喇叭發出的反向聲波有可能反而放大了這一部分不該有的噪音，產生高頻嘯叫問題。
所以在這一點上，ECM相比於矽麥，在降噪的應用上有先天的優勢，因為就像下圖看到的那樣，ECM的高頻是往下掉的，矽麥的高頻是往上翹的，所以在使用矽麥作為降噪麥克風的時候，往往會需要調用有限的濾波去壓高頻，相比較而言，ECM有更明顯的聲學優勢，產品更加穩定。相信未來降噪晶片在麥克風的輸入信號上可以有更多的可選項來適應周邊器件的聲學特性。
上圖為常規矽麥頻響，高頻部分上翹
上圖為常規ECM麥克風頻響曲線，高頻部分下跌
SNR-噪音和靈敏度
1、普通麥克風的缺點
普通的麥克風普遍SNR比較低，得到的信號對於通話這種不追求音質的需求來講，基本是足夠了，但是對於ANC系統來講，對環境噪音的還原要求，簡直是極致的情況下，普通SNR的產品就無能為力了
2、定製降噪麥克風與普通的麥克風的區別
信噪比其實是個相對概念，用下面的神仙姐姐看，圖片上有我們想看的神仙姐姐，也有讓我們無法完全看清的噪點，SNR高的讓我們視覺得到的信號更清晰，SNR低的讓我們能看清是神仙姐姐，但是那些討厭的噪點總會讓人看得不是很清楚，像在信號上蒙了一層面紗
（圖片引用來自網絡）
深究其根本，其實是本底噪音，本底噪音越好，對麥克風的輸入信號處理起來空間更大，因為麥克風的輸出本身也包含自己的噪音，DSP在對麥克風輸入信號進行放大的同時，噪音也是對應的放大了，就像上面的神仙姐姐，本來蒙著面紗的放大之後，這層面紗顯得更加明顯了。所以高端頭戴降噪產品在設計的時候都會選用SNR超過70甚至更高的ECM或者矽麥產品。
相對於本底噪音，和SNR還有一個相關的就是靈敏度，高端產品在開發設計的時候，最理想的狀態就是麥克風的輸入信號不進行任何增益調整直接使用，因為DSP接收的聲音信號，除了麥克風本身的噪音，還有電路中的噪音。所以使用靈敏度高的麥克風一定程度上是優於靈敏度低的產品的。
所以我們看到中高端的TWS降噪耳機，基本都是用的底部進音的矽麥克風，因為相比於頂部進音的產品，靈敏度和SNR都是相對的要高不少的。而且由於矽麥產品的聲學特性，常規底部進音的封裝方式，隨著MEMS設計及工藝的進步，SNR是可以逐步提升的，但是沒有採用特殊封裝工藝的頂部進音的產品，SNR只能原地踏步。所以從長遠的角度看，建議客戶優先採用底部進音的方式進行設計，從而產品可以跟著麥克風技術的進步保持產品的升級。
AOP聲學過載點
超過90dB的聲音一定程度上會開始影響聽力，人耳能承受的瞬態的聲壓在120dB, 我們在日常生活中很少能碰到超過120dB的聲音，所以目前常規麥克風該參數超過120dB理論上就可以滿足正常使用了。
就如下圖中橘色曲線所示，不超過對應虛線內（假設該值為120dB）的聲音，都能通過麥克風正常還原信號，但是在ANC降噪耳機系統的整個應用過程中，難免會存在某些瞬態聲壓超過120dB（如該聲音實際對應紫色部分），此時如果麥克風的AOP只有120dB，那麥克風實際拾取的信號就如藍色曲線所示，已經削頂失真了，此時降噪系統基於失真聲源信號所發出的反向聲波，必然不能真實地消除噪音。
同時ANC降噪產品很多使用場景都是相對動態的，會有瞬態或者連續的高氣壓的情況產生，如戶外風比較大或者地鐵關門瞬間等，此類情況可能會讓麥克風的振膜振幅過大，從而超過麥克風振膜線性變化範圍，此時麥克風的輸出信號就會失真，從而導致降噪系統不能正常工作。
所以從應用的角度，會期望麥克風的AOP能達到130dB。目前常規2718矽麥產品頂部進音的AOP普遍能達到130，但是底部進音的產品基本都在125左右。所以在產品選型的時候，考慮到靈敏度及SNR的重要性，常規設計都是儘量選用底部進音，畢竟降噪都調不好，AOP再高意義也不是特別大。而且麥克風技術一直都在進步，相信未來這些性能都能提升上來。
定製降噪麥克風介紹
新港電子在ANC麥克風領域深耕十多年，積累了豐富的應用經驗，擁有B&K及AP等專業聲學測試設備，配合專業消音室，從而確保可以真實地測試到20Hz的頻響、SNR及相位等ANC降噪產品關注的部分。
在產品上不管是ECM還是矽麥，均能提供行業最前沿的ANC產品。目前針對高端頭戴的ANC產品，已量產的ECM產品SNR高達74dB，同時也可提供SNR達70dB的矽麥產品。針對TWS+ANC應用的矽麥產品，2718尺寸SNR最高可達66dB，目前也是行業中已知的最高性能。
針對ANC的應用，深知客戶量產不良率的苦，也可提供除麥克風單體外的額外增值服務，可以圍繞麥克風產品提供線束或FPC等模組，從而確保客戶上線的每一片麥克風均是合格品。
2、應用案例介紹
新港電子ECM ANC降噪麥克風除被索尼旗下所有降噪耳機產品採用外，還被拜亞動力、OPPO、愛奇藝、HiVi惠威、233621、Haylou嘿嘍等旗下產品採用。新港電子MEMS矽麥產品也被應用到了許多品牌旗下的耳機產品上，包括華為、漫步者、Urbanista愛班、Linner聆耳、Anker、OPPO等。
關於新港電子
新港電子有限公司成立於2001年9月1日，是一家電聲產品專業製造商。主要從事聲學、傳感器等精密零組件、智能傳輸器件的研發、製造和服務，致力於為客戶提供一流「元器件+半成品模組+整機」的整體解決方案。以前主要做日本及歐美市場，對於品質有著較高的要求，並重研發及新技術的投資。
新港電子08年開始給Sony供應ANC降噪麥克風，目前為止Sony的ANC耳機均採用新港電子產品。跟Sony合作的10多年積累了豐富的ANC應用的經驗；17年打造的首款ANC降噪矽麥被華為Type-C降噪耳機CM-Q3採用。近年來，新港電子通過合作一流客戶，逐漸形成了「小而精，精而優，優而強」的獨有特點，現已成為業內高端、特殊性能電聲器件供應商中的領先者。
如果你也在做主動降噪耳機，想要用上音頻大牌同款定製降噪麥克風，快與新港電子聯繫！
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