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单端系统在没有预编码的情况下实现25dB降噪的设计方案

来源:analog 发布时间:2023-09-19

摘要: SSM2000*是一款音频双通道降噪IC,通过结合可变滤波和向下扩展来降低噪声,并结合独特的自适应噪声阈值检测器。无需对节目材料进行预编码,这种技术组合可在各种节目来源上产生高达25dB的整体降噪:AM和FM ro,开放式卷轴和盒式磁带,lp, cd,杜比- b 编码编程,广播演播室发射机链接和电话线,以及其他音频来源,而无需任何额外的手动调整。

SSM2000*是一款音频双通道降噪IC,通过结合可变滤波和向下扩展来降低噪声,并结合独特的自适应噪声阈值检测器。无需对节目材料进行预编码,这种技术组合可在各种节目来源上产生高达25dB的整体降噪:AM和FM ro,开放式卷轴和盒式磁带,lp, cd,杜比- b 编码编程,广播演播室发射机链接和电话线,以及其他音频来源,而无需任何额外的手动调整。在SSM2000中实施的HUSH 降噪系统已被证明可以大幅降低噪声,同时在PC多媒体、对讲系统、电话会议系统、移动通信、汽车音响、家庭音响和电视以及其他消费和专业音频应用中保持保真度和透明度。

降噪系统必须能够区分“嘶嘶声”或白噪声和源材料,然后衰减噪声。一种抑制噪声的方法假定低于预先选定幅度的所有信号电平都是噪声,然后通过压控放大器(VCA)衰减该噪声。这种降噪方法的流行变体是杜比B 盒式磁带系统。这种双端(编码-解码)方法通过在录制端合并高通压缩器和在回放期间合并高通扩展器,实现了约9至10dB的信噪比改进。

另一种技术通过测量音频信号的频率内容,然后过滤高于最高音频的所有噪声来感知和排除噪声。该方法采用压控滤波器(VCF),是单端DNR 系统运行的关键,可实现约10dB的噪声抑制;性能受到固定噪声阈值的限制,对于噪声非常大的材料可能无效,并且可能干扰无噪声信号的信号内容。

HUSH 单端系统(图1)结合了这两种方法的各个方面,在不需要预编码的情况下产生高达25dB的噪声抑制。


图1

SSM2000抗噪能力的主要关键在于它能够识别噪声底,无论是录音带的低水平嘶嘶声,还是干扰汽车或汽车接收弱电台的高水平噪声。这是在专利噪声阈值检测器中完成的,其工作原理是几乎所有节目材料都包含间隙,在此期间唯一的能量存在(特别是在3-kHz至8-kHz区域的频率)是噪声。负峰值跟随器在给定时间内找到这些间隔中的最低值,随后导致VCA增益在该阈值附近的输入电平大幅降低(向下扩展)。阈值不断更新,以适应输入的特性。

另一个原理是,最高的音频信号幅度通常出现在低频(100Hz到1kHz),并随着频率的增加呈指数递减。这允许保持远高于本底噪声的信号电平的宽带宽的可能性,但显著降低接近本底噪声的输入电平的带宽,抑制大部分噪声,对信号接收几乎没有影响,只要增益和带宽的变化不是过快。事实上,SSM2000对从低噪声水平到正常噪声水平的突然转变反应良好。

杜比 和DNR 都需要仔细控制输入线电平,以达到额定性能。这是因为假定本底噪声的大小不会发生大的变化。在现实中,噪声本底经常随着不同类型的音频输入而变化,作为设备、记录介质、接收器信号强度和环境的函数。如上所述,SSM2000中的专利自适应噪声阈值检测器可以感知这些变化,并将调整VCA和VCF操作以获得最佳降噪性能。

在芯片内,通过SSM2000的左右音频路径都是差分的。通过利用差分vcf、vca和输出放大器输入的固有共模抑制能力,这大大减少了控制馈通和失真。SSM2000支持其他功能。例如,提供了一个ttl级别控制的MUTE,用于完全衰减。此外,DEFEAT引脚允许对HUSH 降噪进行简单的通断比较。还提供用于增益控制的外部VCA控制端口;通过简单的外部电路,它可以利用SSM2000引脚上的幅度和频率信息,提供有价值的功能,如自动音量调平、压缩和道路噪声补偿。SSM2000可以接受广泛的音频线电平,但外部电路(前置或后置)也可以用于控制。

SSM2000是由我们圣克拉拉工厂的设备研究员Derek Bowers设计的。James K. Waller, Jr., Rocktron, Inc., Rochester Hills, MN,是HUSH降噪技术的发明者。

*HUSH 是Rocktron Corporation的注册商标;杜比 是杜比实验室公司的注册商标;DNR 是美国国家半导体公司的商标。

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