2025年降噪同写考试题及答案

2025年降噪同写考试题及答案1.（单选）在主动降噪耳机中，下列哪一组参数最能直接决定前馈麦克风对高频噪声的抑制上限？A.麦克风灵敏度与ADC量化位数B.麦克风相位一致性與延迟补偿精度C.扬声器谐振频率与音圈质量D.电池内阻与功放压摆率答案：B。前馈路径对高频的抑制受限于麦克风间相位失配及DSP延迟补偿误差，超过6kHz后，哪怕0.05ms的额外延迟都会使降噪量骤降8dB以上。2.（单选）某芯片在22℃下热噪声密度为4.2nV/√Hz，若其用于48kHz采样、20kHz带宽的ANC参考麦克风前端，其等效输入噪声对降噪系统的极限信噪比贡献约为A.28dBB.34dBC.39dBD.44dB答案：C。√(20000)×4.2nV≈0.59µV，若麦克风灵敏度为−38dBV/Pa，1Pa=94dBSPL，则0.59µV对应94−20log(1/0.00059)≈39dB。3.（单选）在混合ANC架构里，将反馈滤波器改为自适应NLMS时，若步长μ=0.002，滤波器长度L=256，输入信号为−20dBFS的粉噪，则稳态失调量M∞最接近A.−32dBB.−38dBC.−44dBD.−50dB答案：B。M∞≈μLσx²/2，σx²=10^(−20/10)=0.01，得0.002×256×0.01/2≈0.00256≈−26dB，再考虑双讲检测保守系数−12dB，合计≈−38dB。4.（单选）当耳道泄漏孔直径从0.8mm扩大到1.4mm时，在200Hz处反馈路径增益变化约为A.+3dBB.−2dBC.−6dBD.−10dB答案：D。泄漏孔面积扩大3倍，声阻抗下降约5倍，200Hz处反馈增益下降≈20log(1/3.2)≈−10dB。5.（单选）采用FF+FB混合结构时，若FF滤波器在3kHz出现+90°相位裕度，FB滤波器在相同频点出现−90°相位裕度，则整体环路在该频点的相位裕度为A.0°B.+45°C.−45°D.无法确定答案：A。两路径并联，相位相反，直接抵消，系统临界振荡。6.（单选）在密闭车厢内使用头枕阵列主动降噪，若目标区域直径20cm，声速340m/s，则第一波束形成零陷可理论覆盖的最高频率约为A.850HzB.1.1kHzC.1.7kHzD.2.2kHz答案：C。阵列孔径0.2m，半波长λ/2=0.2m→f=340/0.4=850Hz，但零陷需两倍采样，故≈1.7kHz。7.（单选）将降噪耳机通透模式从“全通透”切换到“语音增强”时，低频段(<300Hz)增益通常需要A.提升6dBB.降低6dBC.提升12dBD.降低12dB答案：B。抑制低频风噪与机械振动，突出1−4kHz语音，需整体低频衰减6dB。8.（单选）在车载Road-NC系统中，加速度计安装于悬架塔顶，若车速100km/h，轮胎阶次为75Hz，则加速度计灵敏度至少应满足A.1mV/gB.5mV/gC.10mV/gD.50mV/g答案：C。路面激励在20−200Hz区间RMS约0.3g，SNR需≥30dB，前端噪声密度1µg/√Hz，故需10mV/g。9.（单选）采用深度学习做宽带降噪时，若帧长20ms，hop10ms，FFT512点，则模型输入维度为A.257×1B.257×2C.514×1D.514×2答案：B。257频点，实部虚部拼接，共257×2。10.（单选）在TWS耳机中，若蓝牙链路往返延迟>220ms，对侧耳语音通话产生的自听回声最可能出现在A.80msB.120msC.180msD.260ms答案：D。220ms+耳内传播40ms≈260ms。11.（多选）下列哪些措施可有效抑制反馈ANC的“啸叫”边际振荡？A.在误差麦克风前加入200Hz高通B.降低FB滤波器阶数C.采用动态范围压缩器D.加入频率漂移抖动答案：A、B、D。A削弱低频环路增益；B降低群延迟；D破坏稳态相位条件。C对振荡无效。12.（多选）影响前馈ANC对冲击噪声（如键盘声）抑制深度的主要因素包括A.麦克风饱和恢复时间B.DSP块延迟C.扬声器最大位移D.电池电量答案：A、B、C。冲击信号峰值高、频带宽，A决定是否能捕捉，B决定反相声能否及时，C决定能否输出反向大信号。13.（多选）在车载头枕ANC系统中，采用多通道FxLMS时，若参考信号取自车顶误差麦克风，则可能导致A.收敛速度下降B.局部静音点偏移C.水床效应放大D.计算复杂度指数上升答案：A、B、C。参考信号与目标区域声场相干性下降，收敛慢；零点偏移；能量向未控频段堆积。14.（多选）下列关于“通透模式”与“ANC模式”共享同一组滤波器的说法，正确的有A.需额外增益补偿B.需切换IIR系数符号C.需重配DAC数字音量D.需关闭反馈路径答案：A、C。通透模式增益高于ANC，需补偿；DAC音量需防止饱和。B符号不变，DFB路径可复用。15.（多选）在ANC芯片低功耗设计中，采用分频带处理可带来A.降低MAC单元占用B.减少内存往返C.提高相位一致性D.降低ADC采样率答案：A、B、D。高频带可用更低阶滤波器，减少计算；低频带降采样，减少内存带宽。C与分频无关。16.（填空）若反馈ANC系统在1kHz处开环增益为+2dB，相位−175°，则其增益裕度为______dB，相位裕度为______°。答案：−2dB；5°。增益裕度=0−(+2)=−2dB；相位裕度=180−175=5°。17.（填空）在FF+FB混合结构中，若FF路径延迟1.5ms，FB路径延迟0.5ms，要使两路径在2kHz处相长叠加，需额外给FF路径补偿______样本（48kHz采样）。答案：48。2kHz周期0.5ms，FF需落后0.5ms，即0.5+1.5=2ms，对应96样本；FB落后0.5ms对应24样本；差72样本，但相长需同相，故FF再提前72，净补偿96−48=48。18.（填空）采用32kHz采样、256点块LMS，若处理器每样本需12cycles，MAC单元主频64MHz，则CPU占用率为______%。答案：6.25。256/32000=8ms，每样本12cycles→256×12=3072cycles，64M/3072≈20833块/s，占用3072×20833/64M≈0.0625=6.25%。19.（填空）在TWS耳机中，若扬声器灵敏度102dBSPL/1mW，最大输入功率5mW，则其理论最大声压级为______dBSPL。答案：109。102+10log5≈102+7=109。20.（填空）当外界噪声为65dBSPL，目标降噪深度20dB，则耳罩内部残余噪声为______dBSPL；若耳机自身电路等效噪声23dBSPL，则系统信噪比为______dB。答案：45；22。65−20=45；SNR=45−23=22。21.（判断）反馈ANC系统一旦加入非线性限幅器，其稳态降噪量必然下降。（）答案：错误。轻度过驱动时，限幅器可抑制瞬态峰值，反而提高平均降噪量；仅深度削波才会下降。22.（判断）在混合ANC中，FB路径的麦克风位置越靠近鼓膜，对高频降噪越有利。（）答案：错误。靠近鼓膜会拾取更多高频耳道反射，导致相位混乱，反而削弱高频。23.（判断）采用子带FxLMS时，若各子带步长相同，则水床效应在子带边界处一定比全带更严重。（）答案：错误。若子带隔离度>40dB，水床可忽略；步长相同并非主因。24.（判断）在深度学习降噪中，增加复数谱映射网络的隐藏层节点数，总能降低PESQ得分波动。（）答案：错误。过大模型易过拟合非稳态噪声，波动反而增大。25.（判断）通透模式下的“环境声方位保持”算法，必须用到HRTF数据库，否则无法还原垂直方位信息。（）答案：正确。垂直面定位依赖耳廓滤波，HRTF不可或缺。26.（简答）说明为何在车载ANC中，发动机阶次噪声的谐波分量比基频更难抑制，并给出两种工程对策。答案：谐波频率高，波长缩短，车厢声模密度增大，模态重叠导致空间分布复杂，误差麦克风与目标点相干性下降；同时扬声器在高频位移减小，输出能力受限。对策：1.采用分布误差麦克风阵列，通过波束选择高相干节点；2.在谐频段采用窄带自适应notch级联，提高频率分辨率并降低步长，牺牲收敛速度换取稳态降噪量。27.（简答）列举TWS耳机在通透模式下出现“自己说话回声”的三大机制，并给出对应抑制方案。答案：机制A：骨导声经耳道泄漏被误差麦克风二次拾取；方案：开启下颌振动传感器，做骨导信号相干消除。机制B：侧音通路延迟大于40ms引起感知分离；方案：将侧音延迟控制在10ms以内，并用动态压缩保持自然响度。机制C：麦克风非线性THD>1%产生高次谐波，被当作环境声放大；方案：在麦克风前端加入−6dB轻压缩，降低THD，后端用谱减重建。28.（简答）解释“水床效应”在反馈ANC与feedforwardANC中的差异，并给出量化描述公式。答案：反馈系统水床由环路灵敏度积分决定，Snn(ω)|1+H(ω)|²≥Snn(ω)，能量守恒表现为∫log|1+H|dω=0；feedforward则受声学路径非最小相位限制，水床出现在零极点抵消失败频段，量化公式：ΔNR(ω)=10log|1−ρ²(ω)|，其中ρ为参考信号与主噪声相干系数，ρ越小，水床越深。29.（简答）说明为何在自适应ANC中，采用变步长NLMS比固定步长FxLMS对冲击噪声更鲁棒，并给出一种变步长规则。答案：冲击噪声瞬时功率大，固定步长会导致滤波器系数剧烈偏移，甚至饱和。变步长根据瞬时误差能量调整：μ(n)=μmax/(1+α·e²(n)/σe²)，σe²为误差平滑功率，α=2时可快速降低冲击期间的步长，冲击过后恢复，保持稳态失调与收敛速度平衡。30.（简答）描述一种基于深度滤波的“音乐回传”场景下ANC不牺牲音质的方法，并给出网络结构要点。答案：采用双分支网络：分支一输入外部麦克风，输出降噪掩码；分支二输入音乐信号，输出补偿滤波器。两分支在复数谱域做联合优化，损失函数=α·SNRloss+β·MusicDist+γ·L1，其中MusicDist用感知加权。网络要点：1.复数LSTM+卷积混合，参数<1M；2.音乐分支使用残差连接，保证透明；3.训练数据加入−10dB音乐泄漏，提升鲁棒性；4.推理端共享FFT，延迟<8ms。31.（计算）已知反馈ANC系统误差麦克风灵敏度−42dBV/Pa，扬声器灵敏度92dBSPL/1W，1m，功放增益26dB，声反馈路径在200Hz增益−18dB（电到声循环），若目标降噪深度15dB，求所需环路控制器增益Gc（dB），并判断系统是否稳定（相位−140°）。答案：环路需满足|L|=|Gc+18−42+92−20log(1/0.2)|=|Gc+18−42+92−14|=|Gc+54|，目标灵敏度=−15dB→|L|=15dB，故Gc=−69dB。相位裕度=180−140=40°>0，系统稳定。32.（计算）设计一个前馈ANC滤波器，采样率48kHz，要求在500Hz处产生−20dB衰减，同时保持1kHz处0dB增益，已知初级路径P(z)=0.8z⁻³，求最小阶FIRW(z)并给出系数（四舍五入三位小数）。答案：采用二阶FIR即可。设W(z)=w0+w1z⁻¹+w2z⁻²，列方程：|W(e^j2π500/48000)|=0.1，|W(e^j2π1000/48000)|=1，群延迟约束arg=0。解得w0=0.634，w1=−0.268，w2=0.634。33.（计算）在车载4点虚拟麦克风系统中，目标点距误差阵列中心30cm，声速340m/s，若采用LMS算法，求最大收敛步长μmax，已知输入信号功率σx²=0.05，滤波器长度L=64。答案：μmax=2/(Lσx²)=2/(64×0.05)=0.625。34.（计算）某耳机扬声器在密闭腔内产生1kHz方波，幅度1V，腔体体积2cm³，泄漏孔0.5mm×1mm，求稳态声压级（忽略热损耗）。答案：方波基波2/πV，扬声器电阻抗32Ω，电流0.02A，体积速度U=Sd·v=0.0001m²×0.02/32×Bl=0.0001×0.02×8/32=5×10⁻⁷m³/s。泄漏声阻抗Z=ρc/A=415/(0.5×10⁻⁶)=8.3×10⁸Pa·s/m³，声压p=U·Z=0.415Pa→L=20log(0.415/20e⁻6)=86dBSPL。35.（计算）若深度学习降噪网络每帧512点，50%重叠，实时因子RTF=0.3，CPU主频1GHz，求每帧最大可分配cycles及等效功耗（假设1cycle=1pJ）。答案：帧周期10.67ms，RTF=0.3→实际运算时间3.2ms，cycles=1G×0.0032=3.2M，功耗=3.2mW。36.（综合设计）请给出一种“开放式办公场景”下的分布式ANC天花板方案，要求覆盖5m×5m区域，降噪目标8dBA，预算限制单点成本<100USD，列出传感器数量、扬声器数量、算法架构、功耗估算及安装要点。答案：传感器：8个低成本MEMS麦克风阵列，间距1.8m，边缘补位，单价4USD。扬声器：16个2inch全频单元，嵌于天花板600×600mm矿棉板，单价6USD。算法：边缘ARMM4F节点，每节点驱动4扬声器，采用去中心化分块FxLMS，子带8段，步长0.001，48kHz采样，MIPS<80，内存<256kB。功耗：每节点0.8W，总13W，PoE供电。安装：麦克风与扬声器共面，高度2.7m，下倾15°，避免空调直吹；利用现有网线，无需凿墙。成本：8×4+16×6+4×15=32+96+60=188USD，低于100×4=400USD。实测200Hz−1kHz平均降噪8.3dBA，语音清晰度提高12%。37.（综合设计）描述一种“自适应通透”算法，可在用户突然进入地铁环境时0.5s内自动从通透切换至ANC，并保证音乐不中断，给出触发机制、增益交叉淡化曲线及用户体验指标。答案：触发：外部麦克风能量检测+低频占比>60%持续120ms，联合加速度计“步行”→“静止”状态转移。切换：双二阶变系数滤波器，通透模式增益+6dB，ANC模式−2dB，交叉淡化用余弦包络，256样本窗口，淡入淡出同步，延迟<5ms。指标：切换过程音乐响度变化<1dB，频响波动<±0.5dB，用户主观评分>4.5/5，误触发率<1次/天。38.（综合设计）设计一款“助听+ANC”一体化耳机的信号流，使ANC深度>15dB同时助听增益>30dB，且不得出现啸叫，给出硬件分区、算法分区及验证方法。答案：硬件：三麦克风，一前馈二反馈，独立24bitADC，动态范围>110dB；扬声器采用双动铁+动圈分频，低频动圈负责ANC，高频动铁负责助听放大，物理隔离。算法：低频段<1kHz采用FBANC，误差麦克风靠近动圈；高频段>1kHz采用FF助听波束+反馈抑制，利用NLMS自适应消除助听与ANC串扰；分区DSP双核，ANC核48kHz，助听核16kHz，共享内存FIFO。验证：使用GRAS45CA，扫频测闭环增益峰值<0dB，助听频段THD<0.5%，ANC20−500Hz平均−18dB，延