近日，一项发表于arXiv预印本平台的研究提出了一种适用于开放式可穿戴设备软约束空 间选择性主动 降噪（ Soft-Constrained Spatially Selective Active Noise Control，简称软约束 SS ANC ）系统， 专为开放式助听器设计，可在嘈杂环境中精准抑制背景噪声，同时最大限度保留目标方向语音的清晰度。
开放式可穿戴设备及声学场景
传统主动降噪（ANC）技术虽能有效降低环境噪声，但容易“误伤”来自特定方向的语音信号，导致用户听不清对话内容。而此前的“硬约束”空间选择降噪方案虽能保护语音，却牺牲了降噪强度。
德国奥尔登堡大学与雅德应用技术大学的研究团队提出了“软约束 SSANC ”系统，其核心是引入一个可调节的 参数μ，允许轻微的语音失真以换取更强的降噪效果，从而灵活平衡两者关系。
在时间域中，软约束 SSANC 的优化问题在传统 ANC （最小化误差麦克风信号功率并加入正则化项）的基础上， 引入了一项与约束偏差相关的项，即 μ 乘以约束偏差的 L₂范数平方，以此构建新的优化目标：
其中 μ 为非负实值的权衡参数，用于调节语音失真与降噪之间的平衡。
通过对该优化问题进行求解，最终得到软约束SSANC系统 控制滤波器的解为：
该公式体现了 μ 对控制滤波器 w 的影响。
在频域分析中，类似地构建包含μ的优化问题，即：
频 域解的 表达式为：
通过该公式可清晰看出，μ 的取值直接影响频域中控制滤波器的特性，进而决定系统在语音失真和降噪之间的平衡。
为验证软约束 SSANC 系统的性能，研究团队进行了仿真实验。实验采用开放式可穿戴设备，设置一个位于 0° 的期望语音源和两个分别位于 45° 和 255° 的噪声源，使用特定的麦克风和次级声源配置，信号时长 5 秒，采样率 16kHz，泄漏在内部误差麦克风处的信噪比设为 - 5dB。
通过降噪量、可懂度加权频谱失真、可懂度加权信噪比提升以及PESQ（语音质量评估）和ESTOI（语音可懂度评估）等指标进行评估，结果显示：
传统主动降噪（左列，μ=0）、硬约束空间选择性主动降噪（右列，μ→∞）以及所提出的软约束空间选择性主动降噪在不同权衡参数值下的降噪量、可懂度加权频谱失真、可懂度加权信噪比提升、窄带 PESQ 改善量和 ESTOI 改善量。 该技术对于开放式可穿戴设备具有广泛的应用前景。例如， 助听设备可通过调节 μ，帮助听障人士在嘈杂环境中听清对话；运动耳机能在抑制风噪、交通噪声的同时，清晰保留同伴指令。研究团队表示，未来将进一步在多样化声学场景中优化参数调节策略，推动技术落地。
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