降噪耳机的原理

Posted 2022-02-05 bisal

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了降噪耳机的原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

随着科技的发展，耳机这个看着很普通的设备，已经从最开始满足能听的需求，到现在追求更高品质的需求，就像数字音频增强引擎(DSEE)、AI智能降噪、LDAC蓝牙传输技术、Hi-Res Audio等，这些都作为耳机的宣传卖点。

《耳机的世界》写过一些耳机的基础知识。

这次我们了解下什么是降噪耳机。

直观来讲，我们所处的外部环境，例如交通工具、办公室、街道上，可能有各种嘈杂的声音，如果我们想要一个属于自己的安静环境，此时就需要“降噪”。

降噪耳机的作用不仅仅在于降低噪音，他还有助于减轻旅行时的疲劳感，这可能是由于我们长时间暴露于低频噪声导致的。如果不想听其他音频源，但想消除背景噪音，同样能使用降噪耳机。听一点白噪音或者是安静的音乐都会比较放松。

对于降噪耳机，可以分为被动降噪和主动降噪两大类。

被动降噪就是使用非常厚的耳罩来阻挡外面的噪声。这个方法简单粗暴，难点就是选取吸音好的声学材料。但是，他们相对较大，价格肯定和所用材料有关。还有一点就是和耳机一般大小的吸声材料在低频范围内基本无效，例如Beats录音师Pro，就是典型的物理降噪耳机，贼沉，带上确实安静了，然而，时间久了，就会很累，

被动降噪平均可以将噪声降低约15至20分贝(dB)。但是考虑到喷气发动机在机舱内产生75至80dB的噪音，被动降噪耳机是远远不够的，这时候就得靠主动降噪耳机了。

主动降噪，是现在市面上比较火的一种降噪手段，例如Apple的AirPods、Bose qc35。主动降噪英语全称有几个不同版本，例如，Active Noise Cancellation(ANC)、Active Noise Control(ANC)，或者Acive Noise Reduction(ANR)，他们都是一个意思。

主动降噪耳机不是通过物理手段隔绝噪音，是真的可以利用技术让耳机内的噪音消失，而且更加有效。主动降噪耳机就是通过耳机自带的降噪系统产生和外界噪音相等的反向声波从而实现降噪的效果，

要达到这样的效果，主动降噪耳机内部组成为拾音器(环境噪音)、处理芯片(分析噪音)、扬声器(产生反响声波)，完成整个降噪过程，

主动降噪只能针对低频，因为低频一个周期长，同样延时情况下，相位变化小，中高频主要靠被动降噪。

从原理上讲，主动降噪耳机比普通的耳机要复杂的多，需要在耳机中内置一个降噪模块，他包含一个麦克风，用来接受外界的噪音，再经过内部电路的计算，在耳机播放音乐的同时加入和外界噪音“反相”的声波，从而将外界噪音抵消，

主动降噪还可以进行分类，一般可以细分为Feedforward ANC(前馈主动降噪)，Feedback ANC(反馈主动降噪)以及Hybrid ANC(混合主动降噪，其实就是前馈加上反馈)。

前馈式降噪是把麦克风设计在远离扬声器的耳机外侧，

反馈式降噪则是把麦克风设计在扬声器附近。前馈降噪更容易实现，而反馈降噪则能采集到的噪音信息和人耳听到的更接近，但麦克风可能会被扬声器的声音影响，对算法的要求更高。

目前相对高端的降噪耳机都糅合了被动降噪、前馈和反馈式降噪相结合的设计，对噪音的屏蔽和消除有非常好的效果。

这是非常经典的索尼WH，综合多种技术，让降噪达到了一个更高的高度，

主动降噪耳机的缺点同样明显，由于发声单元会额外的发出抵消噪音的声波，所以在音质表现上还是会有所差别，声音细节上会有所丢失。但是随着技术的发展，现在的主动降噪耳机也有着相当不错的音质表现，例如索尼利用了DSEE技术，提升音频品质，即使降噪，但是已经比很多普通耳机的音质都要更强了，

其实，这每一个方式又都可以分为adaptive(自适应)和non-adaptive(非自适应) ANC。一般来说，自适应ANC只能是digital(数字)控制。然而，在非自适应ANC下又可以分为analog(模拟)和digital ANC。很早以前因为DSP芯片不强大，不支持实时的复杂计算等等，市场上只有analog ANC耳机，就是将计算出来的ANC控制器用电容、电感、电阻等元器件来实现。现在随着DSP芯片的迅速发展，ANC控制器可以数字化了。优点有很多，例如，ANC的强度可以被调节等，这种耳机的降噪能力都可以用手机APP控制，