耳机是如何实现降噪的

Posted 2023-05-01

一方面，传统形态的耳机会有一些使用体验上的不足，例如包耳式头戴耳机并不适合在较为炎热的天气下佩戴，有线入耳式耳机在使用时会有听诊器效应（指使用时因运动使得线材发生摩擦而产生噪音）。另一方面，某些噪音，如飞机引擎声等中低频噪音，由于其频段特点，很难通过被动降噪的方式完全消除（传统的密闭式耳机只能实现对中高频声音的降噪，要实现对中低频的降噪很困难）。为了解决这些情况，主动降噪式耳机应运而生。

在专攻航空军用降噪耳机的Bose在1999年推出第一款降噪耳机Aviation Headset X，但是在这很长一段时间内降噪耳机还是属于少数人的玩具，只有军队和航空公司等专业领域的人在使用。不过随着都市环境日渐喧嚣，消费者对周边环境的宁静度要求日渐提高，越来越多厂商开始关注降噪耳机这片市场，为消费者提供更丰富的降噪耳机选择。

近年来DSP芯片技术的进步，让BOSE不再独领降噪风骚。不少音频厂商开始着手研究DSP芯片，制定属于自己的降噪算法，相继推出了降噪耳机产品，赢得了各自的受众市场。由于DSP芯片可以打包方案出售，我们甚至能够看到一些新品牌也能通过公模加入战团。因此在选耳机的时候，我们最好还是先亲自试听。

现在的工业条件让打造降噪耳机不再困难，但在一款产品上同时满足噪音消除、佩戴体验当然还有音乐表现的需求可不容易。如何在各种冲突的特性中进行平衡，是对产品研发的考验。 参考技术A 降噪耳机是如何实现降噪的？它主要依靠两个方法：主动降噪和被动降噪。

被动降噪

被动降噪，通俗的说就是物理隔绝，通过耳塞或耳罩把耳朵堵住，不让声源进入，从到起到降噪的作用，是一种比较粗犷的降噪方法。比如下图这些东西：

被动降噪，对高频噪声进行能进行很好的抑制，但对低频噪声抑制效果不佳。也就是说“滋滋滋”可以，“咚咚咚”不行。

主动降噪

主动降噪，利用的是一种技术。在耳机内播放能够抵消外界环境噪音的对应音频信号以此来进行降噪。用专业术语来说是用相消干涉（destructive interference），把接收到外界的音频信号以合适的相位差与波幅比在耳机内叠加播放，降低外界声音。这个利用原理是：波的干涉可叠加和可相消原理。

主动式降噪一般设计在头戴大耳式耳机上面，因为需要在耳机中内置一个降噪模块。

入耳式耳塞没有足够的空间能够安装这个模块，所以一般只能起到被动降噪的作用。

拥有了具备主动式降噪功能的大耳，就相当于拥有了双重降噪功能，第一步被动降噪，主要通过包围耳朵形成密闭空间。第二步主动降噪，通过耳机内降噪模块，产生与外部噪声同幅同频反相的音频信号，二者叠加即可消除噪声，有的耳机还能够调节多档的降噪级别。

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耳机降噪主要有主动和被动两种。

被动降噪就是不需要消耗能量，也就是隔音。一般封闭性耳机和入耳式耳机隔音效果比较好。

主动降噪就是通过喇叭发出一个跟噪音相反的信号抵消噪音，达到降噪的效果。需要有话筒（micphone）拾取噪音，然后经过反相、放大，再从喇叭发出来。又分前馈和反馈两种。前馈的话筒在耳机外面，拾取的噪音不包含喇叭发出来的信号，因此不形成反馈闭环。反馈式的话筒在耳机里面，拾取的信号包含喇叭发出来的，就形成一个完整的反馈闭环可以自动调节。 参考技术B 降噪是通过耳机上的降噪电路来实现的。

蓝牙降噪耳机测试维度

第2章 蓝牙降噪耳机测试维度

         不管是硬件还是软件测试，所有测试都是基于需求。更具产品说明书进行相应的测试。根据软件测试类别下蓝牙耳机降噪测试维度有：功能测试、用户体验测试、性能测试、硬件质量测试、兼容性测试、安全性测试。

2.1 功能测试

    蓝牙降噪耳机使用的场景主要两个方面：接打电话、听音频文件。在这两个场景使用蓝牙降噪耳机来检测按钮所属功能。

         蓝牙耳机通用的一些功能按钮包括：开机键、音量开关键、音频切换(下一首、上一首)、播放按钮(暂停按钮)。不同品牌的蓝牙耳机功能按钮也有所不同。根据对应产品的功能按钮进行功能测试。

   功能按钮测试通过标准：能实现功能按钮所描述的功能。

2.2 性能测试

         性能测试主要包括：待机时间、持续使用时间、蓝牙配对时间、充电速度、用户操作相应时间、电量消耗速度。

         待机时间：蓝牙降噪耳机在电量满时，开机用户不进行任何操作的待机时间。

         持续使用时间：电量满时，用户持续使用耳机直至机器自动关机所用时长。(在测试过程中，观察在电量过低是否有警告，对音质有何影响。)

         蓝牙配对时间（不同的距离）：打开蓝牙耳机，打开不同牌子的手机，进行蓝牙配对记录配对时间。(首次配对时间不超过30秒，当配对成功时，用户再次打开蓝牙，会自动配对连接)。

         充电速度：电量从0到100所花时间。

    用户操作相应时间：蓝牙耳机配对成功，执行耳机功能，估算操作响应时间。

         电量消耗速度：分别记录音量在30%、60%、90%时，电量从100到0所花时间。

2.3兼容性测试

         选择几大主流移动设备，进行蓝牙降噪耳机进行功能测试、性能测试。查看不同品牌间数据的差异。

2.4 硬件质量测试

         1.耳机关机状态，从1米左右的高处摔下，耳机外观是否破损

         2.耳机关机状态，从1米左右的高处摔下，耳机是否关机或蓝牙断连

         3.是否容易磨损

         待补充

2.5 安全测试

         1.耳机充电时间过长，是否有掉电保护、温度是否升高、。

         2.在充电过程中使用蓝牙耳机，是否存在漏电行为

   3.耳机辐射强度

         待补充

2.6用户体验测试

         获取不同年龄段、不同性别的用户对耳机在：操作性、易用性、耳朵舒适感、触感、外观设计、不同场景中音质感受、不同品牌移动设备对音质感受。