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发表于 2019-11-6
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. C5 i8 e0 \# o! E, d" u+ I主动降噪耳机的原理和测试
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主动降噪并非什么全新概念，但苹果 AirPods Pro 耳机的发布，再次掀起业内和市场热潮。我们也赶一次热闹，看看到底什么是主动降噪。
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有主动降噪，就必然有被动降噪。 : ]0 F% U: T* @; u9 n) x
其实只要是耳机，就具备被动降噪功能 - 那就是把人的耳朵“堵上”，物理隔绝噪声。它的降噪效果如何，用过耳机的人都有体会。
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正因为被动降噪的体验实在太差，人们才研究了主动降噪。) ~% Y1 p& C1 Z, ^1 Q, [
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1 l }5 v& G* U( Z- X4 g- ]先复习下物理，不用怕，都是基本操作。
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1 W- u' I# e. V1 Y. Z' }我们知道，声音是一种波，描述波形变化的一个参数是相位，有了相位，声波中某个点在某个时刻是处在波峰、波谷或是其它位置就可以精确计算出来。
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. T; A. q/ S2 h# c6 m8 v s当两个声音的相位相同时，它们会互相叠加，反之则会相互抵消，这就是主动降噪的物理原理。从事音响工程安装的朋友对此一定深有体会，若不小心将某只音箱的线路接反，就会出现声音变小的现象。
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( s+ C; u( e M% m, n; Z主动降噪，即是人为制造一个和噪声相位相反，幅度完全一致的声音，“以毒攻毒”。# W4 B s3 X$ C
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D l, @* b( |! E以苹果的 AirPods Pro 为例，- B* d2 M; G8 [' k) L
它的外侧有一支噪声采集麦克风，负责收集环境噪声交由内部芯片处理，再由耳机单元发出相位相反幅度相同的噪声，使外界噪声抵达人的耳膜前即被抑制。
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# e, j/ m' K: U# U它的内部还有一支麦克风，不仅可以二次采集耳蜗内的噪声，还能监测用户播放的音乐，优化中低频音效。
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" }( a/ [& O4 u+ z+ p) n原理非常简单，但要得到完美的降噪体验绝非易事，+ ] R7 q2 n v
严格的测试必不可少。
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& K6 |; Z) V0 T8 |/ F* b) N客观测试并不复杂，除了基本的声学和音频参数，再测试降噪性能即可。
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将待测耳机佩戴在人工耳或模拟躯干上，放置在消声室内，并播放可控的噪声。; m( L& j0 G c$ Z
/ k7 B5 I) R, w# P" h$ m* U# d全面的降噪测试主要包含三个方面：
1 g( h% ^4 w" b n4 H一、被动降噪测试，关闭待测体主动降噪功能，测量佩戴和不佩戴耳机时人工耳内的声学参数；
6 ?; p( D4 A# s$ x) F8 p二、被动加主动降噪，开启待测体主动降噪功能，测量佩戴和不佩戴耳机时人工耳内的声学参数；9 o& x, G1 N4 J, p! Q4 n: Z# m9 `
三、主动降噪测试，佩戴耳机，分别测试开启和关闭主动降噪功能时人工耳内的声学参数。
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* J9 \1 C; O! u+ W2 ~实验室研发还需进行更多的音频测试项目，比如噪声处理前后的信号对比等，这里不再赘述。: p- Y5 t- _3 F
0 \: j0 d! o7 J% R市场上已有许多现成的集成降噪方案和成熟的终端产品可以选择，但其也面临不少亟待解决的问题。: d4 i6 V% H2 n# [; S; q" R( L
4 n/ }) r: K1 n; e比如：; i- D5 k5 |7 h8 Z1 U2 c: S
· 成本居高不下，难以普及；
$ @# ?8 {& K) g9 E% n4 B· 需额外供电，对无线耳机来说是一大挑战；
- s0 v# {4 v: ]# L! r· 若是无线耳机，其音质与同档有线耳机存在差距；
' `6 n# a4 b2 G0 f, w7 V* \$ s· 必须合理降噪，比如只抑制环境噪声，保留人声等。
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