主动降噪耳机的原理和测试

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" k1 A- y' l$ M6 q& w+ |" n8 ~: o" c0 w主动降噪耳机的原理和测试
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- }+ D: b% i7 b" O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。

) z/ A3 r: |9 Y9 P7 r" u有主动降噪，就必然有被动降噪。
! e; ?; f# g/ h9 r0 t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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  |3 o. }- p5 C# n# ?1 {  F正因为被动降噪的体验实在太差，人们才研究了主动降噪。

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! p' w; A5 w5 F- P' p先复习下物理，不用怕，都是基本操作。

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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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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/ p8 R5 Y0 Q% O. s5 `( Q0 f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”。
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以苹果的 AirPods Pro 为例，
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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. z: s7 Q; \) ^. a& k* [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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原理非常简单，但要得到完美的降噪体验绝非易事，
1 D- r. U& t( Q3 h严格的测试必不可少。
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0 E0 v; F. k; u& Y; O: R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。
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4 n5 {3 p2 m# u" m- [全面的降噪测试主要包含三个方面：
1 [4 Q; C4 w$ Z2 H: O& n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；
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；
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。


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。
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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。
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比如：
" P0 N0 ~$ c9 O8 e, N· 成本居高不下，难以普及；
+ x, }! u, v; \$ W0 [: n· 需额外供电，对无线耳机来说是一大挑战；
· 若是无线耳机，其音质与同档有线耳机存在差距；
4 D6 Q% ]2 n* L. I  L( d7 ^· 必须合理降噪，比如只抑制环境噪声，保留人声等。

) l& S& X+ L  W' N! n: t% J# @1 D+ N今天的内容就是这些，欢迎讨论和分享。