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[耳机] 主动降噪耳机是怎么降噪的?

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音频应用新手发布

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发表于 2019-10-2 22:31:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
主动降噪耳机是怎么降噪的?6 G/ w6 q9 G7 N/ ]2 K6 W# j3 Wwww.audioapp.cn  audio app


% Q. `1 O* y: A3 j" U
6 J4 Y9 o/ m" j0 {2 i2 A; W对比之前很多朋友都认为“耳机就是听个响”,最近几年由于无损音乐随流媒体音乐平台的盛行,消费者生活水平的提高,耳机厂商增加带来的带来的产品线延展,越来越多朋友会在意耳机的表现。除了声音质量之外,外观设计,或者是一些附加功能,都会在消费者选购的时候被考虑。其中,降噪功能可以说是受到消费者热捧的功能。8 Z5 O# a$ B* S- \6 v2 @$ Wwww.audioapp.cn  audio app

降噪耳机能保护听力?
" U% S. p  f2 v9 L% \- V 640.webp (15).jpg & Z- ^. ^  ^# }5 b/ d3 ^- C/ g9 qwww.audioapp.cn  audio app

从消费者行为看,降噪耳机近年的大火,是和社会大环境,用户心态和消费水平息息相关的。在庞大的生活压力下,降噪耳机是很多朋友身边随手可得的避风港。戴上耳机启动降噪按钮,在安静的环境下享受自己喜欢的音乐,在繁忙的工作过后是一种放松。如此舒适的使用场景,加上降噪耳机还能有效挡住办公或差旅场景中的噪音,两者合一,相信是很多朋友购买降噪耳机的源动力。
' a9 p4 [- q9 v/ j5 e0 i  |声音的遮蔽效应
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4 o" @6 ^; t: y1 m# m, U) Q降噪耳机似乎就是为我们创造安静的聆听坏境,这是为了让我们更好地欣赏音乐吗?其实降噪耳机被打造出来,是为了一个更深层次的目标——是保护听力。
$ ?4 J+ o1 E- c9 C' d6 ^, F1 O过大的噪音对于音乐的细节再现有很大的影响,这是源于声音的遮蔽效应:虽然所有的声音都会进入我们的耳朵,但是如果同时存在一个较强的声音和一个较弱的声音,我们会感受到较强的声音比较清晰而较弱的声音会被掩盖掉。简单来说,虽然无论是较强的声音还是较弱的声音都存在,而且比较弱的声音在较强声音面前并不是消失了,而是被掩盖掉了,造成我们“听觉”听不到。  Q5 I& V0 O- _( b( `; h# D+ Xwww.audioapp.cn  audio app

嘈杂环境下使用耳机对听觉的损害
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因为声音屏蔽效应的存在,很多人在深夜听音乐可以把耳机音量调小,而在嘈杂的室外需要听歌的话是需要将耳机音量调的比较高。
5 e  E6 T  w  d3 p, R有很多朋友喜欢在乘坐公共交通工具的时候佩戴耳机聆听音乐,这样既能打发路上无聊的时间,又能有效隔绝外界的噪音。由于要隔绝外界噪音,因此很多朋友不仅选用入耳式耳机,还会把音量开得相对大一些,如果选用的是平头塞,那可能开的音量就更大一点了。耳边被音乐声包围的感觉是不错,但如果常年累日暴露在这种条件中,就很容易损害听觉了。
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一般来说,通勤车辆中的音量都会在50~80分贝左右,要在这么大的噪音环境下从耳机中听到声音,就需要将耳机的音量调的足够大。如果连续使用的时间太长(一般超过1小时就算长时间聆听音乐了),并且每天重复的话,是会对听觉产生一定影响的。随着长时间大音量聆听音乐的危害逐渐浮出水面,无论是厂商还是消费者,都将目光投向了降噪耳机。
/ F! D% u4 R7 r  j" [8 |7 J( G" Y降噪耳机的区别9 h) j' d8 c8 [; H& n) }www.audioapp.cn  audio app

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但降噪功能对于耳机而言,真是近几年的新鲜事吗?在“降噪耳机”这个分类被整理出来之前,市面上的耳机就带有一定的降噪功能,而实现这些功能的耳机,其实就是我们熟知的包耳式头戴耳机,和入耳式耳机。
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为什么说这两种耳机带有降噪功能?包耳式头戴耳机是通过包围耳朵的方式隔绝噪音,而入耳式耳机则是通过硅胶等材质制作的耳套填充耳道,从而实现隔音的效果。两种耳机的隔音效果究竟能达到怎样的程度?我们以著名音频器材舒尔的产品页面为例进行了解。
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) L& b% S! V8 W# q3 D7 h* Q: ~从图片上的信息我们可以了解到,在选用尺寸合适的耳套(包含海绵套和硅胶套),并正确佩戴的情况下,可以实现明显阻断外界噪音的降噪效果。在日常生活中,这样的佩戴效果已经足够满足不少朋友关于隔音的需求。既有的耳机隔音效果已经那么好,为什么还会有主动降噪耳机的出现呢?3 v$ F+ `0 s& ^( Twww.audioapp.cn  audio app

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) o1 A( C1 k' A/ }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。
) k1 l& E' b# Y- i* g/ n& C; ^8 ~ 640.webp (23).jpg ) V" l: o* X7 _1 I# n# n' I6 E' T) Cwww.audioapp.cn  audio app

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。9 h0 n. b5 i! m- m$ Twww.audioapp.cn  audio app

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5 Q3 p! u1 N6 `+ F; P5 n* C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。
; l9 S& R; F( S! l) z9 P' H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。那么降噪耳机的原理究竟是什么,它是否能够带来比起传统耳机更出色的降噪效果?; a8 B$ \, {4 J( O  r8 W( G) _www.audioapp.cn  audio app

戴上降噪耳机就安静了?你是不是有啥误解5 u4 }5 @5 K4 @3 E# a- @www.audioapp.cn  audio app

这几年降噪耳机已经成为消费者选购个人音频产品时的新风向。选择降噪耳机,能让聆听音乐的环境变得更加安静,仅需要较小的音量即可清晰聆听声音,这使得使用体验舒适的同时还能有效保护听力。加上降噪耳机多是无线设计,更是让消费者很好地享受到降噪耳机的便利。
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在上文中,我们聊到“降噪耳机”这个概念,其实已不算什么新鲜的例子。从广义效果上来说,在使用过程中能够对外界噪音进行一定阻隔的耳机,其实都算得上是降噪耳机。为了达到更好的降噪效果,厂商通过在耳机中内置电子降噪系统(主动降噪),来实现更出色的降噪效果。1 Z% G/ V) Z# e( z1 qwww.audioapp.cn  audio app

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' W6 W' _1 [) q降噪耳机内的电子降噪系统究竟是怎样工作的呢?上面有一张降噪耳机的原理图能够帮大家更好地理解原理。可以简单理解为,电子降噪系统在采集环境噪音之后,通过处理芯片进行分析,然后产生与外界噪音相等的反向声波,将噪音中和,从而实现降噪的效果。为了实现这样的效果,主动降噪耳机内部组成为拾音器(手机环境噪音)、处理芯片(分析噪音)、扬声器(产生反响声波)、电源系统,完成整个降噪过程。# k$ m6 K4 }# Y* Cwww.audioapp.cn  audio app

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6 N- a; l/ f  ?, a2 [( c: F& y对比仅使用物理手段阻隔噪音的入耳式耳机和封闭式头戴耳机,由于通过算法来进行隔音,因此降噪效果还是挺不错的。然而,用过降噪耳机的朋友会感受到,降噪耳机是会让世界安静,但不是“整个世界都安静了”。在使用降噪耳机的过程中,只要音乐停下,我们还是会听到一些外界的声音。说好的降噪耳机,难道降噪就那么丁点儿效果?2 i2 T7 o0 N' ?6 e1 i3 Awww.audioapp.cn  audio app

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上面我们介绍了降噪耳机的原理,是通过收集并分析噪音之后,在耳机内产生与外界噪声相等的反向声波,中和了噪音,实现降噪的效果。在声学中,这种做法叫“相消干涉”。但是通过相消干涉的方式,并不会将所有的声音都过滤掉,我们还是会听到比较高频的声音。; {9 R/ P$ m9 T* w* K$ b& d; a' Z! Pwww.audioapp.cn  audio app

为什么戴上降噪耳机会觉得整个世界声音都变得高频了?
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. D6 D5 N- V, \% z2 l$ X' t身边有的朋友戴上降噪耳机,会觉得还会听到的环境声音变得高频了。其实不是降噪耳机把环境声变得高频了,而是降噪耳机主要过滤掉了中低频声音,所以我们会听到高频的环境声音。# l1 q% S+ b9 v8 \1 e1 jwww.audioapp.cn  audio app

那为什么相消干涉这种方式主要针对的是中低频?从上面的波形图对比中我们可以看到,中低频的波形较长而且稳定,高频波形比较短而且变化很快。这就意味着中低频噪音能够很好地被降噪耳机中的麦克风拾取并妥善处理,而高频噪音很有可能在还没有被麦克风捕捉到之前就已经被人耳听到了。
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而结合生活场景来看,降噪耳机这种无可奈何的特性,恰好也是相当方便日常使用。人耳能够听到的频率范围是20Hz-20KHz,在日常生活中出现的声音,大部分环境和车辆噪音(发动机和地面摩擦)是在100Hz-1KHz范围内,人声的频率范围是100Hz-8KHz,汽车的鸣笛、激烈的敲击、撞击的频率会更高。为了能够有效消除影响聆听音乐的噪声,大部分降噪耳机的针对频率段落都在100-1KHz之间。
$ X; x* F4 D' R! g5 F  K如何合理使用降噪耳机# O) j7 v) d9 _4 D& ^www.audioapp.cn  audio app

说白了降噪耳机与普通耳机没有什么区别,只是增加了降噪功能。
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" F* I7 @7 G: Z4 H- ?" a在超过1KHz这个频段位置的声音中,有一部分是诸如喇叭鸣响,地铁警报等提示音。为了避免消费者在路上使用降噪耳机时发生危险,结合自身特点,降噪耳机对1KHz以上频段的降噪效果会不那么着重,避免消费者在使用的时候发生意外。很多人觉得降噪耳机安静了,可以尽情在公共场合享受音乐,但是这时候我们也需要注意安全,特别是出行状况下,另外无论是否是降噪耳机在使用时都不宜将音量调节过高,同时也需要注意不要长时间佩戴降噪耳机,以免损伤听力。
8 s* K$ l# D7 {4 m: N$ U% H在选择降噪耳机时,比较建议选择头戴式降噪耳机,相比较入耳式耳机,头戴式耳机结构让它拥有更舒适的佩戴体验,降噪能力上来说头戴式降噪耳机普遍比入耳式降噪耳机要好上不少。当然这都需要根据个人需求进行更合适的选择。! {0 J1 p8 E; d; ^: nwww.audioapp.cn  audio app

总结
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8 U: F2 i8 Q, p  j  ]: e, N0 V只要佩戴良好的情况下,主被动结合的降噪耳机,效果还是相当不错的。如果日常使用,主动降噪耳机要实用不少。当然,我们在使用降噪耳机的时候也需要明白,降噪耳机不是将所有的环境声都消除,而是会对大部分的环境声消除,给出一个相对安静的听觉环境。根据降噪耳机的特性,正确认识和使用降噪耳机可以在一定程度上可以有效减少听力损伤。
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