主动降噪耳机的原理和测试

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+ `+ R  K. b' _9 `4 Q( E% e主动降噪耳机的原理和测试




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。
7 E) B! k+ ~* v+ ^' Z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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* P  g: g8 h: M; ~/ M; p4 c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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* K% x4 Y* k3 j* J0 Z2 O先复习下物理，不用怕，都是基本操作。
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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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5 U- x: k" Q# @0 u+ ^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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& `: P$ Q7 s8 ~5 j5 f$ b4 X: ?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，
0 H: o+ |% W' _+ ~! {9 [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。

" q# T% L" ]% t0 I9 \  W/ T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，
7 C7 E- U' m4 w5 }严格的测试必不可少。
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6 R& r7 W% x& M& l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。

* F1 [/ W' _. R3 U9 w! w. t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。

2 b% h4 \4 {' s: ]全面的降噪测试主要包含三个方面：
/ H" O$ V  X( |6 Q& p+ P1 b7 Y7 F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；
7 I$ O7 }/ r7 y; t6 S- e5 Y* g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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2 |4 _- o  u/ R7 j& {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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, \/ X% [" W6 J' w  f+ {" y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：
# I# P1 n$ \  ]# T, J" `· 成本居高不下，难以普及；
· 需额外供电，对无线耳机来说是一大挑战；
; ~1 ~) j+ g; w4 e, d5 n- z  V8 u· 若是无线耳机，其音质与同档有线耳机存在差距；
· 必须合理降噪，比如只抑制环境噪声，保留人声等。
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