浅谈主动降噪耳机技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈主动降噪耳机技术 摘要：本文综述了降噪耳机的整 体现状，详细介绍了主动降噪耳机的工 作原理，并分析探讨了其面对的问题， 最后展望了降噪耳机技术的未来。 中国论文网 /8/view-12738126.htm 关键词：降噪耳机 主动降噪 被 动降噪 中图分类号：TB535 文献标识码： A 文章编号： 1007-9416（2014）01- 0215-01 1 引言 随着电子产品消费市场的不断发 展，耳机作为方便灵活，私密性强的音 乐伴侣或许是被拥有最多的一种电子产 品，越来越多的人们使用耳机进行日常 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 通话或者聆听音乐。然而城市的噪声污 染越来越严重，在室外使用普通耳机耳 塞只能提高音量来盖过噪声，这样一来 不但不能享受美妙的音乐，对自己的听 力也有很大的影响，因此如何抑制来自 周边的噪声干扰也成为用户最为关心的 问题。 可有效降低环境噪声的耳机被我 们称为降噪耳机。客观来说，几乎所有 耳机在设计之初都考虑到了如何降低外 界噪声，但降噪耳机却在降低噪声方面 进行了更多的考虑，有着更突出的表现。 降噪耳机按照原理分为被动降噪 （Passive Noise-Cancelling）耳机和主动 降噪（Active Noise-Cancelling）耳机。 所谓被动式降噪耳机就是利用物理特性 将外部噪声与耳朵隔绝开，主要通过耳 机上的隔声材料或者特殊结构尽量阻挡 噪声，比较典型的有入耳式耳机、大耳 罩式耳机等。这种方法原理简单，降噪 成本低，但效果略为逊色，且由于使用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 了高密度的隔声材料，耳机较重，佩戴 不舒服。 主动降噪耳机则完全从消除噪音 本身出发，主动消除干扰，在耳机中设 置了专门的降噪电路，降噪效果比被动 式耳机要好。当然，大部分主动降噪耳 机也都加入了被动降噪耳机的设计，这 些并没有严格的界限，毕竟目的只有一 个：如何更有效的降低环境噪声。因而 主动降噪耳机在关闭主动降噪开关时， 仍然可以作为普通耳机使用。 2 主动降噪耳机的工作原理 可以认为所有的声音都由一定的 频谱和能量组成，如果找到一种声音， 其频谱与所要消除的噪声完全一样，而 相位刚好相反（相差 180） ，通过两者 的反相叠加，理论上就可以将这噪声完 全抵消掉。实际采用的办法是，首先， 由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵 能听到的环境中的中低频噪声；接下来， 将噪声信号传至降噪电路，降噪电路进 行实时运算；在降噪电路处理完成后， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 产生的信号通过扬声器发生与噪声相位 相反、振幅相同的声波；最后，在耳机 播放音乐的同时加入和外界噪声“相反” 的声波，从而将噪声抵消。 图 1 中，A 曲线为噪声信号，B 为反向补偿信号，C 为余留噪声信号。 在实际应用中，当降噪耳机通过采集到 环境噪声以后，传给降噪电路对噪声波 形进行分析，然后通过扬声器实时产生 振幅相同、相位相反的波形（B 曲线） 进行抵消，形成平缓且振幅很弱的 C 曲 线（声波） ，从而消除噪声干扰。倘若 两个声波振幅刚好相等的话，噪声就会 完全消失。 通过加入同步反相信号消除噪声 就是降噪技术的基本原理。从实际来说， 恰好完全抵消的情况很难实现，但在进 行有效的减弱以后，人耳已经不是很敏 感了。降噪的原理虽然很简单，但如何 实现高品质的降噪效果却并不简单，特 别是滤波电路的设计及生产过程控制更 加关键，而高端降噪耳机的优势也在于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 此。 3 主动降噪耳机的缺点 主动降噪耳机也并非十全十美， 也存在一些亟待克服的缺点。首先，我 们需要明白的是，降噪这一过程并不是 在电路内消除噪声，而是利用声学上的 “掩蔽效应”，在一个声音空间内抵消噪 声，如果降噪系统设计得不完美的话， 用于降噪的声音和环境噪声没有相互抵 消而是产生了叠加，就不是降低噪声， 而是将其增强了。事实上，降噪电路也 不可能完美工作得总是能实时应付各种 层出不穷的噪声，总会有处理不好的时 候。这也是厂商在研发阶段就需要面对 的问题。 对于用户而言，主动降噪耳机的 局限性主要表现在价格昂贵，并且需要 电池供电，额外增加了耳机的重量。此 外有些主动降噪耳机在低频噪声下应对 快速变换的噪声可能失效，引起另一种 形式的“丝丝 ”声。最后降噪耳机的使用 环境也有局限性，比如在马路上使用， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 有可能忽视了汽车警告喇叭声等。这些 都是用户使用前需要考虑到的。 4 降噪耳机的未来 在众多主动降噪耳机中，降噪原 理基本是通用的且多年没有变化，主动 降噪耳机的发展似乎遇到了自己的瓶颈。 瓶颈在主动降噪技术上，而各厂家又都 想把自己的产品变成市场中的王者，于 是将关注点放在了其他方面。 虽然，在专业领域，先进的技术 和优良的品质永远是第一位的，但在消 费品领域，除了品质外，价格、方便和 兼容性更重要。高高在上的价格，或许 已经超越了耳机作为应用产品的范围， 难以代表耳机的技术和发展未来。而日 渐流行的拥有降噪功能的无线耳塞式耳 机，一是摆脱了线缆的羁绊，二是通用 性更强，三是产品丰富，价格适中，应 该是消费类耳机发展的新生力军。 最后，需要指出