《電子技術(shù)應(yīng)用》
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主動降噪耳機(jī)是怎么降噪的,?

2019-03-29

對比之前很多朋友都認(rèn)為“耳機(jī)就是聽個(gè)響”,,最近幾年由于無損音樂隨流媒體音樂平臺的盛行,,消費(fèi)者生活水平的提高,耳機(jī)廠商增加帶來的帶來的產(chǎn)品線延展,越來越多朋友會在意耳機(jī)的表現(xiàn)。除了聲音質(zhì)量之外,,外觀設(shè)計(jì),或者是一些附加功能,都會在消費(fèi)者選購的時(shí)候被考慮,。其中,,降噪功能可以說是受到消費(fèi)者熱捧的功能。

降噪耳機(jī)能保護(hù)聽力,?

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從消費(fèi)者行為看,,降噪耳機(jī)近年的大火,是和社會大環(huán)境,,用戶心態(tài)和消費(fèi)水平息息相關(guān)的,。在龐大的生活壓力下,降噪耳機(jī)是很多朋友身邊隨手可得的避風(fēng)港,。戴上耳機(jī)啟動降噪按鈕,,在安靜的環(huán)境下享受自己喜歡的音樂,在繁忙的工作過后是一種放松,。如此舒適的使用場景,,加上降噪耳機(jī)還能有效擋住辦公或差旅場景中的噪音,,兩者合一,,相信是很多朋友購買降噪耳機(jī)的源動力。

聲音的遮蔽效應(yīng)

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降噪耳機(jī)似乎就是為我們創(chuàng)造安靜的聆聽壞境,,這是為了讓我們更好地欣賞音樂嗎,?其實(shí)降噪耳機(jī)被打造出來,是為了一個(gè)更深層次的目標(biāo)——是保護(hù)聽力,。

過大的噪音對于音樂的細(xì)節(jié)再現(xiàn)有很大的影響,,這是源于聲音的遮蔽效應(yīng):雖然所有的聲音都會進(jìn)入我們的耳朵,但是如果同時(shí)存在一個(gè)較強(qiáng)的聲音和一個(gè)較弱的聲音,,我們會感受到較強(qiáng)的聲音比較清晰而較弱的聲音會被掩蓋掉,。簡單來說,雖然無論是較強(qiáng)的聲音還是較弱的聲音都存在,,而且比較弱的聲音在較強(qiáng)聲音面前并不是消失了,,而是被掩蓋掉了,造成我們“聽覺”聽不到,。

嘈雜環(huán)境下使用耳機(jī)對聽覺的損害

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因?yàn)槁曇羝帘涡?yīng)的存在,,很多人在深夜聽音樂可以把耳機(jī)音量調(diào)小,而在嘈雜的室外需要聽歌的話是需要將耳機(jī)音量調(diào)的比較高,。

有很多朋友喜歡在乘坐公共交通工具的時(shí)候佩戴耳機(jī)聆聽音樂,,這樣既能打發(fā)路上無聊的時(shí)間,又能有效隔絕外界的噪音,。由于要隔絕外界噪音,,因此很多朋友不僅選用入耳式耳機(jī),還會把音量開得相對大一些,,如果選用的是平頭塞,,那可能開的音量就更大一點(diǎn)了,。耳邊被音樂聲包圍的感覺是不錯(cuò),但如果常年累日暴露在這種條件中,,就很容易損害聽覺了,。

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一般來說,通勤車輛中的音量都會在50~80分貝左右,,要在這么大的噪音環(huán)境下從耳機(jī)中聽到聲音,,就需要將耳機(jī)的音量調(diào)的足夠大。如果連續(xù)使用的時(shí)間太長(一般超過1小時(shí)就算長時(shí)間聆聽音樂了),,并且每天重復(fù)的話,,是會對聽覺產(chǎn)生一定影響的。隨著長時(shí)間大音量聆聽音樂的危害逐漸浮出水面,,無論是廠商還是消費(fèi)者,,都將目光投向了降噪耳機(jī)。

降噪耳機(jī)的區(qū)別

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但降噪功能對于耳機(jī)而言,,真是近幾年的新鮮事嗎,?在“降噪耳機(jī)”這個(gè)分類被整理出來之前,市面上的耳機(jī)就帶有一定的降噪功能,,而實(shí)現(xiàn)這些功能的耳機(jī),,其實(shí)就是我們熟知的包耳式頭戴耳機(jī),和入耳式耳機(jī),。

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為什么說這兩種耳機(jī)帶有降噪功能,?包耳式頭戴耳機(jī)是通過包圍耳朵的方式隔絕噪音,而入耳式耳機(jī)則是通過硅膠等材質(zhì)制作的耳套填充耳道,,從而實(shí)現(xiàn)隔音的效果,。兩種耳機(jī)的隔音效果究竟能達(dá)到怎樣的程度?我們以著名音頻器材舒爾的產(chǎn)品頁面為例進(jìn)行了解,。

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從圖片上的信息我們可以了解到,,在選用尺寸合適的耳套(包含海綿套和硅膠套),并正確佩戴的情況下,,可以實(shí)現(xiàn)明顯阻斷外界噪音的降噪效果,。在日常生活中,這樣的佩戴效果已經(jīng)足夠滿足不少朋友關(guān)于隔音的需求,。既有的耳機(jī)隔音效果已經(jīng)那么好,,為什么還會有主動降噪耳機(jī)的出現(xiàn)呢?

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一方面,,傳統(tǒng)形態(tài)的耳機(jī)會有一些使用體驗(yàn)上的不足,,例如包耳式頭戴耳機(jī)并不適合在較為炎熱的天氣下佩戴,有線入耳式耳機(jī)在使用時(shí)會有聽診器效應(yīng)(指使用時(shí)因運(yùn)動使得線材發(fā)生摩擦而產(chǎn)生噪音)。另一方面,,某些噪音,,如飛機(jī)引擎聲等中低頻噪音,由于其頻段特點(diǎn),,很難通過被動降噪的方式完全消除(傳統(tǒng)的密閉式耳機(jī)只能實(shí)現(xiàn)對中高頻聲音的降噪,,要實(shí)現(xiàn)對中低頻的降噪很困難)。為了解決這些情況,,主動降噪式耳機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,。

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在專攻航空軍用降噪耳機(jī)的Bose在1999年推出第一款降噪耳機(jī)Aviation Headset X,但是在這很長一段時(shí)間內(nèi)降噪耳機(jī)還是屬于少數(shù)人的玩具,,只有軍隊(duì)和航空公司等專業(yè)領(lǐng)域的人在使用,。不過隨著都市環(huán)境日漸喧囂,消費(fèi)者對周邊環(huán)境的寧靜度要求日漸提高,,越來越多廠商開始關(guān)注降噪耳機(jī)這片市場,,為消費(fèi)者提供更豐富的降噪耳機(jī)選擇。

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近年來DSP芯片技術(shù)的進(jìn)步,,讓BOSE不再獨(dú)領(lǐng)降噪風(fēng)騷,。不少音頻廠商開始著手研究DSP芯片,制定屬于自己的降噪算法,,相繼推出了降噪耳機(jī)產(chǎn)品,,贏得了各自的受眾市場,。由于DSP芯片可以打包方案出售,,我們甚至能夠看到一些新品牌也能通過公模加入戰(zhàn)團(tuán)。因此在選耳機(jī)的時(shí)候,,我們最好還是先親自試聽,。

現(xiàn)在的工業(yè)條件讓打造降噪耳機(jī)不再困難,但在一款產(chǎn)品上同時(shí)滿足噪音消除,、佩戴體驗(yàn)當(dāng)然還有音樂表現(xiàn)的需求可不容易,。如何在各種沖突的特性中進(jìn)行平衡,是對產(chǎn)品研發(fā)的考驗(yàn),。那么降噪耳機(jī)的原理究竟是什么,,它是否能夠帶來比起傳統(tǒng)耳機(jī)更出色的降噪效果?

戴上降噪耳機(jī)就安靜了,?你是不是有啥誤解

這幾年降噪耳機(jī)已經(jīng)成為消費(fèi)者選購個(gè)人音頻產(chǎn)品時(shí)的新風(fēng)向,。選擇降噪耳機(jī),能讓聆聽音樂的環(huán)境變得更加安靜,,僅需要較小的音量即可清晰聆聽聲音,,這使得使用體驗(yàn)舒適的同時(shí)還能有效保護(hù)聽力。加上降噪耳機(jī)多是無線設(shè)計(jì),更是讓消費(fèi)者很好地享受到降噪耳機(jī)的便利,。

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在上文中,,我們聊到“降噪耳機(jī)”這個(gè)概念,其實(shí)已不算什么新鮮的例子,。從廣義效果上來說,,在使用過程中能夠?qū)ν饨缭胍暨M(jìn)行一定阻隔的耳機(jī),其實(shí)都算得上是降噪耳機(jī),。為了達(dá)到更好的降噪效果,,廠商通過在耳機(jī)中內(nèi)置電子降噪系統(tǒng)(主動降噪),來實(shí)現(xiàn)更出色的降噪效果,。

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降噪耳機(jī)內(nèi)的電子降噪系統(tǒng)究竟是怎樣工作的呢,?上面有一張降噪耳機(jī)的原理圖能夠幫大家更好地理解原理??梢院唵卫斫鉃?,電子降噪系統(tǒng)在采集環(huán)境噪音之后,通過處理芯片進(jìn)行分析,,然后產(chǎn)生與外界噪音相等的反向聲波,,將噪音中和,從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果,。為了實(shí)現(xiàn)這樣的效果,,主動降噪耳機(jī)內(nèi)部組成為拾音器(手機(jī)環(huán)境噪音)、處理芯片(分析噪音),、揚(yáng)聲器(產(chǎn)生反響聲波),、電源系統(tǒng),完成整個(gè)降噪過程,。

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對比僅使用物理手段阻隔噪音的入耳式耳機(jī)和封閉式頭戴耳機(jī),,由于通過算法來進(jìn)行隔音,因此降噪效果還是挺不錯(cuò)的,。然而,,用過降噪耳機(jī)的朋友會感受到,降噪耳機(jī)是會讓世界安靜,,但不是“整個(gè)世界都安靜了”,。在使用降噪耳機(jī)的過程中,只要音樂停下,,我們還是會聽到一些外界的聲音,。說好的降噪耳機(jī),難道降噪就那么丁點(diǎn)兒效果,?

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上面我們介紹了降噪耳機(jī)的原理,,是通過收集并分析噪音之后,,在耳機(jī)內(nèi)產(chǎn)生與外界噪聲相等的反向聲波,中和了噪音,,實(shí)現(xiàn)降噪的效果,。在聲學(xué)中,這種做法叫“相消干涉”,。但是通過相消干涉的方式,,并不會將所有的聲音都過濾掉,我們還是會聽到比較高頻的聲音,。

為什么戴上降噪耳機(jī)會覺得整個(gè)世界聲音都變得高頻了,?

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身邊有的朋友戴上降噪耳機(jī),會覺得還會聽到的環(huán)境聲音變得高頻了,。其實(shí)不是降噪耳機(jī)把環(huán)境聲變得高頻了,,而是降噪耳機(jī)主要過濾掉了中低頻聲音,所以我們會聽到高頻的環(huán)境聲音,。

那為什么相消干涉這種方式主要針對的是中低頻,?從上面的波形圖對比中我們可以看到,中低頻的波形較長而且穩(wěn)定,,高頻波形比較短而且變化很快,。這就意味著中低頻噪音能夠很好地被降噪耳機(jī)中的麥克風(fēng)拾取并妥善處理,而高頻噪音很有可能在還沒有被麥克風(fēng)捕捉到之前就已經(jīng)被人耳聽到了,。

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而結(jié)合生活場景來看,,降噪耳機(jī)這種無可奈何的特性,恰好也是相當(dāng)方便日常使用,。人耳能夠聽到的頻率范圍是20Hz-20KHz,,在日常生活中出現(xiàn)的聲音,大部分環(huán)境和車輛噪音(發(fā)動機(jī)和地面摩擦)是在100Hz-1KHz范圍內(nèi),,人聲的頻率范圍是100Hz-8KHz,,汽車的鳴笛、激烈的敲擊,、撞擊的頻率會更高。為了能夠有效消除影響聆聽音樂的噪聲,,大部分降噪耳機(jī)的針對頻率段落都在100-1KHz之間,。

如何合理使用降噪耳機(jī)

說白了降噪耳機(jī)與普通耳機(jī)沒有什么區(qū)別,只是增加了降噪功能,。

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在超過1KHz這個(gè)頻段位置的聲音中,,有一部分是諸如喇叭鳴響,地鐵警報(bào)等提示音,。為了避免消費(fèi)者在路上使用降噪耳機(jī)時(shí)發(fā)生危險(xiǎn),,結(jié)合自身特點(diǎn),,降噪耳機(jī)對1KHz以上頻段的降噪效果會不那么著重,避免消費(fèi)者在使用的時(shí)候發(fā)生意外,。很多人覺得降噪耳機(jī)安靜了,,可以盡情在公共場合享受音樂,但是這時(shí)候我們也需要注意安全,,特別是出行狀況下,,另外無論是否是降噪耳機(jī)在使用時(shí)都不宜將音量調(diào)節(jié)過高,同時(shí)也需要注意不要長時(shí)間佩戴降噪耳機(jī),,以免損傷聽力,。

在選擇降噪耳機(jī)時(shí),比較建議選擇頭戴式降噪耳機(jī),,相比較入耳式耳機(jī),,頭戴式耳機(jī)結(jié)構(gòu)讓它擁有更舒適的佩戴體驗(yàn),降噪能力上來說頭戴式降噪耳機(jī)普遍比入耳式降噪耳機(jī)要好上不少,。當(dāng)然這都需要根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行更合適的選擇,。

PConline 總結(jié)

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只要佩戴良好的情況下,主被動結(jié)合的降噪耳機(jī),,效果還是相當(dāng)不錯(cuò)的,。如果日常使用,主動降噪耳機(jī)要實(shí)用不少,。當(dāng)然,,我們在使用降噪耳機(jī)的時(shí)候也需要明白,降噪耳機(jī)不是將所有的環(huán)境聲都消除,,而是會對大部分的環(huán)境聲消除,,給出一個(gè)相對安靜的聽覺環(huán)境。根據(jù)降噪耳機(jī)的特性,,正確認(rèn)識和使用降噪耳機(jī)可以在一定程度上可以有效減少聽力損傷,。


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