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【专栏】降噪耳机,真的如广告上说的那般神奇吗?

2015-12-24 12:07 阅读(196)    评论(0)   

短短几年时间,降噪耳机的广告就铺天盖地,就连众筹网站也挤满了降噪耳机的广告,似乎不再买个降噪耳机就不好意思晒朋友圈了。但是,真的就像广告上说的那样,降噪耳机就是如此的效果神奇吗?

实际上,降噪耳机并没有那么神秘,其作用就是尽可能地降低耳机以外的噪音进入我们的耳朵。这简单,我们常见专业人士带着令人羡慕的大耳罩,这不就起到这个作用嘛!更酷的是美国大片中经常看到帅气的大兵带着下图这种独特颜色的大耳罩。这种大耳罩就是著名的David Clark耳机,下次看电影顺便也好给女朋友拽上两句。这家公司产品卖的很好,一直被模仿,从未被超越。不过好像不对,我们广告上看到的降噪耳机不是这种?稍安勿躁,一般来说,降噪耳机分为主动降噪和被动降噪两种,换个说法来讲就是,降噪耳机分为有源降噪和无源降噪两种,这里的“源”理解成电源就好了。显然David Clark的大耳罩应该属于无源降噪耳机,而国内广告主打宣传的,实际上就是有源降噪耳机。

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那么有源降噪耳机是如何产生降噪效果的呢?其实并不复杂,首先通过耳机上的麦克风,收集到环境的低频段噪声,然后通过内置的运算器快速生成一段与之反相的声音同时播放,这样子就能够产生把环境噪声抵消掉的神奇效果。有源降噪方面的研究文章很多,英文简称ANC,全称就是Active Noise Cancellation,有兴趣的可以IEEE或者Google学术搜索,ANC的领域可是太广了,有源降噪耳机只是其中一个典型应用而已。关于有源降噪耳机的原理,可以参考下图继续遐想一番:

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似乎也不好懂,再看下面这幅更加简单和形象的示意图,但是要注意,实际情况远比这图复杂,噪声本身就是个极其复杂的信号,而且不同场景噪声的种类也相差极大,完全抓住这些噪声的规律还是非常困难的。

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那么有源降噪耳机一般都有哪些技术呢?技术太多了,这也是一个交叉的学科领域。有源降噪耳机依然遵循传统音响的分类,也有模拟和数字之分,当前模数混合的还是居多,所以传统音响技术必然都是需要的。另外,有源降噪耳机的核心是一套复杂的算法,按其结构设计一般分为前馈式和反馈式,具体算法细节这里就不再解释了,每种算法也都各有优缺点,目前常用的还是前馈和反馈融合的算法。

从上面分析来看,有源降噪耳机确实能起到很好的降噪作用,但是这个世界上没有完美的技术,有源降噪技术必然也有局限和缺点。我们先从知乎一篇流传很广的文章来看,这篇文章肯定了有源降噪耳机的降噪效果,但是这篇文章却认为有源降噪耳机无法屏蔽人声或者中高频的噪声,是因为有法律因素要求必须听到外界噪声。其实不然,有源降噪耳机从技术上就根本做不到,而且这也不是单纯技术升级的问题(笔者又在网上搜索了一下,发现很多评测文章也是这样说的,而且说的更加冠冕堂皇)。实际上有源降噪技术能够抵消的噪声非常有限,仅仅限于某些低频段的稳态噪声,这也是众多有源降噪耳机都强调飞机应用场景的原因了,因为飞机上的噪声确实比较特殊,最契合有源降噪技术的特点。但是倘若换成地铁、公交车等这些场景,实际上其降噪效果便没有飞机上那么显著了,而对于一般的日常生活场景有源降噪耳机几乎也就没有太大作用。因此,若不是经常出差乘飞机的商旅用户,而仅仅是想听听高品质音乐,选择有源降噪耳机就不合适了。

再次强调,有源降噪耳机是需要适配应用场景的,并不是广告宣传的那样任何场景都效果神奇,其实它根本就不能抵消生活场景中的大部分噪音。若不是长期出差乘飞机的商旅用户,购买真的需要谨慎。另外也要强调,有源降噪技术单纯强调降低多少个分贝没有多大意义,特别是国内一般都标某个峰值点的降噪分贝,更重要的是要看降噪的带宽范围和平均降噪量。

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