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发表于 2019-11-6
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主动降噪耳机的原理和测试6 T3 P! B( N) Y/ v, |3 T' b: t
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5 H% ~! y( f r! h: E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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$ x& `2 Z5 w: w( Q有主动降噪，就必然有被动降噪。 8 U% C$ a5 {* V
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。8 P6 x, @* E c8 N6 \2 H. [7 a
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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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, c& T3 h! d1 @8 G先复习下物理，不用怕，都是基本操作。
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; b: C. r9 \$ c& x' W `" L% X1 c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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6 I* P# X& ~! ~7 m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。' i/ Q& c2 p# i1 G6 n
5 h4 x Y: w( l- v" ~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，& b6 [) r- {- m" Q$ M9 F( C+ o# t3 \5 X
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。
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t7 @& p' k S6 a/ G0 {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。( D5 c2 j% S1 P! ^$ i
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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，; y' Q3 N0 ~9 w1 u a7 I+ t9 @
严格的测试必不可少。* E: I. P9 O: v8 `6 s" H/ E& U
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% t: |; F8 _4 }8 X2 j9 m0 J4 X+ H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。
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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。
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全面的降噪测试主要包含三个方面：( Y4 P" l( M/ J# Y2 p, k' A
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；
) O" b; w( D5 w2 x7 n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 m3 `/ @2 ]+ | i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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( j5 V4 f+ z- A4 ?; q: y' R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。& A- H7 t/ x7 E) ~! n) E
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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。3 G4 t6 }4 i- F* U0 \3 o5 x
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比如：
# @4 V F. q8 @" U6 g· 成本居高不下，难以普及；
6 G$ k' M: W: ~, a6 {: P, V$ x9 j' y7 b· 需额外供电，对无线耳机来说是一大挑战；
( R1 q' q8 ?7 Q; W· 若是无线耳机，其音质与同档有线耳机存在差距；
0 w" F* }: U6 ^* I" b7 j+ g" ?2 Y· 必须合理降噪，比如只抑制环境噪声，保留人声等。
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