主动式降噪(ANC)之原理与分析

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主动式降噪(ANC)之原理与分析

什么是主动式降噪(ANC)?



相信听到主动式降噪的人们一定会非常好奇，到底原理是甚么? 生活上最常听到这词的，莫过于应用于耳机上的主动式降噪耳机了，希望透过详细的说明，能够让读者更了解主动式降噪(ANC)的原理以及相关的优缺点。



原理:



主动降噪就是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果(请参考下图)。



主动式降噪耳机:



若是经由于耳机内之麦克风，主动侦测人耳可听到之环境低频噪音(100-1Hz)，然后将噪声信号传至控制电路，让控制电路进行实时的运算，通过喇叭发射与噪音相位相反、振幅相同的声波就能够抵销噪音。



主动式降噪耳机带有与外界噪声抗衡的降噪电路，为了透过硬件机制达到降噪效果，内部组成为拾音器（环境噪音）、处理芯片（分析噪音）、扬声器（产生反响声波），以便完成整个降噪过程。



<线路图参考>

主动式与被动式之区隔:



事实上降噪耳机分为主动式降噪耳机和被动式降噪耳机。相对于主动式降噪耳机，强调隔音机制之耳机称为被动式抗噪耳机或隔噪耳机，但机制和主动式不同，主要目的为隔绝防止噪音进入耳道，也就是靠耳塞的材质与紧密度等等决定。



主动式降噪的好处:



抗噪机制使人不提高过多音量即可享受音乐。也可不放音乐只是使用降噪功能，帮助飞机或列车之乘客睡眠。并且不因为环境噪音过大而开启过多音量之音乐，导致长期伤耳。



主动式降噪真的无懈可击?



抗噪耳机通常使用ANC 消除低频噪音，以主动方式消除高频噪音效果不佳(也就是人声的部分)。因为人耳所能听到的频率是20HZ-20KHZ，人声的频率范围是100HZ-8KHZ，大部分环境和车辆噪音是在100HZ-1KHZ范围内，市面上的主动降噪耳机降噪频段是100HZ-1KHZ，即使一些好的降噪耳机，最多提升个几百HZ，覆盖不了语音的全频段，因此对于语音的降噪效果达不到环境音的降噪效果。所以高频噪音仍然得依靠传统隔音机制（即被动抗躁），同时这也可简化复杂的电子电路装置。真正要完全消除高频噪音，传感器和麦克风必须置放于听者鼓膜旁，因此技术上来说目前还无法实现。