2023年12月3日发(作者：)

主动降噪耳机为什么降不掉人声？市面上的主动降噪耳机很多，但对于人说话声音的降噪效果并不理想。这到底是为什么呢？带着疑问，欢迎大家和小编我一起进入今日的《走进降噪》。首先，我们需要明确一下几个参考范围：人耳能听到的声音：20-20kHz语音信号谱分量主要在：300-3.4kHz降噪耳机的主动降噪主要处理：50-1kHz降噪耳机的被动降噪主要处理：1kHz以上没错，主动降噪耳机在消除噪声上是同时使用了主动、被动两种降噪技术。简单来看，被动降噪能够较好地阻隔相对高频信号；而主动降噪则主要负责处理低频信号。原理上，主动降噪是麦克风听到噪声后，由控制电路分析，最终使扬声器产生一个和噪声大小相等、相位差180度的声波，与噪声叠加使两者正好抵消干净。然而，既然这里引出了扬声器，小编就不得不提到扬声器的延迟问题。一般而言，扬声器发出声波会有100-500um的延迟时间，而这个时间就直接限制了滤波器的带宽（Bandwidth）。回到原先的话题上，为啥主动降噪只能用来干掉低频呢？其实，这是两方面的考量结果：1. 当测不准耳朵构造时降噪耳机出厂时统一的滤波器参数，只能模拟平均的内耳形状进行降噪设置。然而，实际上因为我们每个人的耳朵都有结构差异，我们带上同一个降噪耳机时体验到的降噪效果可以相差很远。这也就会导致有人带上Bose却评价降噪效果一般：他并不是听力太弱，只是骨骼精奇而已。基于这个测不准的事实，我们不妨从物理角度去看：高频和低频信号的本质区别是高频波长短，低频波长长。也就是说，在产生反向声波时，低频对于声波的相位精度相对不敏感，高频却会因为一点反相声波相位移动而降噪失败。树大招风，咱们不妨假设一下你和姚明在一起玩真人CS。比起你的小身板，同样的机械精准度下，大姚那偌大的体型使得他被打中的几率更大。（而大姚就正好代表了低频噪声，你则是高频噪声。）所以，当我们对耳朵构造不完全了解时，按概率看打大姚更容易出效果。于是，降噪耳机厂商就都纷纷专注打姚明。这就是为什么市面上的降噪耳机主要的降噪范围都集中在低频的最根本原因。2. 当测得准耳朵构造时尽管姚明更容易被击中而打你容易脱靶，理论上我们依旧有击中你的办法，那就是提高机械的精准度，即精确计算你的所在坐标，瞄准，一枪毙命（咦，我一不小心好像说秃噜嘴了）。类比到降噪上，为了做到降噪处理得精确，我们需要将你这个耳机佩戴者的耳朵构造测量清楚。然后，用你耳朵的数据个性化调整降噪耳机的滤波器参数，保证高频、低频降噪都能针对你的耳朵做到100%降噪。"那……这样的话，降噪耳机是不是就可以高频低频随便降咯？"你举手提问。很遗憾，并不是！还记得咱们前面提到的带宽问题吗？因为扬声器等系统特性的固有延迟，会给降噪带来一个难题：带宽限制。转换到耳机的降噪能力上，我们可以最简单地理解成在下面的等式：带宽=降噪深度*降噪宽度由于带宽为定值，降噪耳机厂商只能从降噪深度与降噪宽度的权衡中进行降噪，于是，我们大概可以得到这样的效果：即我们可以有无数种的选择，只要每个方案的面积一定。看到这里，你又举手了，“这么多个方案，不是爱降哪个频段就降哪个吗？不用非得做低频降噪吧？”不好意思，答案还是否定的。这时，我们依旧会优先做低频降噪。原因呢非常简单，是由环境噪声本身的频率段决定的。使用降噪耳机的典型场景，一般有长途飞机出差、日常地铁通勤以及休闲咖啡馆工作。小编呢为了这次的推送，特意孤身前往三处地点考察，进行了环境声音采集，并分析出了对应噪声频谱（见下图）。3.数字模拟降噪最后，再提一嘴模拟、数字降噪的问题。在之前的推送我们也说到过，其实模拟电路的延迟比数字电路小很多，因为它只有扬声器的本身延迟，而数字电路的PCB板还会自带更多的延迟，所以在延迟方面模拟电路完胜。然而，市面上的降噪耳机却越来越多选择数字电路，这是为啥？其实，原因有二：1. 大规模生产时，模拟电路的元器件无法保证精度，导致最终耳机的降噪能力差异极大。2. 模拟电路的降噪模块是在设计时就固定了的，不能实现出厂后的在线参数调整。除非是在耳机设计阶段就对用户进行针对性的耳朵测量，否则做出的耳机一定不能保证降噪精准。