降噪耳機,是在耳機中設置了專門的降噪電路。一般通過音頻接收器(如微型麥克風)和抗噪聲輸出芯片, 通過接收、分析外界噪聲的頻率并產生與其相反的頻率,相互減弱或抵消,從而達到屏蔽噪聲的目的。
可有效降低環(huán)境噪聲的耳機被我們稱為降噪耳機。客觀來說,幾乎所有耳機在設計之初都考慮到了如何降低外界噪聲,但降噪耳機卻在降低噪聲方面進行了更多的考慮,有著更突出的表現。
降噪耳機按照原理主要分為兩種:一種是被動降噪(Passive Noise-Cancelling)耳機,另一種是主動降噪(Active Noise-Cancelling )耳機。所謂被動降噪耳機,就是通過耳機上的隔音材料或者是特殊的結構,盡量隔絕噪聲。
以前我們介紹過的入耳式耳塞和大耳罩設計的耳機,都可以劃分為被動式降噪耳機。即便下面我們研究的主動式降噪耳機,也都加入了被動降噪耳機的設計。當然,這些并沒有嚴格的界限,因為目的只有一個:如何更有效的降低環(huán)境噪聲。
而主動降噪耳機,是在耳機中設置了專門的降噪電路。一般通過音頻接收器(如微型麥克風)和抗噪聲輸出芯片,通過接收、分析外界噪聲的頻率并產生與其相反的頻率,相互減弱或抵消,從而達到屏蔽噪聲的目的。
主動降噪耳機從開始運作到人耳聽到聲音的過程,總共可分為幾個步驟-首先,由安置于耳機內的微型麥克風采集耳朵能聽到的環(huán)境中的中/低頻噪聲 (比如100Hz~1000Hz);接下來,將噪聲信號傳至降噪電路,降噪電路進行實時運算;在降噪電路處理完成后,產生的信號通過揚聲器發(fā)生與噪聲相位 相反、振幅相同的聲波來抵消噪聲;,我們的耳朵就會感覺到噪聲減弱甚至消失了。
簡而言之,就是利用微型麥克風采集噪聲,通過降噪電路將噪聲相位反相180度,并產生對應的抗噪聲相互抵消。一般來說,主動降噪耳機的是效果非常明顯的。
簡單來說,就是個噪聲采樣過程。這也是音頻處理軟件有效去除持續(xù)穩(wěn)定的背景噪聲的方法之一。其原理就是對噪聲的波形樣本進行取樣以后,在后期的處理中對整段素材的波形和采樣噪聲樣本分析,自動去除噪聲。
在實際聽音過程中,我們聽到的所有聲音都能分解為不同波長和振幅的聲波信號,并可用波形圖像表示出 來。當降噪耳機通過麥克風采集到環(huán)境噪聲以后,傳給降噪電路對噪聲波形進行分析,然后實時產生振幅相同、相位相反的波形進行抵消。抵消之后的聲音振幅(能 量)就降低了,原來聽起來很吵的噪聲就會變小,而倘若兩個聲波振幅剛好相等的話,噪聲就會完全消失。
通過加入同步反相信號消除噪聲就是降噪技術的基本原理。可是從實際來說,恰好完全抵消的情況很難實現,但在進行有效的減弱以后,人耳已經不是很敏感了。降噪的原理雖然很簡單,但是實際的情況要復雜很多。
因為我們所聽到的聲音不只一個頻率,而是由很多種不同頻率的聲音混合而成,同時這些聲音的頻率和振幅還在不斷的變化著。因此,在對噪聲信號進行采集之后,必須在同一時間完成不同頻率信號的解析和生成同步反相信號這個步驟。
只有這樣才能實現降低噪聲,否則時間間隔過長就起不到降噪的作用了,甚至還會增大噪聲。這是因為外界噪聲的頻率突然發(fā)生變化,但耳機解析噪聲和生成同步反 相信號的速度不夠快,從而生成的信號沒有在反相時及時與噪聲信號疊加抵消,而是在同向時發(fā)生了疊加,使噪聲信號不僅沒有被消減,反而加強了�?梢�,降噪耳 機的關鍵是降噪電路的實時處理能力,而高端降噪耳機的優(yōu)勢也在于此。
事物具有兩面性,降噪耳機也是如此。我們首先需要明白的是,降噪這一過程并不是在電路內部就消除噪聲,而是一個聲音的空間合成效果。從降噪電路的工作原理 我們也知道,就是產生一個頻率相同、相位相反的新噪聲,通過疊加進而限度的抵消環(huán)境噪聲,利用的是聲學上的“掩蔽效應”。
因此,所謂的降噪只是聽覺上的聲波抵消,噪聲在電路內部是無法消除的。只能把抵消噪聲的信號混合進音頻信號里,通過僅有的一個單元發(fā)出音樂信號,并同時發(fā) 出降噪信號。但如此一來問題就產生了,如果降噪系統(tǒng)設計得不完美的話,用于降噪的聲音和環(huán)境噪聲沒有相互抵消而是產生了疊加,就不是降低噪聲,而是將其增 強了。
事實上,降噪電路不可能完美工作得總是能實時應付各種層出不窮的噪聲,總會有處理不好的時候。所以廠商的研發(fā)就是需要解決這樣的問題:即使有新噪聲突然出現,也能將降噪電路的負面影響降低到最小,降低到我們的耳朵感覺不明顯的程度。
對于用戶而言,降噪耳機的局限體現在兩個方面。一是降噪耳機需要電源驅動,這樣就額外增加了耳機的重量,并不是每個人都希望耳機上掛一個電池盒的;另一方 面,對于追求完美的耳機發(fā)燒友來說,降噪設計可能是他們無法接受的,因為任何對聲音的修飾都意味著破壞了他們心目中的“原汁原味”。
但換一個角度來看,降噪耳機本來就是一個權宜之計,如果不是沒辦法,誰希望在噪聲中聽音樂呢?當然,對于在噪聲中工作的人來說,降噪設計的好處是顯而易見 的。比如飛行員的通話系統(tǒng),在噪聲比較固定以后,降噪電路的優(yōu)勢就可以完全發(fā)揮了。所以對于降噪耳機而言,無法簡單地評判是好是壞,關鍵在于你所處的環(huán)境 是不是真正需要它。
1.音量不可太大,一般為能聽得清楚,耳朵無不適感為佳。
2.單次聽音時間不可太長。聽一段時間休息一下。
3.不要刻意選擇噪聲大的環(huán)境去體驗降噪耳機。因為噪聲越大,消除噪聲需要的音量也大,對耳朵的刺激也會加重。
4.切忌在戶外活動(如騎車、駕車、步行穿越公路)時使用降噪耳機,畢竟人身安全應被放在首位。
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