論文主動降噪耳機技術

1、淺談主動降噪耳機技術摘要：本文綜述了降噪耳機的整體現(xiàn)狀，詳細介紹了主動降噪耳機的工作原理，并分析探討了其面對的問題，最后展望了降噪耳機技術的未來。關鍵詞：降噪耳機 主動降噪 被動降噪中圖分類號：tb535 文獻標識碼：a 文章編號：1007-9416（2014）01-0215-011 引言隨著電子產品消費市場的不斷發(fā)展，耳機作為方便靈活，私密性強的音樂伴侶或許是被擁有最多的一種電子產品，越來越多的人們使用耳機進行日常通話或者聆聽音樂。然而城市的噪聲污染越來越嚴重，在室外使用普通耳機耳塞只能提高音量來蓋過噪聲，這樣一來不但不能享受美妙的音樂，對自己的聽力也有很大的影響，因此如何抑制來自周邊的噪聲

2、干擾也成為用戶最為關心的問題?？捎行Ы档铜h(huán)境噪聲的耳機被我們稱為降噪耳機?？陀^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(xiàn)。降噪耳機按照原理分為被動降噪（passive noise-cancelling）耳機和主動降噪（active noise-cancelling）耳機。所謂被動式降噪耳機就是利用物理特性將外部噪聲與耳朵隔絕開，主要通過耳機上的隔聲材料或者特殊結構盡量阻擋噪聲，比較典型的有入耳式耳機、大耳罩式耳機等。這種方法原理簡單，降噪成本低，但效果略為遜色，且由于使用了高密度的隔聲材料，耳機較重，佩戴不舒服。主動降噪

3、耳機則完全從消除噪音本身出發(fā)，主動消除干擾，在耳機中設置了專門的降噪電路，降噪效果比被動式耳機要好。當然，大部分主動降噪耳機也都加入了被動降噪耳機的設計，這些并沒有嚴格的界限，畢竟目的只有一個：如何更有效的降低環(huán)境噪聲。因而主動降噪耳機在關閉主動降噪開關時，仍然可以作為普通耳機使用。2 主動降噪耳機的工作原理可以認為所有的聲音都由一定的頻譜和能量組成，如果找到一種聲音，其頻譜與所要消除的噪聲完全一樣，而相位剛好相反（相差180°），通過兩者的反相疊加，理論上就可以將這噪聲完全抵消掉。實際采用的辦法是，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；接下來，將噪聲信

4、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；最后，在耳機播放音樂的同時加入和外界噪聲“相反”的聲波，從而將噪聲抵消。圖1中，a曲線為噪聲信號，b為反向補償信號，c為余留噪聲信號。在實際應用中，當降噪耳機通過采集到環(huán)境噪聲以后，傳給降噪電路對噪聲波形進行分析，然后通過揚聲器實時產生振幅相同、相位相反的波形（b曲線）進行抵消，形成平緩且振幅很弱的c曲線（聲波），從而消除噪聲干擾。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。從實際來說，恰好完全抵消的情況很難實現(xiàn)，但在進行有

5、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，但如何實現(xiàn)高品質的降噪效果卻并不簡單，特別是濾波電路的設計及生產過程控制更加關鍵，而高端降噪耳機的優(yōu)勢也在于此。3 主動降噪耳機的缺點主動降噪耳機也并非十全十美，也存在一些亟待克服的缺點。首先，我們需要明白的是，降噪這一過程并不是在電路內消除噪聲，而是利用聲學上的“掩蔽效應”，在一個聲音空間內抵消噪聲，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，降噪電路也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。這也是廠商在研發(fā)階段就需要面對的問

6、題。對于用戶而言，主動降噪耳機的局限性主要表現(xiàn)在價格昂貴，并且需要電池供電，額外增加了耳機的重量。此外有些主動降噪耳機在低頻噪聲下應對快速變換的噪聲可能失效，引起另一種形式的“絲絲”聲。最后降噪耳機的使用環(huán)境也有局限性，比如在馬路上使用，有可能忽視了汽車警告喇叭聲等。這些都是用戶使用前需要考慮到的。4 降噪耳機的未來在眾多主動降噪耳機中，降噪原理基本是通用的且多年沒有變化，主動降噪耳機的發(fā)展似乎遇到了自己的瓶頸。瓶頸在主動降噪技術上，而各廠家又都想把自己的產品變成市場中的王者，于是將關注點放在了其他方面。雖然，在專業(yè)領域，先進的技術和優(yōu)良的品質永遠是第一位的，但在消費品領域，除了品質外，價格、方便和兼容性更重要。高高在上的價格，或許已經超越了耳機作為應用產品的范圍，難以代表耳機的技術和發(fā)展未來。而日漸流行的擁有降噪功能的無線耳塞式耳機，一是擺脫了線纜的羈絆，二是通用性更強，三是產品豐富，價格適中，應該是消費類耳機發(fā)展的新生力軍。最后，需要指出的是，主動降噪技術運用到耳機中僅是這種技術的開端，盡管其成本比傳統(tǒng)耳機高出許多，但在某些特定的條件下，這也許不是很重要的，因而主動降噪耳機的未來必然會有突破性的發(fā)展。參考文獻1田靜，李明鋒，等.有源抗噪聲頭戴耳機j.電聲技術，