1、降噪聲耳機原理 降噪耳機分為主動式降噪和被動式降噪兩種。被動式降噪耳機利用物理特性將外部噪聲與耳朵隔絕開，主要通過隔聲材料阻擋噪聲，對高頻率聲音非常有效，一般可使噪聲降低大約為15-20dB。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。我們可以看見的大多數(shù)便攜式隔音耳機產(chǎn)品都是這種被動式降噪方式，入耳式耳塞和封閉式耳機能夠在一定程度上隔離噪音，但卻沒有辦法來中和噪聲達(dá)到安靜的聆聽效果。被動降噪的優(yōu)勢是降噪空間大，對于高頻信號的隔絕效果好，比如公路旁邊的隔音板。但是，對于小空間的低頻噪聲來說，像空調(diào)工作噪聲、飛機發(fā)動機噪聲等噪音則效果大打折扣。

2、 主動降噪概念是BOSE公司創(chuàng)始人AmarG.Bose博士在一次飛行旅途中由于受不了飛機噪音而提出的。1989年，BOSE主動降噪耳機推出，但主要用于商業(yè)以及軍用戰(zhàn)場上，真正量產(chǎn)到民用還是在2000年。之所以要采用主動降噪耳機，一方面是因為某些噪音是無法通過物理方式隔絕的，另一方面，很多情況下，噪音來自于多方面，我們無法通過傳統(tǒng)方法來進(jìn)行降噪。其實主動降噪的理論十分簡單，“聲波”是我們中學(xué)物理課程中都會學(xué)到的理論。聲音的傳播是通過介質(zhì)的振動來實現(xiàn)，波與波之間如果呈反相則會在理論條件下實現(xiàn)抵消。這就好比平靜的湖中兩組不同方向的波浪相互抵消一個道理。 主動降噪的原理在于首先要收集噪音的波型特點，然

3、后通過內(nèi)置的處理芯片運算出反相的波，再通過高還原度揚聲器相抵消。所以主動降噪系統(tǒng)必備的設(shè)備有拾音器、處理芯片、揚聲器，每一個部分都要保證高質(zhì)量才能達(dá)到最終的效果，故成本上就要比傳統(tǒng)非降噪設(shè)備高。主動降噪耳機除使用隔聲材料，耳機內(nèi)部還設(shè)有音頻處理電路，可對部分低頻信號進(jìn)行消減，因此降噪效果比被動式耳機要好。所有的聲音都由一定的頻譜組成，如果可以找到一種聲音，其頻譜與所要消除的噪聲完全一樣，只是相位剛好相反，相差180，就可以將這噪聲完全抵消掉，如圖所示。 抗噪信號僅僅是通過對原始噪聲信號的反相處理得到的，目的就是當(dāng)它們相遇時可以互相抵消。這種方法基于疊加原理，當(dāng)波形相同、相位相差180。的兩個信

4、號相互疊加時，就會產(chǎn)生干涉相消現(xiàn)象。如果噪聲抑制信號和原信號不完全相同或者相位不是精確的相差180，則只會減弱噪聲，并不能達(dá)到完全抵消的效果。外置傳感器的開環(huán)路主動降噪耳機系統(tǒng)4、閉環(huán)路系統(tǒng)、自適應(yīng)降噪系統(tǒng)主動降噪系統(tǒng)通過一只傳聲器采集噪聲并產(chǎn)生抗噪信號。在一個開環(huán)路系統(tǒng)中，如圖所示，傳聲器放置于耳罩的外部，其拾取的聲音信號經(jīng)反相放大器輸出得到抗噪信號，而后與所需的音頻信號混合，最終在耳機換能器中重放嘲?？乖胄盘柲軌蛩p外界噪聲，使原始聲音更便于理解。通常，開環(huán)主動降噪系統(tǒng)可以實現(xiàn)噪聲衰減10-15dB，這在為專業(yè)人士及普通消費者設(shè)計的不同種類的降噪耳機中可以普遍發(fā)現(xiàn)。可是，這種設(shè)計對于那些想

5、要獨自調(diào)整抗噪信號大小以滿足最佳聽音效果的人們來說并不適用。開環(huán)路系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是簡單，但與其他類型的降噪耳機比，可能并不是最令人滿意的。由于傳聲器放置于耳罩外，實際采集到的噪聲和耳罩內(nèi)聽到的噪聲并不完全一樣。事實上，經(jīng)過耳罩再加上其內(nèi)部的反射作用，聲音已發(fā)生了改變。因此，在很多情況下，抗噪信號可以在耳機內(nèi)生成。如果傳聲器放置于耳罩內(nèi)換能器的前方，系統(tǒng)可能生成一個更加精確的抗噪信號，如圖所示。此時，傳聲器拾取到的聲音既包括耳機換能器發(fā)出的聲音，又包括耳罩內(nèi)產(chǎn)生的噪聲，這個信號作為糾錯信號反饋給所需的聲音信號，因此被稱為“閉環(huán)路系統(tǒng)”。閉路系統(tǒng)的運行特點是通過反饋方式來達(dá)到降噪的目的。內(nèi)置傳感

6、器的閉環(huán)路主動降噪耳機系統(tǒng)控制論中，噪聲(比如放大器的失真)被看作是一種非線性的變化，可以通過在系統(tǒng)中引入校正信號來減輕或消除這種失真。圖3所示的是一個閉環(huán)路主動降噪耳機系統(tǒng)。傳聲器置于耳罩內(nèi)部，拾取到的是所需的聲音和噪聲的混合聲。首先，這個系統(tǒng)將所需信號從混合信號中分離出來并對剩下的噪聲信號進(jìn)行反相。然后，對反相的噪聲信號進(jìn)行補償，以便抵消閉環(huán)系統(tǒng)中的噪聲。輸出級將抗噪信號和所需信號重新合成，最終在耳機換能器中實現(xiàn)重放。由于這是一個反饋的過程，所以在某些情況下，閉環(huán)系統(tǒng)可能會不穩(wěn)定。自適應(yīng)主動降噪耳機系統(tǒng)上面提到的開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)都是采用模擬濾波器來產(chǎn)生抗噪信號，而數(shù)字濾波器的功能更為強大

7、，設(shè)置也更為簡單。用數(shù)字濾波器來消除噪聲的方法叫做自適應(yīng)濾波法，它可以同時實現(xiàn)糾正相位錯誤和幅度錯誤。自適應(yīng)主動降噪耳機系統(tǒng)上圖是使用自適應(yīng)主動降噪耳機系統(tǒng)的原理圖。在頭戴耳機的頂部放置一只傳聲器拾取噪聲信號作為參考信號，自適應(yīng)濾波器利用當(dāng)前信號經(jīng)過耳機系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)移函數(shù)來預(yù)測耳罩內(nèi)的噪聲，然后將預(yù)測噪聲反相后與所需音頻信號進(jìn)行疊加，最終傳送給耳機換能器。置于耳罩內(nèi)的傳聲器拾取實際的聲音并產(chǎn)生一個誤差信號，使濾波器收斂于零以得到更加準(zhǔn)確的抗噪信號。5、降噪耳機的一些技術(shù)進(jìn)展降低噪聲通常所采用的三種降噪措施，即在聲源處降噪、在傳播過程中降噪及在人耳處降噪，這些技術(shù)都是消極被動的。為了積極主動地消除噪聲，人們發(fā)明了主動噪聲控制ANC這一技術(shù)。主動降噪通過測量、反向控制、聲場疊加三個主要過程實現(xiàn)聲場抵消嘲。在眾多主動降噪耳機中，這個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(shù)上，而各廠家又都想把自己的產(chǎn)品變成市場中的王者，于是將關(guān)注點放在了其他方面。經(jīng)過長期的探索，人們清醒地認(rèn)識到，噪聲控制的根本途徑是對聲源的有效控制，所以從分析聲源的發(fā)聲機理出發(fā)，對聲源或近