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什么是降噪耳机,原理如何
信息来源:www.gzaem.cn    发布时间:2019.06.26
网上也逛了挺久的,讲解降噪耳机的也不少,但基本都是围着降噪的方案在延伸,太专业和抽象,这里立个贴和吧友一起探讨下降噪的原理,自己也有做过个别降噪耳机的项目,不敢说特别精通,但是有自己独到的见解。(百度贴吧也是我写的,同事推荐我写在知乎,就把之前的移动过来,再深入补充一些,请了解)
就以头戴耳机为例,比如sony 1000x类型的蓝牙降噪耳机,bose qc35等;不同环境下的噪声源,噪声是不一样的,咖啡馆,飞机上,火车上,大街上。。噪音都不一样,有些可能在低频段,特别明显,有些可能在中频等,但是,声音的频宽是有限的,这里我们就在常用的20Hz到20KHz来做说明,高了低了能听到的估计就是印象派了;降噪常规分两类,一类叫被动降噪,一类叫主动降噪;两者有效的结合到一块基本上就是1款有降噪效果的耳机了;这里不对具体的降噪方案做讲解,所以,只说有降噪效果,后面主要针对降噪的原理来做说明,降噪的深度和效果不做具体解释。
这里先说被动降噪;你把降噪耳机的电源关了,然后戴头上,你会发现外界的声音有一部分小了或者消失了,这就是被动降噪;之前说了噪声就算有多种的噪声源,也终究是在有限的频宽之内(20Hz到20KHz),而被动降噪主要针对的就是高频部分的噪音,比如1KHz以上的噪声;起到被动降噪效果重要的就是你的耳棉套和耳罩的外壳,好的耳棉套和外壳设计对1款降噪耳机是至关重要的;下面解释下为什么被动降噪对高频噪音有明显的效果。
耳套和耳机外壳对高频的降噪起了非常大的作用;这里有几种说法:1种是说高频的周期短,波长短,所以很容易被包着海绵的耳套所吸收,相反低频的波长,直接就穿透了耳套进入耳道;另一种从能量的角度理解,这里打个比喻:如无风的状态从10米高地方丢下一个篮球,篮球砸硬地板上会有一个剧烈的反弹,地面的受力会非常大;同样从10米高的地方丢下一个篮球,篮球砸在气垫上,很大一部分的机械能都会被气垫吸收,隔着气垫的地面受力会非常小;高频声音的振动能量同样被海绵吸收了,所传到人耳的能量自然就减少了
上面是3个耳机的被动降噪曲线对比,具体哪个耳机的就不细谈了,给大家看下大概的效果
要起到良好的被动降噪效果,可以从以下几个方向去改善:1、耳套外皮的材料以及里面包裹惰性棉的密度;2、耳罩整体结构的气密性;3、耳机外壳内侧增加消声的一些结构等;SONY 1000X的被动效果属于行业了,它除了结构上有了出色的密闭性外,还在外壳包覆了一层真皮,使被动效果更好;BOSE QC35罩框结构跟SONY不一样,它在耳套包皮的过程中用凝胶(硅胶材质)加强气密性等等,市场上备受好评的降噪耳机无一不是在被动降噪上下足了功夫;
被动这一块就先谈到这里,大家可以找几个特别牛的降噪耳机去研究它们的结构。然后我们就谈主动降噪的部分了,这里我们不做特别深入的探讨,比如算法,降噪方案等;我们只系统的去理解
主动降噪,无论是SONY的降噪方案还是AMS的方案,亦或者是其他的降噪方案,降噪的原理都是一样的,通过降噪MIC接收罩框系统没有滤掉的噪音信号,或者前腔因腔体因素产生的噪音,然后通过降噪模块产生反向的信号,再通过喇叭发出反向的声波抵消噪声;原理很简单,实现却非常困难。接收信号反馈到从喇叭发声的时间延迟必须控制非常好,才能让发出的声音和噪声抵消,如果延迟过大,相位不一致往往会有反效果;
主动降噪又分为前馈(Feed Fore)和后馈(Feed Back)的降噪,简单点就是降噪MIC在罩框表面的叫FF,而MIC在前腔里面的叫FB,很多小耳机,比如颈戴蓝牙耳机等,的降噪只用了FF的降噪,因为前腔太小了,放不下一个降噪MIC,这里不绝1对,应为有些耳机就是很厉害的把FF和FB怼一块了(万魔好像有1款),以前看过一个论文是关于FB+FF入耳式耳机的设计,太久忘了,大家有介绍的共享下,谢谢
FF 和FB有什么不一样,其实FF的好理解,就是被动没整完的FF过滤一轮,那么FB的作用呢,FB的 MIC 采集了正常播放的音乐信号与残留噪音混合的信号,把正常播放的音乐信号减去后,就得到残留的噪音。通过恰当的反馈电路,让残留的噪音信号尽可能的小,理解为再过滤吧。
先这样,后面再整理下怎样对降噪耳机的音质进行处理等。