科普向！主动式降噪耳机的原理
芋珖学菌2019-11-13 23:56
2019年10月28日晚，苹果公司正式发布了AirPods Pro，售价1999元。该耳机的主要产品特点为佩戴舒适以及优异的降噪体验。
AirPods Pro到今天，许多媒体都已经评测过了这款耳机，他们大多数人的观点都像是：好神奇！我戴上这款耳机时真的感觉周围安静了下来，听不见往日嘈杂的噪音！主动式降噪耳机如此强大，既然这样，我想你一定都会想知道主动式降噪耳机的降低噪声的原理是什么！
一个物体发生振动，再由其将振动传向了空气，经过空气传递到你的耳朵里，你便听见了其声音。
举个例子，比如你在说话时可以摸一下自己的喉咙，可以明显感觉它在振动，这便是你喉咙中的声带振动，继而将振动传向空气的一个实例。我们可以将此类振动用物理的“波”来表示。
主动式降噪耳机的工作原理其实就是通过软件形成一个与你周围噪音的声波相反的反向声波来抵消原有噪音。
一个健康的成年人可以听到的声音为20hz~20000hz（赫兹数越大声音越尖锐 ），而主动式降噪耳机的主要任务就是讲这一范围内的单调重复的声音消除掉。
有些朋友可能不太理解声波为什么会抵消，难道外边有噪音，我的耳机里也播噪音就能把这个噪音给消除吗？
我们假设你现在就是你耳道中的一个空气分子，外边的噪声让你就先在海边一样，被海水的浪花冲得起起伏伏。就在噪音的波能量在左右拉拽你的时候，耳机里输出了左右拉拽你的噪音波相反的一个波，噪音将你向右拽时耳机的声音将你向左拽，反之亦然，所以你在力量的平衡下反而平静了下来。耳道里的空气分子不震动了，你的耳膜也就不受噪音的摧残了。
原理向来容易理解，但是在现实中将其做出来还是比较困难的。主动降噪耳机的内部器件都会比普通的耳机要复杂得多。主动式降噪耳机需要在耳机中多加入一个降噪模块，这个模块汇总了麦克风和内部的逻辑计算电路。在耳机使用时多加入一种与你周围的噪音相反的声波，从而将外部的噪音抵消掉。
具体来说，主动式降噪耳机分为三种：1、前馈式降噪 2、后馈式降噪 3、前馈式后馈式结合 三种降噪类型。
前馈式降噪主要是将麦克风放在耳机朝外的位置，用于收集噪音。后馈式降噪就是在将麦克风放在耳机内部，很接近发声处，用于收集传入耳机内部的噪音。
通常来说，前馈式降噪要好实现一些，因为不用加入筛选的算法。但是后馈式降噪在理论上来说体验会更好，不过因为要加入筛选算法，对于逻辑处理电路的算法能力要求很高。
不过在之后出现的前馈式与后馈式结合的降噪方式倒是将二者的优点相结合了起来，让逻辑电路以最低的算法压力实现了最好的效果。
其实主动降噪耳机的原理用处并不仅仅在于提供更高的用户体验，还有好多工人，以及各种劳动作业者工作在噪音非常大的环境中，长此以往，许多工人的听觉就收到了不可逆的损伤。但是通过这种技术，我们就可以为他们提供高噪声环境下的保护装备。
其实主动降噪耳机的发展还并不成熟，耳机对于某些比较复杂的噪音依旧不能完全消解，但是未来依旧可期！
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