實際的設計考慮

　　前饋解決方案最大的挑戰是要確保用戶耳朵周圍的環境受控。由于用戶耳朵的形狀和大小因人而異，耳機的適合程度會存在差異。如果想要達到最佳的降噪效果，就需要不同的傳遞函數來配合這些不同的物理特性。

　　這意味著，當按前饋方式設計耳機時，耳機必須適合每個人或者必須被設計為能夠確保不同人之間的差異性對傳遞函數的影響最小。前饋耳機中的受控漏電路徑可以滿足這個需求。

　　當考慮反饋式設計時，主要問題是在何處放置麥克風以及如何確保整個頻率范圍內的聲學特性都受控。這點十分微妙，但它并不是未知的領域。許多專利都涉及到對麥克風位置和前后腔尺寸/比例的研究。

　　在設計方案的權衡上，通常優先考慮音頻響應，此時主動降噪性能就能非常好地配合。在這些情況下，主動降噪特性通常受限于頻率帶寬，但卻能夠達到足夠或甚至是顯著的降噪水平。這種方法即使在電量耗盡的情況下，依然能夠確保耳機音質。

　　另一種方法是優先考慮主動降噪性能，此時必須對音頻響應進行調整以確保音效。這樣，耳機就需要一直保持在供電狀態，或者必須采用某種內部無源均衡產生“悅耳”的聲音。

　　模擬對數字

　　設計人員可以選擇數字或模擬信號處理方法。傳統的數字解決方案主要依賴于預測，并且僅能夠對“穩態”噪聲實現降噪，例如恒定的發動機噪聲或者其他恒定的頻率噪聲。

　　主動降噪耳機必須盡量減少延遲以應對不均勻的噪聲。麥克風和揚聲器之間的距離通常為0.7cm，相當于20μs的聲音傳播延遲。對于數字實現而言，模數轉換、信號處理和數模轉換也只有20μs間隔（圖2）。

　　圖2：在麥克風至揚聲器的距離為0.7cm的情況下，信號鏈的傳播延遲不會超過20μs.

　　滿足時序要求的標準150MIPS、24位DSP、模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的典型功耗約為113mW.相比之下，具有類似（如果不是更好）性能的模擬應用（例如奧地利微電子（AMS）公司的AS3400）消耗的功率小于10mW.出于電池續航時間考慮，業界一般傾向于選用模擬方案。

　　另一方面，數字解決方案的開發變得更加精確和面向軟件。而且，設計人員也能夠更容易地實現均衡、低音增強和環繞立體聲等特性--當然，這將以額外的計算和更多的電量消耗為代價。

　　雖然模擬方案更多地取決于經驗并依賴于大量的已有電聲工程專業知識，但是這將為那些能夠應用專業技術的設計人員帶來另一個超越電池續航時間、尺寸和成本的重要優勢：立即做出反應。

　　降噪的水平

　　高于1或2kHz時，每個耳機都能表現出某種形式的被動降噪，因為絕緣材料阻擋了環境噪聲進入耳朵。同樣，20~30dB的噪聲隔離通常高于數千赫茲。好的隔噪耳機具有無源噪聲濾波功能，可以將噪聲濾除到非常低的頻率，達到5~30dB的噪聲隔離。即使沒有通電，耳機也能帶來平和與安靜。

　　然而，好的被動降噪也有不足之處：一種被稱為遮擋的現象。最好的例子是將手指插在耳朵里然后說話。由于聲音通過下巴和鼻子的骨結構進行傳遞，體驗者將會聽到自己的聲音沉悶失真。

　　這種現象通常會使用戶在談話時提高聲音（甚至是叫喊），這既不慎重也會令人不快。除了在談話時摘下耳機或耳塞外，還可以采用側音等技術--聲音由一個獨立的麥克風獲取，并稍加減弱后回放。

　　主動降噪的一個意外優勢在于，它能夠取代較低頻率（例如語音頻段）下高無源濾波的需求。由于用戶可以通過控制開關來開啟或關閉主動降噪功能，當飛機上的鄰座在服務車經過希望其能讓空中乘務員停下時，這將帶來很大的便利。

　　前饋方案具有一個最佳點：使降噪性能實現最大化的窄頻帶（圖3a）。此外，前饋方案能在寬頻譜中實現降噪，一般可高達4或5kHz.

　　反饋式主動降噪在其頻帶范圍內往往更為均勻（圖3b）。然而，考慮中的頻帶通常只限于約1kHz.這種限制取決于穩定性的需要，以確保不同人或不同的耳機壓力不會使足夠的傳遞函數改變成正反饋而引起振蕩。高達20dB和1kHz帶寬的降噪對反饋設計來說十分常見。