原文作者：bingo

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快節奏已經是每個人生活的常態，開放式的辦公環境、上下班通勤路上、出差旅途中……我們無時無刻不被噪音污染影響著。于是乎隨著科技的發展，耳機這個看著很普通的設備，已經從最開始滿足能聽的需求，到現在降噪成為許多上班族的剛需。我們想要有一款耳機，幫助我們逃離噪聲的干擾，尋求自己的獨立空間，尋求聆聽的音樂更加純粹，但你真的了解“降噪”么？經常聽到的主動降噪耳機，工作原理又是什么呢？ ?

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其實，降噪這個概念并不是耳機廠商先提出的。早在1933年，一個叫PaulLueg的德國人，就提出了主動降噪技術的理論原理，并申請了專利：通過使用揚聲器和麥克風，使聲波受到相反聲波的影響，來消除噪音。

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我們知道聲音是一種波，簡單來說就是，當兩列相反方向傳遞的波相遇時，在一列波的波峰與另一列波的波谷交匯處，兩者將會相互抵消。于是，兩個聲音的疊加在理論上可以形成無聲。這就好比俄羅斯方塊一樣，一個凹型噪音，耳機就發出一個對稱的凸型，兩者疊加起來便可消除。這個理念奠定了降噪耳機的基礎發展方向，并影響至今。 ?

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了解完降噪耳機的起源后，我們再來具體了解一下降噪的原理。降噪耳機從降噪的實現方式上分為主動降噪和被動降噪兩種，而我們說的降噪耳機的降噪功能，多指主動降噪。 ? 要說清楚主動降噪，我們先來了解什么是被動降噪。被動降噪耳機成本較低，是最容易實現的一種降噪技術，可以想象成在嘈雜的環境中，用雙手捂住耳朵的行為，這就類似被動降噪。其原理是使用被動器件物理特性來起到降噪隔音效果，如硅膠耳帽、頭戴皮套等。這個方法很簡單粗暴，難點是在于選取吸引好的聲學材料來制造耳罩、耳塞，以及減少漏音。所以被動降噪一般只能減少15-25分貝的中高頻噪音，而低頻噪音依然會通過縫隙進入耳朵，產生聲音共振。 ?

而主動降噪的過程大致是這樣的，首先環境噪聲被降噪麥克風采集到，再通過主動降噪芯片處理后，生成一反向180°相位的聲波，通過耳機揚聲器傳播到人耳道，與噪聲產生相位差180°，抵消掉人耳本應聽到的環境噪聲，從而達到降噪的目的。根據主動降噪耳機的工作原理及設計結構，可將其細分為前饋主動降、反饋主動降噪和混合主動降噪三種，而不論哪種都包含了一個傳聲器以及次級聲源。 ?

傳聲器負責收集噪音，部分復合式的主動降噪耳機還會有兩個傳聲器，一個用于收集外部噪音，被稱為參考傳聲器，另外一個用于收集內部噪音，被稱為誤差傳聲器。次級聲源主要是指各種類型的揚聲器，它主要是將電能轉化為聲音并且能夠將聲能輻射岀去。 ?

對于前饋式，其噪聲采集傳聲器比次級聲源揚聲器更靠近于噪聲源。這種控制結構的信號處理過程為：外置傳聲器拾取參考噪聲信號，然后送入DSP內部進行自適應處理，自適應處理生成的反相噪聲經次級聲源發出；而對于反饋式，其噪聲采集傳聲器比次級聲源揚聲器更靠近于人耳。這種控制結構的信號處理過程為：內置傳聲器拾取進入耳機內部的原始噪聲和次級聲源發出的反相噪聲的混合噪聲信號，然后送入DSP內部進行自適應處理，自適應處理生成的反相噪聲再經次級聲源發出；而混合式則是前饋和反饋的一個疊加，該類控制系統結合了前饋和反饋的優點，其系統不可避免的會變得很復雜。 ?

前饋式（左）和反饋式（右）ANC耳機結構圖 ? 雖然主動式降噪的原理看似簡單，但是在實際生產過程中會面臨一系列的問題，比如風噪的處理、降噪耳機的負壓效應、播放音樂時漏音被降噪MIC拾取、降噪算法的優化等問題，所以想要做好其實是很難的，這也是市面上頂級主動式降噪耳機賣那么貴的原因。 轉載內容僅代表作者觀點 不代表中科院半導體所立場

編輯：黃飛