主动降噪技术让你真的静静

面对烦嚣的都市，是不是总有个心烦意乱的时候？这时，相信很多人会选择戴上耳机，间歇性忘掉所有恼人的事情，只想安安静静的陶醉在自己的独立空间中。

然而就在你刚开始播放音乐的那一刻，你却发现自己根本逃离不了闹市的喧嚣，窗户外的叫卖声、汽车辗过马路的声音、隔壁楼盘工人的电锤声、甚至是炎炎夏日的知了长鸣声等等，让本来就烦躁的心更加狂躁。没错，这就是环境噪声，面对耳朵里跑进来恼人的噪音，或许封闭式耳机是个好选择，但这货对低频却是先天没抵抗力。那么，除了堵住耳朵这种被动的方法，我们不妨来试试主动降噪。

 

主动降噪产品我们看广告看得多了，那到底怎么实现呢？用一句话来概括主动降噪的原理：通过发出与噪声相位相反，频率、振幅相同的声波与噪声干涉，实现相位抵消。

想要理解这句话，首先要明白声音是什么？相位和振幅是什么？干涉又是如何发生的。这个如果初中物理及格的童鞋应该还有印象！

 

我们平时听到的声音，实质上是空气被挤压并不断传递的现象。空气受到挤压，自然就会有压缩部分和稀疏部分。这两个部分彼此交错出现，交替一次视作一个周期，而一秒钟内变化多少个周期就叫做频率。我们听到的声音往往由许多具有不同频率的声音组合而成，他们不光是频率不同，被压缩/拉伸的程度也不同，也就是振幅不一样，听起来声音的大小也就不一样。

相位的意思也很简单，某一个时刻声波处于一个周期内的位置就是相位。如果我们规定空气被压缩的最厉害的地方是相位的零点，那么半个周期之后，空气变得最为稀疏的地方，相位就变成180°。等到空气再次被压缩得最密集时，就经过了一整个周期，相位变化了360°又重新变为0°。

两个频率接近或者一样的声音叠加在一起合成一个声音，他们的振幅会变大或者变小又或者不变，这个现象就叫做干涉。如果这两个声音相位一致，你振幅最大时我也最大，你最小时我也最小，那么合成出来的声音振幅就变大，听起来也就变更响了。如果两个声音频率是一样的，振幅也是一样的。但是相位偏偏相反，两个声波处处相反，彼此抵消，声音就被消除了。

说回正题吧，主动降噪耳机到底具体是怎么实现“降噪”的过程呢？

 

根据声音推理，所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180°），就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来，有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”。

想要产生用于抵消噪声的声波，首先要得到噪声的信息才可以。主动降噪设备设有反馈麦克风用于采集环境中的噪声信号，这里有一个先后顺序的问题：先采集噪声，但是要与噪声同时产生抵消音才能够降噪。所以处理器会根据噪声进行预测，预测出下一时刻噪声的情况，并产生相应抵消声波。为了保证降噪质量，还需要一个反馈麦克风用来检测所合成后的噪声是否真的变小了。这时处理器会根据这个反馈麦克风测量到的结果，对处理过程进行调整从而进一步降低合成后的噪声音量，这叫做自适应过程。好比处理器变聪明了，能够根据抵消噪声的效果不断调整自己，以达到最佳降噪效果。

 

看到这里，大家心里是不是跃跃欲试了？等等，凡事有利必有弊，主动降噪目前还是存在一些技术上的不足，尽管日渐进步。主动降噪耳机是通过主动产生“反相噪声”来实时抵消噪声的，虽然有时候会对音质造成影响，但是开启降噪后效果是十分明显的。这样在乘坐飞机、地铁等交通工具时，各位根本不用调大音量才能听清楚耳机内容，长时间听歌也不会觉得累——这种情况下主动降噪耳机反而可以有效保护听力。不过如果降噪耳机对时延控制不好，耳机产生的噪声没能实现反向消除，有可能会叠加在外界噪声上变得更加明显。

当然，国际音响巨头们不可能不知道这些问题的，随着这几年的设计改进，和微处理器速度的大幅提高，降噪耳机的信息处理能力也是越来越强、越来越快，而实现的降噪效果也越来越出色了。近年来，流行AI仿生学习处理技术的诞生，相信用在降噪设备上也是指日可待的事，那时候能实现的想象空间肯定更巨大。