让安静地欣赏音乐成为可能，揭秘降噪耳机的前世今生
降噪耳机是如何消除噪声的？
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《趣听私塾》是我们为喜欢耳机和想了解耳机的趣友们开设的一个固定栏目，目前计划不定期更新。这个栏目的初衷在于帮助那些在耳机选购和希望了解耳机的小白用户们更快更简单的获取你们想知道的东西。
在耳机购买上有那些坑可以避免？哪些耳机是没有假货的？耳塞套对于音质是否有影响？.......等等一系列的问题伴随着很多入门级发烧友而来，让人摸不着头脑。我们的目的就是在于消除这些疑惑，能帮助到你购买到自己喜欢的耳机，又或者能了解到更多！
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其实在这么多耳机产品当中，有一种叫做“主动降噪耳机”的产品，让那些初次接触耳机的小白们向往不已，也令人产生各种好奇，首当其冲的便是那些降噪耳机是如何消除令人讨厌的噪音的？在这背后有着怎样的神奇原理？我们这一期《趣听私塾》就带你一起来揭开降噪耳机的神秘面纱。
与我们常用的有线/无线耳机不同的是，主动降噪耳机诞生的目的就是如何能让你在尽可能安静的情况下聆听音乐。毕竟边听音乐边工作对于很多人来说是一个很好的保持注意力的方式，更何况对于乘坐飞机的商旅人士来说，在旅途过程中保持安静也是非常有必要的。其实网上对于降噪耳机的科普文章数不胜数，我们再在这里进行科普，只是希望能以一种更加简单生动的方式带你了解这种神奇的耳机产品。
坐过飞机的话你应该知道是有多吵
在我们讲述降噪耳机之前，不妨一起先来回想一下高中物理里讲过的知识：什么是噪音？我们不妨引用来自百度百科的定义：噪音是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。从环境保护的角度看：凡是妨碍到人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪音。从物理学的角度来看：噪音是发声体做无规则振动时发出的声音。
噪音——现代生活中挥之不去的一个梦魇
不论你是在乘坐公交车、飞机等交通工具时，还是漫步在城市高楼大厦的混凝土森林当中，甚至你想一个人安静地待在家中，或多或少的噪音都会传入你的耳中。其实在比较安静的室内还好，带上一条普通的入耳式耳机或者封闭式的头戴式耳机，音量稍微开大那么一点点，音乐的声音就已经掩盖了你周围并不强烈的噪音。
然而对于在乘坐公交车、飞机时的你，一条普普通通的入耳式耳机似乎很难掩盖的了来自发动机、汽车本身的震动以及周围人谈话的声音，因此你不得不将音量调整的比你平时使用的更大，才能略微地缓解噪声的问题，但是你要知道，耳机的音量越大，对耳朵的伤害就越明显。
生活中常见的噪声分布
根据西北大学生命科学学院的一篇名为《耳机对人体的危害及预防》的研究指出，“根据耳机器材的不同间隔时间也有变化, 插入耳道的密闭式耳塞应该减少20%的时间, 而耳机可以适当增加15%左右的时间。音量不宜太大, 不要超过耳机总音量的60%。MP3最大音量可高达80 d B, 相当于一台割草机所发出的声音，这种声音可直接影响听力”。所以在安静的环境中使用耳机所发出你能正常接受并且可以听清细节的音量，并不会明显地对你耳朵造成损害，但在噪声过多的环境中，就不一样了。
因此在嘈杂的环境下使用普通的耳机，为了能让自己尽可能的听清音乐，你不由地就会将音量调节到比你平时使用的更大，长期如此使用的话，将对你的听力系统造成一定的损伤，注意这不是危言耸听。对于大部分人来说，聆听音乐是刚需，并且在更多的时候，我们首先使用的仍然是耳机。
你敢说戴耳机听音乐不是你的刚需？
因此入耳式耳机在隔音性能上就要比半开放式平头塞要好很多，封闭式的头戴式耳机要比开放式头戴耳机好很多，但这些“隔音性能”相比起主动降噪而已来说，已经是小巫见大巫。耳机本身就具备隔音性能，但这终究只是一种妥协的做法。
主动降噪耳机的诞生——和你我一样的刚需痛点
既然问题已经如此的严重，那么如何满足我们可以在嘈杂的环境当中去安静地欣赏音乐，成为了我们日常生活中使用耳机的一个痛点。毕竟我们使用密封性更好的耳机，还是直接使用防噪声惰性耳塞，都无法解决我们的根本问题，因此就需要一个更好的、相对完善的解决方案——主动降噪耳机应运而生。
相对于主动降噪耳机，那些隔音性比较好，能阻挡部分噪音的耳机，我们习惯性称之为“被动降噪耳机”。所谓“被动”就是以具备特殊的外形设计、更好的密封性以及更好的隔音性的设计，从而达到“降噪”的目的，很显然这样的设计只是一种权宜之计。
售价高达749元的3M被动降噪耳机
主动降噪耳机就是为了解决“嘈杂环境安静听歌”的需求所应运而生的产物，而谈起主动降噪耳机，就不得不提及一家来自美国的耳机音响公司——BOSE，正是这个传奇的音频产品厂商，开启了主动降噪耳机的先河，不妨我们先说一说BOSE的事情。
BOSE这家公司成立于1964年，可以算得上全美较大规模的扬声器厂商之一，并且他们的产品客户主要是来自航天、汽车领域的，实话说民用扬声器产品只是他们旗下的一部分。BOSE的名字就来自于其创始人：Amar G. Bose，一个来自麻省理工学院的老砖家，在音响领域颇有建树。
BOSE也是高端汽车音响代名词
在1978年Amar G.Bose老爷子乘坐的一架去往欧洲的飞机上，波音747四个发动机巨大的轰鸣声让Amar G.Bose彻底失去了聆听音乐的兴致，他发现在飞机上想专注地聆听他喜欢的音乐是一件困难的事情，因此老爷子准备开发一款能抵消飞机引擎噪音的耳机，从而可以让以后的飞行途中能安静的欣赏音乐。
说起来容易做起来难，BOSE用了将近十年的时间，才开发出了世界上第一款主动降噪耳机。由于高昂的研发费用与制造成本，那时的主动降噪耳机离民用商业化仍然有一些距离。因此在1986年，BOSE出品的主动降噪耳机最早被用在环球飞行的飞行员身上，但目的并不是为了安静的听音乐，而是为了保护飞行员听力与提高通话间的清晰度。
老爷子在13年7月与世长辞
随着技术的成熟与BOSE部分专利的到期，现在主动降噪耳机的价格早已跌入千元以内，成为了寻常老百姓都可以购买的起的耳机产品。但不可否认的是，BOSE所推出的主动降噪耳机，仍然是业内同类产品的标杆，很多主动降噪耳机能以性能媲美BOSE产品而引以为豪。
不得不承认，由BOSE开创的主动降噪耳机，是一个伟大的创举，因为主动降噪耳机的出现，从而能让我们可以在嘈杂的环境中安静的聆听音乐。虽然目前BOSE的降噪耳机价格仍然不算便宜，但技术的成熟与下放，让我们可以在有限的经济条件下获得一个属于自己的降噪耳机。
BOSE的QC35头戴式无线降噪耳机
主动降噪耳机是如何帮你消除噪音的？
主动降噪耳机与所谓的“被动”降噪耳机的区别就在于这个“主动”上面，因为这将意味着耳机会主动的帮你消除周围的噪声，那么它是如何实现这个重要的功能的，它的降噪原理是什么？
在某些语义下，主动降噪耳机又会被称为“有源消噪耳机”，因为降噪耳机的设计目的就是能积极主动地消除噪声，因此“有源噪声”就被当做了降噪耳机发明的技术核心，也就是说我们能找到噪声的“音源”，那么如何处理这个“源头”，就可以在耳机中消除噪声。当然并不是说要将发出噪声的源头扼杀，那就太可怕了。
城市交通噪音也是环境噪音的一种
简单地来讲，我们可以把所有的声音都认为是由一定的频率和能量构成的，那么这样一来我们如果可以找到一种声音，与所要消除的噪音在频谱上完全一样，但它的相位刚好与噪声的频谱相反（即将噪声频谱翻转180°）。我们将外面的噪声命名为A，将我们打算发出的声音命名为B，将噪声A的频谱与噪声相位相反的频谱B进行反向叠加，理论上讲我们就可以将噪声完全消除，这就是主动降噪耳机的消噪思路。
将这个思路实际运用到耳机上的话，我们就需要从如何去接受这个噪声的声源，并且想办法通过电声处理的方式，将这个噪声的相位反过来，然后通过类似DSP处理器这样的方式，将两个频谱进行叠加、消除。因此主动降噪耳机在结构上就要比我们常见的普通耳机要复杂的多，成本也更高。
一个简单的降噪原理图
通常来说降噪耳机会安装有1-2个MIC，用于拾取外界的噪声A，将噪声A拾取后传输给降噪电路（现在大部分直接是降噪处理器了），通过降噪电路的实时运算，从而给出一个与噪声A相位相反的B来将噪声抵消掉，最后形成一个声波C。抵消形成后的声波C比较平缓并且振幅很小（理论上是平直），然后这个声波C被耳机的扬声器所播放出来。
人对于声音的音量、强弱感知是来自于大脑对于声音大小的一个量度，我们习惯称之为“响度”。由于被抵消处理后的声波C响度很小，振幅也很弱，所以无法被使用者所感知，但理论上看起来很美好，事实并非如此。所以你在非常嘈杂的环境中使用降噪耳机时，会感受到耳膜好像被无形的空气所压迫，这就是早期技术不太成熟、无法调节级别的降噪耳机出现的“过载”现象，目前在售的大部分降噪耳机在这方面的处理是比较理想的。
仍有部分Beats用户不知道Studio系列的降噪效果也很好
为什么降噪耳机无法全部消除噪音？
如果你正在使用降噪耳机，就不难发现，为什么我的降噪耳机无法将全部的噪音都消除掉？对于消除噪声似乎只有中低频效果最好，甚至人声、一些高频噪音的消除效果微乎其微？其实这就是我们目前所受到的一些技术困扰所导致的情况。
我们知道，降噪耳机之所以能感知噪音，是因为在降噪耳机身上装有1个或多个麦克风MIC，用MIC来拾取环境中的声音。但是我们知道，目前降噪耳机上大部分所用来拾取环境噪音的MIC，不外乎都是驻极体麦克风和动圈式麦克风，而驻极体麦克风由于体积小巧成本低廉，几乎99%的主动降噪耳机都使用它来拾音。
入耳式降噪耳机用拾音的MIC
常见的用于降噪耳机的驻极体麦克风的有效频响范围是有限的，对于高频部分的噪音MIC并不能完全地接收到，反而对于中低频噪声却相对敏感一些，既然连高频噪声都无法良好的接受，更不用谈如何消除了。早期的一些降噪耳机对人声部分的消除效果也不太理想，目前大部分旗舰级的头戴式降噪耳机，对人声的消除已经比以前好了很多。
但对于乘坐飞机、公交车以及需要安静工作的用户来说，尤其是对于飞机发动机、汽车发动机的噪音格外敏感的人群，降噪耳机对于他们的价值将会更大，因为汽车、飞机发动机所发出的噪声主要以中低频噪声为主，这部分的噪声对于欣赏音乐来说是很大的影响源头。
汽车发动机的噪声主要以低频噪声为主
降噪耳机之间孰好孰坏？
我们都知道，主动降噪耳机也是有它的细分分类的，理论上讲由于头戴式降噪耳机内部可以放入更大容量的电池与降噪电路和更多的MIC，对噪声的消除效果要好于入耳式的主动降噪耳机。因为大部分的常见的主动降噪耳机都会将MIC放在耳机本体上，这样一来入耳式耳机为了可以更好的接受双耳周围的噪声，通常都会将MIC放在腔体的左右两端。
相比起头戴式降噪耳机来说，受限于体积限制，有线入耳式降噪耳机一般只会在耳机左右腔体内各放置一枚拾音MIC。而头戴式耳机则可以将降噪电路、电池、2-3个体积更大效果更好的拾音MIC安装在耳机的合适部位，因此目前如果你想购买效果更好的降噪耳机，头戴式耳机仍然是首选。
聆耳NC80头戴式降噪耳机就有两个降噪MIC
毕竟除了索尼、HTC、飞利浦等少数厂商推出过配套部分移动设备的无电池盒入耳式降噪耳机外，大部分的有线入耳式降噪耳机仍然需要背负一个电池盒，比较累赘，所以目前市场上对于有线入耳式有源降噪耳机的欢迎程度仍然不如头戴式耳机。
到现在已经有部分厂商如索尼在真无线蓝牙耳机WF-1000X、SP700N这些上实现了主动降噪功能，虽然实际降噪效果还远不如头戴式、入耳式降噪耳机效果那么好，但是已经将主动降噪+小体积化这个目标相对完善地去实现了，我们看来这已经是一个非常了不起的举动。
WF-1000X被用户们称之为“降噪豆”
我该如何选择一个降噪耳机？
其实说到降噪耳机的选购，其实没有太多的说道之处。虽然目前已经有大量的主动降噪耳机品牌在市场上提供各种各样的产品，但实际降噪效果良好、音质优秀、佩戴舒适的产品，并不算多。如果说你的选购预算格外充足的话，那么首当其冲的肯定是要考虑BOSE的QC系列头戴式降噪耳机或者索尼的1000X系列头戴式降噪耳机，此外如果你对耳机的颜值更加看重的话，不妨可以试试Beats的Studio与solo系列。
但我们上述的这些产品都价格普遍在1000-2000元左右的价格区间，但他们可以保证你能获得尽可能的良好的降噪效果。如果你的预算不是太高，那么只能考虑二手或者是低价位的国产降噪耳机品牌。虽然现在也有不少的国产降噪耳机表现已经很出色，但是与那些“大厂”的产品相比，仍然存在着差距。
索尼的1000XM3也是旗舰级的降噪耳机
目前的主动降噪耳机主要朝着智能化、无线化、轻巧化的方向发展，放在十年前来看，真无线的主动降噪耳机好像还是天方夜谭，但现在已经可以唾手可得。与早期的主动降噪耳机相比，现在的降噪耳机还具备环境音放大、降噪等级调节、气压优化的丰富功能，对于噪声消除的体验是越来越好的。
好了，本期的《趣听私塾》带你了解了降噪耳机的前世今生与它背后的神奇原理。其实看似高级的主动降噪耳机现在已经是随处可见的东西了，看完这篇文章后你是否又对降噪耳机有了新的了解和认知呢？有什么想法欢迎在下方留言区与我们互动哦！我们下期《趣听私塾》不见不散。