4月26日是國際噪音意識日（NoiseAwareness Day），在這一天，Apple公布了和密歇根大學合作展開的聽力研究進展。自2019年開始，Apple就有意識地通過iPhone 和 Apple Watch 收集數(shù)據(jù)，幫助科學家從事 3 項健康研究。在這項針對環(huán)境噪聲的研究中就發(fā)現(xiàn)：美國有三分之一的成年人（約 7700 萬人）暴露在過高的噪音水平中。人口越多，高分貝噪音影響程度最重，美國加利福尼亞、得克薩斯、佛羅里達和紐約州這幾個州最為明顯。

　　其實，人類同聲音的斗爭自從古代就已經(jīng)開始了，在我國古代的《呂氏春秋·自知》就記載了這樣一個故事：“范氏之亡也，百姓有得鐘者，欲負而走，則鐘大不可負。以錘毀之，鐘況然有音?？秩寺勚鴬Z己也，遽掩其耳?！睕]錯，這就是在我國家喻戶曉的故事——掩耳盜鈴。這應該是有文字記載的人類與聲音斗爭中最著名的失敗案例之一。

　　所以，人類同聲音的“戰(zhàn)爭”自古有之，發(fā)展至今也衍生出很多相關產(chǎn)品：耳塞、隔音棉、隔音板等。但效果總是馬馬虎虎，直到耳機的出現(xiàn)和普及，人們逐漸發(fā)現(xiàn)還是得“用魔法打敗魔法”，用音樂的聲音來蓋過噪音。于是在地鐵中、在飛機上，甚至于當隔壁鄰居在裝修之時。很多人選擇帶起耳機，或者直接把音響聲音調大。但這種殺敵一千，自損八百的戰(zhàn)術實在是難以令人接受，噪音沒有實際消失，自己的耳朵倒是因為常年大音量地聽音樂變得越來越不好，對于這個無形的敵人，在1978年，人類終于給出了“終極”武器，那就是主動降噪技術。

　　主動降噪技術誕生的原因十分簡單，就是在1978年，BOSE的創(chuàng)始人Amar G. Bose博士在從歐洲飛往波士頓的飛機上，發(fā)現(xiàn)飛機引擎的噪音干擾了他戴耳機欣賞音樂的興致。這激發(fā)了他對主動降噪技術的研究動力，在下飛機之后就開始推導驗算，寫出了降噪耳機最原始的方程式。

　　和所有的高精尖技術一樣，這項技術很快就被用在了軍事領域上，在1989年BOSE終于把主動降噪的技術量產(chǎn)，隨即被美國政府看中，專供飛行員使用。據(jù)說，美方通過給飛行員/地勤人員佩戴降噪耳機，節(jié)省由于噪音致殘而需發(fā)放的補償金達2億美金。

　　主動降噪技術的原理十分簡單，我們都知道聲音是一種波，既然是波的話那么自然就會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，主動降噪就是利用波的干涉相消，通過運用高靈敏度的聲學麥克風采集周圍的噪音，然后通過內置的處理器實時運算出一個與噪音相位相反的聲波來抵消噪音，從而達到抵消噪音的效果。

　　但是在實際的工程實現(xiàn)上卻有著不少的問題，比如在實際生活中，噪聲種類、頻率都不相同，并且音速傳播速度也不算慢，再加上，收音的麥克風與發(fā)聲的耳機不在同一位置，所以麥克風接收的信號并不完全是轉換器在產(chǎn)生抗噪信號所需要的。這就對這一整套降噪電路的反應速度和精度提出了苛刻的要求。要知道如果主動降噪系統(tǒng)的信號延遲超過幾毫秒，傳出的抗噪訊號是針對先前噪音的信號，而不是立即產(chǎn)生的當前噪聲，就會將降噪變成增噪，情況變得更糟。

　　前饋式和反饋式拾取噪音的方法各有優(yōu)缺點。前饋式比較容易實現(xiàn)，能有效拾取外部噪音；而反饋式則更接近于耳道，理論上能更好地消除噪音。但由于麥克風與揚聲器靠近，會受到耳機發(fā)出聲音的影響，因此需要更高水平的算法。

　　目前高端的降噪耳機通常采用多種消噪方式（包括被動、前饋和反饋）以及多麥克風的組合，其中雙饋式降噪能夠更加精準全面地拾取噪音信號，從而實現(xiàn)更好的消噪效果。有些降噪耳機甚至配備了4個或6個麥克風。

　　有一種對于主動降噪技術的普遍誤解是：認為主動降噪耳機可以平等地消除所有噪音。實際上，他們做不到，主動降噪通常對較低頻率的聲音更有效，例如噴氣發(fā)動機或空調的嗡嗡聲。但是對于更加尖銳的高頻噪聲，主動降噪就做不到將這些噪聲剔除了，其原因也很簡單，高頻的聲音波長很短，很難生成一個和高頻噪音信號準確相差180°的主動信號去抵消它，不僅如此，人類的耳朵對于高頻聲音還相對敏感，萬一出現(xiàn)相位差，就會直接被人耳朵捕捉到，降噪就會變成增噪。所以就以目前的芯片和算力來說，很難對于高頻噪聲有什么有效的辦法，還是應該以堵死耳朵這種被動降噪為主。

　　不僅如此，體驗過主動降噪技術的讀者應該都有這樣的經(jīng)歷，一旦開啟主動降噪，世界在變得安靜的同時，耳道內會出現(xiàn)一股壓力，讓人產(chǎn)生不適和眩暈感，這種“耳壓”的存在，也是主動降噪技術的缺點之一。

　　那么，這“耳壓”是怎么產(chǎn)生的呢？上文說道：聲音是一種機械波，而當它的傳播介質是空氣時，聲音就是通過空氣的振動來傳播和存在，震動的空氣必然擁有能量。我們都知道，能量不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，那么當噪聲被耳機利用反相聲波干涉相消后，聲波原來具有的能量去哪里了呢？答案是變成了耳道內空氣的內能（熱能），但是這一部分升溫十分微弱，可能連0.1℃都沒有，但是再小的升溫也會引起空氣“熱脹冷縮”，被加熱后的空氣雖然溫度不足以被感知，但是氣體的膨脹對于耳朵來說是相當敏感的，如此微小的壓強變化也能被感知到，這便是主動降噪耳機通常都會有較大耳壓的原因。

　　這也是目前主流耳機廠商主要優(yōu)化的一點：如何平衡降噪強度和耳壓的平衡。如果您的降噪耳機在固件更新之后，發(fā)現(xiàn)降噪水平有所下降，這就應該是廠商對于耳壓做出的妥協(xié)。

　　通過這篇文章各位應該對于主動降噪技術有了一個更加深刻的認識。其優(yōu)點是：可以有效消除大部分噪聲，從而使得各位可以沉浸在自己的世界中，更好的保護聽力；其缺點是對于高頻噪聲無能為力，而且會降低一部分的耳機音質，并且會有耳壓的存在使得配搭舒適性有所折扣。

　　但是對于常年暴露在噪聲中的現(xiàn)代都市人來說，筆者認為降噪耳機還是十分必要的，縱使它有這一些技術上的缺點，但是在保護聽力面前，都顯得有些微不足道。最后，祝各位讀者都能遠離噪聲危害，有一個健康的聽力！

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