你，用过降噪耳机吗？
2019 年9 月，AirPods Pro 发布。
苹果强大的影响力，使很多非数码圈的普通消费者，第一次接触到 “ 降噪耳机 ” 这个概念。
(资料图)
但是 1999 元的售价，也让包括我在内的许多普通人，第一次买这么贵的耳机。时至今日，在国产手机厂商的内卷下，你花三五百块就能买到一个挺不错的降噪耳机。
但，我们是否真的需要一个降噪耳机？
这次，我们在这次文章中，通过这几个角度来回答上面的问题：降噪耳机是怎么发展起来的，它降噪的原理是是什么，我们在用降噪耳机时感觉到的耳压是怎么来的，以及嘈杂环境是否要用降噪耳机保护听力。
别急，咱们一个一个来。
降噪耳机起源
其实，降噪这个概念并不是耳机厂商先提出的。
早在 1933 年，一个叫 Paul Lueg 的德国人，就提出了主动降噪技术的理论原理，并申请了专利：通过使用扬声器和麦克风，使声波受到相反声波的影响，来消除噪音。
这个理念奠定了降噪耳机的基础发展方向，并影响至今。
虽然有了理论支持，但那时候的技术并不足以制造出实际产品。
直到二十年后，Lawrence Jerome Fogel 博士开发了新的专利。
他用电子管电子设备制造出了一批降噪设备，其目的是消除直升机产生的噪音，让飞行员之间的通话更加清晰。
到了八十年代，Bose 音响的创始人 Amar Bose 博士，才推出全球第一款主动式降噪耳机，主要客户群体还是军队和飞行员。
直到 2000 年，第一款民用级的降噪耳机 QuietComfort 1 才被正式推出，面向普通用户销售。这也是为什么许多人总把 “ 降噪 ” 和 “ Bose ” 联系在一起的原因，在这方面它的确是先驱。
降噪的原理
当我们在谈论降噪时，首先要明确，什么是噪音？
从个人健康的角度来说，干扰了人们日常生活的声音就是噪音。
例如你在咖啡厅读书工作时，旁边熊孩子的哭闹，店员摆放椅子异响，外面马路上的汽车轰鸣，这些都是噪声。而从物理的角度，频率、强弱变化无规律、杂乱无章的机械波，就是噪音。
其次，如果你读过降噪耳机的商品介绍，一定会看到 “ 主动降噪 ” 和 “ 被动降噪 ” 这两个概念，它们其实不难理解。
被动降噪，就是用厚的耳罩或者耳塞来阻挡外面的噪音，这跟你用手指堵住耳洞一个原理。
这个方法很简单粗暴，难点是在于选取吸引好的声学材料来制造耳罩、耳塞，以及减少漏音。现在常见的蓝牙耳机一般会配备三到五套尺寸的耳塞来给用户选择，但每个人的耳廓耳道大小和细微构造都不相同，所以依然不能适配所有耳朵。所以被动降噪一般只能减少 15-25 分贝的中高频噪音，而低频噪音依然会通过缝隙进入耳朵，产生声音共振。
主动降噪，能弥补被动降噪的不足，它是当下耳机市场最火热的技术，也是今天讨论的重点。
主动降噪耳机的工作原理，和前面提到的基本一致：运用高灵敏度的声学麦克风采集周围的噪音，通过内置的处理器实时运算出一个和相位相反的声波，从而达到抵消噪音的目的。
假设在这张图里，上面的波形是噪音波形，下方的波形是耳机生成的反向噪音波形，那么这两个声波经过干涉后，就 “ 负负得正 ” 地那样消失了。
虽然原理不难理解，但在产品实际落地时，却衍生了不少细分的技术。根据麦克风的数量和位置，我们可以把主动降噪技术分为前馈式、反馈式和混合式三种类型。
主动降噪技术的区别
前馈式主动降噪是最简单和原始的主动降噪方式：利用耳机外部的麦克风采集外部噪音，再通过降噪芯片的处理来产生与噪音反向的声波来抵消噪音。
它的优点是能快速得获取外部噪音，让耳机芯片有更多时间来计算出反向声波，抵消 1~2kHz 的噪音。但其缺点也很明显：耳机芯片无法得知耳道内的声音情况，无法自动校正，在完成降噪处理后不会持续优化降噪结果。
反馈式主动降噪，则是为了弥补前者的不足：耳机的麦克风位于耳罩、耳塞内部，也就是驱动单体（振膜）的前面，更贴近人耳的地方，收取的声音和使用者听到的相同，在拾音后再通过算法处理识别噪音、计算反向声波。
但这种降噪方式对抑制 1~2kHz 的噪音能力有限，效果不如前馈式，也有可能算法翻车，把音乐一起 “ 降噪 ” 了。所以一般而言，它不会单独应用在耳机产品上。
弄懂了前面两个，那混合式主动降噪就很好理解了：它结合了两种的优点，通常有两个或两个以上的降噪麦克风，分别位于耳机的内部和外部，是目前市面上降噪效果最好的方案。
缺点嘛，也显而易见：它处理的数据更多，所以对芯片和算法技术的要求更高，且硬件成本也会成倍增加。除此以外，多个麦克风也有可能产生更多不必要的白噪音，所以要用高质量的麦克风来抵消。
看到这里，你应该能想到：为什么有些降噪耳机卖得便宜，有些却要上千块甚至更贵？这就是软件和硬件成本所决定的，一般只有旗舰级的耳机产品，才会运用成本更高的混合式主动降噪技术。
大家在选购降噪耳机时，一定要看清楚商品介绍，又或者直接咨询客服。
说了一大通，终于浅显地说完了降噪耳机的降噪原理，以及被动、主动降噪的差别。听懂的同学可以在评论上扣个 “ 学会了 ” ，听不懂的扣个 “ 学废了 ” ……开个玩笑，我们反省！
降噪耳机已经 “ 飞入寻常百姓家 ” ，可能屏幕前的许多同学都用过，但却有相当一部分新手被 “ 耳压 ” 所劝退，用回了普通的耳机。
用降噪耳机不就是为了舒服吗？令人不舒服的耳压，又是怎么来的？
耳压的形成
让我们来回顾一下物理知识点：声音是一种机械波，当它的传播介质是空气时，声音通过空气的振动来传播和存在，而振动的空气则必然拥有能量。
众所周知，能量不会凭空消失和产生，降噪耳机的工作时通过反向声波把噪音 “ 抵消 ” 后，这些声波原来具有的能量去哪了？
答案是：转化为了空气的内能，也就是热能。
空气在 “ 热胀冷缩 ” 时，耳道内的空气压强变大，我们听不到噪音，却能感受到这些能量。
它们本来微不足道，甚至不足以提高 0.1°C 的气温，但由于我们人耳的感知敏锐度高，能感受到如此微小的压强，所以才会在佩戴降噪耳机时出现 “ 耳压 ” 。
由此我们能继续思考，当我们需要将外界的噪音降得更低时，这些能量就会更多，耳压也会更大，也就是降噪能力越强，耳压更大，那降噪耳机岂不失去了其意义？
我们能考虑到的，耳机厂商当然也能想到，所以目前主流的旗舰降噪耳机，都在降低耳压这件事情上做出努力：
1.硬件上，在耳罩上做裂纹，释放耳压能量，又或是通过前后声腔导通设计、增加透气孔等方式来释放耳压、调解左右耳压平衡。
2.软件上，现在也有越来越多降噪耳机支持自适应降噪，也就是算法自动识别你所处环境的噪音等级，通过调解不同量级的降噪强度，尽可能地减少耳压，维持使用者的舒适性。所以，降噪耳机并不是一味地开最高降噪强度就是最好，得根据实际情况实时调节。
搞懂了降噪原理，也知道了耳压怎么来以后，我们来到了最后一个问题，嘈杂的环境里，是开降噪还是关降噪对耳朵更好，我们要不要开降噪？
要不要开降噪？
答案是：要开降噪，降噪耳机更能保护耳朵的听力。
这个道理十分简单：在佩戴普通耳机的时候，想要屏蔽掉外界的噪音，你只能把耳机塞得更紧，以及把耳机的音量调高，直到音量能掩盖掉外部的噪音。
注意哦，是掩盖噪音，而不是消除噪音。
在安静环境你可能只需要开 30-50% 的音量，在嘈杂环境可能得开 70% 甚至更高。长年累月的高音量，对耳膜的损伤可想而知。
而降噪耳机，通过前面提到的主动降噪技术能消除噪音，而不是掩盖噪音，和音量无关，不用调大音量听歌，自然对耳朵更为友好。
那，有时候开了降噪，反而觉得听到更多人说话又是怎么回事？这同样跟主动降噪耳机等工作原理有关。
人耳能听到的音频频率为 20Hz-20000Hz ，而市面上的主动降噪耳机的工作频率为 100Hz-1000Hz 。
因此，目前的主动降噪技术，在低频的部分表现较好，而在高频的部分需要被动降噪来补足。
低频噪音，恰恰是来自风噪、路噪、摩擦等，它们的音频相对是固定的，所以可以预设和发出反向声波来降噪。而人声属于中高频声音，且由于需要传递特定的信息，波形始终在变动，所以降噪耳机算法无法预测，自然也无法发出有效的反向声波。
生活中的许多语音谈话频率都在 1000Hz-4000Hz 之间，当降噪耳机把低频噪音消除后，你自然能更容易听到人声谈话了。而这些高频噪音，则需要被动降噪，也就是耳罩或者耳机硅胶套来隔绝。
所以，如果你觉得开启降噪后还是听到熊孩子在叫，可以试着在 App 里检测耳塞与耳道的贴合度，换一个更适配耳道的尺寸的耳塞。
好啦，今天的降噪耳机科普小课堂就到这里，最后再给大家提个醒：降噪耳机很好，但要合理地使用。
如果是在户外或是骑行、驾驶过程中，不建议使用降噪耳机，以免造成交通事故。
在不同的场合，也要选择不同的降噪强度，减少耳压造成的不适感。
长时间使用耳机，无论是否有降噪，都会对耳膜的听觉神经刺激较大，也会滋生耳道的细菌感染。如果耳朵本身有炎症，最好不要使用耳机。毕竟，听力和健康才是最重要的。
编辑：漂 白
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