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在生活中，您是否感受到很多讨厌的噪声？
戴着耳机，就可以免受噪声的干扰吗？为了在嘈杂的环境中还你清净，耳机都做了哪些特殊的降噪设计？
耳机的降噪设计，可以分为主动降噪与被动降噪。
被动降噪，就是用一些吸声材料把耳朵捂住，堵得严严实实，来降低噪声。
但是，常用的吸声材料在高频范围内效果比较优异，在低频范围内效果一般，被动降噪不尽如人意。
主动降噪的出现，则弥补了被动降噪的不足。
主动降噪，也称为ANC（Active Noise Cancellation）降噪，它的原理很简单，通过麦克风收集噪声信号传给DSP芯片进行数据运算，产生与噪声大小相等，相位相反的信号，两个信号重叠后，一抵消，噪声就没有了。
事实真的这么简单吗？
要知道耳机的不同组件都会影响频率响应和相位响应，麦克风收集到的声音曲线与耳朵听到的声音曲线是不一样的，如果直接对麦克风收集到的曲线进行反相，是不能满足降噪需求的，那么如何才能得到理想的ANC滤波曲线呢？
答案是模拟实验。
我们用同轴扬声器发出20Hz-22kHz的扫频声波作为噪声源，用人耳模拟器内部的麦克风来代替人耳。并测量到达人耳的声波。这样，我们测到耳机自身引起的噪声衰减，记为A1（f）。同时测量出到达麦克风的声波，记为A2（f）最后是耳机内部扬声器到人耳的声波。
20Hz至22 kHz的扫频信号由耳机内部的扬声器发出，供测试使用的人工头内的麦克风收集到该信号，记为函数A3(f)。
有了这三个测量值，我们就可以根据这个公式A_filter= A1(f)-( A2(f) + A3(f))来计算ANC滤波器的理想值，从而达到比较完美的降噪效果。
这样的降噪方式称为前馈式降噪。
而现实中，因为无法确定噪声的来源位置，加上每个人耳朵的差异，这些都会影响滤波曲线的最终值，比如这样、这样、这样（演示三种相位降噪不完全的曲线）都会造成降噪的不完全。
你可能会说，搞这么复杂，直接收集耳道里的噪声信号不就好了。
没错，反馈式降噪，就把麦克风放置于耳机靠近耳道的部位，收集耳道的噪声信号进行处理。
反馈式降噪不需要关心噪音来源的方向，但它更需要注意延时问题。因为反馈式降噪的麦克风在喇叭前面，即使没有信号处理的时间，也总是晚一个节拍。
我们知道100Hz的低频声音周期根据公式T=1/f换算后是0.01s,而5kHz的高频信号的周期是0.0002s.
如果处理过程有0.0001秒的延迟，则100Hz的反向低频信号就会延迟1/100个周期，这可能感觉不到什么;
而5kHz的反向高频信号则会延迟半个周期，正好和原信号叠加从而完美的变成了主动升噪！
所以噪声频率越低，波形变化越慢，降噪效果越好，而前馈式降噪因为麦克风在外面，只要 Ref mic收到环境噪声的时间 + 信号处理时间 < Error mic收到环境噪声的时间，那么是可以进行一个相对来说比较完美的降噪的。
双馈式降噪则集合了两者的优点，降噪效果好，但成本和技术门槛高。
那么，主动降噪的效果到底怎么样呢？我们拿降噪耳机来测试一下。
将可以发射全频段信号的信号发生器，接入音箱放大，成为噪声源。
采用专业的耳机测试仪收集噪声信号，通过电声测试仪分析信号。
将双馈式降噪耳机置于测试仪中，分别收集关闭主动降噪、只有前馈降噪、只有反馈降噪、前反馈降噪同时作用的四种状态的噪声信号，与原始噪声信号对比。
经过五轮测试，取平均值，可以得到这样的结果：
可以看到，被动降噪对1KHz以上的高频信号降噪效果显著，而主动降噪主要对1KHz以内的低频信号发挥作用前馈降噪对300Hz~1kHz之间的信号降噪有优势，而后馈降噪则对300Hz以内的低频信号降噪效果较好。
前馈降噪，主要降低环境中的中频信号而反馈降噪，因为在喇叭之后更靠近耳朵的位置，要保留更多听音乐时耳机喇叭发出来的人声信号，而不得不减少中频的降噪效果。
头戴耳机面积比较大，前馈双麦克风的降噪效果要明显优于单麦克风。入耳式耳机前馈麦克风的数量对降噪效果的影响比较小。
因为麦克风的位置及数量各有差异，不同厂家不同耳机的降噪效果也不尽相同。
在降低噪声的同时，都会对有用信号如音乐等造成一定的影响。
降噪是一把双刃剑，降噪效果好并不意味着音质更好。只有不断分析降噪模型并改进，才能获得降噪效果好音质又好的耳机。
据说，人如果修行有成，就可以只听到自己想听的声音，忽略其他声音，这是不是最理想的降噪呢？
