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在生活中，您是否感受到很多討厭的雜訊？
戴著耳機，就可以免受雜訊的幹擾嗎？為了在嘈雜的環境中還你清凈，耳機都做了哪些特殊的降噪設計？
耳機的降噪設計，可以分為主動降噪與被動降噪。
被動降噪，就是用一些吸聲材料把耳朵捂住，堵得嚴嚴實實，來降低雜訊。
但是，常用的吸聲材料在高頻範圍內效果比較優異，在低頻範圍內效果一般，被動降噪不盡如人意。
主動降噪的出現，則彌補了被動降噪的不足。
主動降噪，也稱為ANC（Active Noise Cancellation）降噪，它的原理很簡單，透過麥克風收集雜訊訊號傳給DSP芯片進行數據運算，產生與雜訊大小相等，相位相反的訊號，兩個訊號重疊後，一抵消，雜訊就沒有了。
事實真的這麽簡單嗎？
要知道耳機的不同元件都會影響頻率響應和相位響應，麥克風收集到的聲音曲線與耳朵聽到的聲音曲線是不一樣的，如果直接對麥克風收集到的曲線進行反相，是不能滿足降噪需求的，那麽如何才能得到理想的ANC濾波曲線呢？
答案是模擬實驗。
我們用同軸喇叭發出20Hz-22kHz的掃頻聲波作為雜訊源，用人耳模擬器內部的麥克風來代替人耳。並測量到達人耳的聲波。這樣，我們測到耳機自身引起的雜訊衰減，記為A1（f）。同時測量出到達麥克風的聲波，記為A2（f）最後是耳機內部喇叭到人耳的聲波。
20Hz至22 kHz的掃頻訊號由耳機內部的喇叭發出，供測試使用的人工頭內的麥克風收集到該訊號，記為函數A3(f)。
有了這三個測量值，我們就可以根據這個公式A_filter= A1(f)-( A2(f) + A3(f))來計算ANC濾波器的理想值，從而達到比較完美的降噪效果。
這樣的降噪方式稱為前饋式降噪。
而現實中，因為無法確定雜訊的來源位置，加上每個人耳朵的差異，這些都會影響濾波曲線的最終值，比如這樣、這樣、這樣（演示三種相位降噪不完全的曲線）都會造成降噪的不完全。
你可能會說，搞這麽復雜，直接收集耳道裏的雜訊訊號不就好了。
沒錯，反饋式降噪，就把麥克風放置於耳機靠近耳道的部位，收集耳道的雜訊訊號進行處理。
反饋式降噪不需要關心噪音來源的方向，但它更需要註意延時問題。因為反饋式降噪的麥克風在喇叭前面，即使沒有訊號處理的時間，也總是晚一個節拍。
我們知道100Hz的低頻聲音周期根據公式T=1/f換算後是0.01s,而5kHz的高頻訊號的周期是0.0002s.
如果處理過程有0.0001秒的延遲，則100Hz的反向低頻訊號就會延遲1/100個周期，這可能感覺不到什麽;
而5kHz的反向高頻訊號則會延遲半個周期，正好和原訊號疊加從而完美的變成了主動升噪！
所以雜訊頻率越低，波形變化越慢，降噪效果越好，而前饋式降噪因為麥克風在外面，只要 Ref mic收到環境雜訊的時間 + 訊號處理時間 < Error mic收到環境雜訊的時間，那麽是可以進行一個相對來說比較完美的降噪的。
雙饋式降噪則集合了兩者的優點，降噪效果好，但成本和技術門檻高。
那麽，主動降噪的效果到底怎麽樣呢？我們拿降噪耳機來測試一下。
將可以發射全頻段訊號的訊號發生器，接入音箱放大，成為雜訊源。
采用專業的耳機測試儀收集雜訊訊號，透過電聲測試儀分析訊號。
將雙饋式降噪耳機置於測試儀中，分別收集關閉主動降噪、只有前饋降噪、只有反饋降噪、前反饋降噪同時作用的四種狀態的雜訊訊號，與原始雜訊訊號對比。
經過五輪測試，取平均值，可以得到這樣的結果：
可以看到，被動降噪對1KHz以上的高頻訊號降噪效果顯著，而主動降噪主要對1KHz以內的低頻訊號發揮作用前饋降噪對300Hz~1kHz之間的訊號降噪有優勢，而後饋降噪則對300Hz以內的低頻訊號降噪效果較好。
前饋降噪，主要降低環境中的中頻訊號而反饋降噪，因為在喇叭之後更靠近耳朵的位置，要保留更多聽音樂時耳機喇叭發出來的人聲訊號，而不得不減少中頻的降噪效果。
頭戴耳機面積比較大，前饋雙麥克風的降噪效果要明顯優於單麥克風。入耳式耳機前饋麥克風的數量對降噪效果的影響比較小。
因為麥克風的位置及數量各有差異，不同廠家不同耳機的降噪效果也不盡相同。
在降低雜訊的同時，都會對有用訊號如音樂等造成一定的影響。
降噪是一把雙刃劍，降噪效果好並不意味著音質更好。只有不斷分析降噪模型並改進，才能獲得降噪效果好音質又好的耳機。
據說，人如果修行有成，就可以只聽到自己想聽的聲音，忽略其他聲音，這是不是最理想的降噪呢？
