什么是 ANC 以及降噪耳机如何工作?

降噪耳机耳塞是天赐之物。如果您曾经拥有过一副耳机,您就会知道它们能够创造宁静、无噪音的聆听体验,非常适合听音乐、阻挡通勤噪音,甚至工作时使用。如果您正在考虑投资一套,那么您将会大饱眼福。当然,并非所有降噪产品都是一样的,但其中许多设备都通过一些常见的音频技术进行了统一。许多耳机和耳塞使用的一项功能是主动降噪(ANC)。

说到降噪,您可以将 ANC 视为基础。但这种令人印象深刻的电路和声音处理到底是如何工作的呢?行话是什么意思?谁是大玩家?今天我们在这里为您提供 ANC 及其众多音频分支的速成课程。

什么是主动降噪?

一名男子在公共交通工具上佩戴索尼 WH-1000XM4 ANC 耳机。
索尼

如果您曾经在高中或大学上过物理概论课,您可能还记得涉及波浪的部分。由水、光或声音构成的波都有一些共同的固有属性。 ANC 技术利用了以下特性之一:如果您创建与第一个波完全相反的第二个波,则任何波都可以被有效地“取消”,这一过程称为相消干涉。

因此,如果你能创造出一套耳机,可以聆听外界的声音,并立即产生一组与它听到的声波完全相反的声波(又名抗噪音),那么,理论上,你就不会'根本听不到外部声音——它们在到达你的耳膜之前就已经被消除了。这正是 ANC 所做的。

Bose 是一家为飞行员开发第一款商用 ANC 耳机的公司,后来又为大众开发了第一款 ANC 耳机,它是这样描述的:

通过耳罩内部和外部的麦克风,Bose 降噪耳机能够连续感测、测量不需要的声音并将其发送到专有的数字信号处理芯片,该芯片计算出精确、相等且相反的信号,以在不到一分之一的时间内对变化的噪音做出反应。毫秒。结果是周围的噪音几乎消失了。

然而,并非所有 ANC 都是一样的,这意味着即使所有 ANC 耳机和耳塞都使用相同的原理,但品牌和型号之间仍然存在很大差异。

主动降噪与被动降噪

穿着 Bowers & Wilkins Px8 的男士。
西蒙·科恩/数字趋势

尽管 ANC 非常出色,但值得注意的是,它并不是处理噪音的唯一方法。被动噪音消除(有时称为被动噪音隔离)通过在耳膜和外部声音之间建立物理屏障,采用了一种明显低科技的方法来解决这个问题。

通常是通过在耳朵周围(如果是耳机)或耳道内(如果使用耳塞)形成紧密密封来实现。无论哪种方式,结果都是一样的:您不会听到无法首先到达耳膜的声音。当被动降噪做得很好时,它会非常有效,以至于您不需要其他任何东西。

还值得注意的是,尽管使用不同的方法,主动和被动噪声消除实际上是相互补充的。您可以被动阻挡的声音越多,ANC 技术就能更好地消除仍然通过的声音。

可以把它想象成油漆:如果您在墙壁上使用底漆,与直接涂漆相比,您可能需要更少的油漆才能获得所需的颜色和覆盖范围。

ANC 和 ANR 有什么区别?

除了更常见的 ANC 之外,您可能还见过术语“主动降噪”(ANR)。实际上,它们之间没有区别。每家公司都使用自己喜欢的标签,但其功能相同。

有趣的是,Bose 使用这两个术语,但在不同的情况下使用。当 Bose 制造自己的降噪耳机时,它称之为 ANC,因为 Bose 对这些耳机的性能负有 100% 的责任。但有时第三方公司会授权 Bose 的降噪技术来制造自己的 ANC 耳机。亚马逊在推出第一代 Echo Buds时就做到了这一点。当这种情况发生时,这些第三方会使用术语 ANR 来指代 Bose 的贡献,以此表明 Bose 并未参与耳机性能的各个方面。

ANC 耳机和耳塞如何工作?

正在听 Apple Airpods Max 的人。
苹果

所有ANC 耳机耳塞均使用麦克风来检测外部声音。然后,板载微处理器分析这些声音,并通过耳机的扬声器将所需的相反声波传送到您的耳朵。令人惊讶的是,无论您是否在播放音乐,都可以完成此操作。

一些 ANC 型号使用“前馈”麦克风。这些麦克风位于耳机的外部,能够清晰、快速地拾取外部声音。但前馈 ANC 系统不知道外部声音通过耳罩(或耳塞)的隔音屏障时会发生什么情况。这意味着它们产生的抗噪声可能与进入您耳朵的噪声并不完美匹配。

其他 ANC 系统使用“反馈”麦克风,该麦克风位于耳机的耳罩内。他们可以最准确地读取穿透耳机的外部声音,因此他们应该能够创建最准确的抗噪声效果。但这些系统并不像前馈麦克风那样擅长消除高频声音。他们还必须应对你正在听的任何音乐。区分您想听到的声音(您的音乐)和您想要取消的声音可能很棘手,并且反馈系统存在取消部分音乐的风险。

正如您所期望的,最好的 ANC 系统使用前馈和反馈模型的混合,并使用内部和外部麦克风来消除噪音。如果您看到一组耳机列出“混合 ANC”,则它使用了此方法。

自适应主动降噪

自适应 ANC 是耳机领域中相对较新的术语,根据耳机型号和所使用的技术,它可能有不同的含义。

例如, 高通的自适应主动降噪技术可帮助主动降噪电路实时响应进入耳机密封区域的外部声音量的变化。这是一种尝试弥补这样一个事实:耳朵和头部形状有数百种,因此任何一种型号都很难完美适合所有人。

戴着 Nuraloop 的 anc 耳机的女孩。
Nuraloop 耳机采用高通主动降噪技术。努拉洛普

即使您使用一副耳塞获得了很好的密封效果,当您走路、跑步甚至说话时,耳塞也会自然地在您的耳朵内移动,从而导致密封效果发生变化。高通的自适应 ANC 可以响应这些变化。

自适应 ANC 的另一种形式与 ANC 电路使用的算法有关。外部声音根据我们的环境不断变化。在室内,我们可能会遇到很多人说话,而在室外,我们可能会面临交通噪音,而在飞机上,主要是喷气式飞机发动机的白噪音。许多公司提供智能手机应用程序,让您根据周围环境选择适当的 ANC 模式,但自适应 ANC 系统会尝试分析这些变化的声音并自动切换模式,以便您始终拥有优化的降噪体验。

是什么让一套 ANC 耳机比另一套更好?

这是一个价值百万美元的问题。诚实的答案就是一切。 ANC 不仅仅是外部和内部麦克风与一些电路的结合。这是所使用的麦克风的数量、位置和类型。这是用于将组件连接在一起的电子设备的质量。这是降噪算法的复杂性,也是用于产生声音和抗噪声的驱动器的灵敏度。

由于 ANC 非常复杂,购买者需要留意制造商的声明,例如以分贝 (dB) 表示的消除噪音量。您可能会看到一套 ANC 耳机,声称可以消除 -35dB 的噪音。但是,这是什么意思?不需要的声音不仅仅以响度来衡量,它还由一系列频率组成。如果ANC系统将高频声音降低-35dB,但几乎无法降低低频声音,这是好是坏?如果您想屏蔽邻居孩子(或者您的孩子)玩耍时尖叫的声音,这可能会很有帮助。但由于我们大多数人都不想佩戴不同的耳机来阻挡不同的噪音,所以这可能不是正确的选择。

我们的建议(您不会感到惊讶)是阅读专业评论和基于买家的评论,以了解您选择的模型如何处理各种情况。

一套好的 ANC 耳机能给我带来什么?

公共交通上佩戴索尼 WH-1000XM4 ANC 耳机的男士
索尼

任何值得拥有的 ANC 耳机或耳塞都应该能够立即且非常明显地减少外部噪音。大多数 ANC 耳机还具有透明模式,该模式旨在让大量噪音进入(这样您就可以保持对危险的认识或无需取下耳机即可进行对话)。在理想的世界中,透明模式让您感觉就像根本没有戴耳机一样。

当您关闭透明度和 ANC 时,事情会变得安静得多,但您仍然会相当清楚外界的声音。打开 ANC 应该会大大减少剩余的声音。在某些情况下,ANC 可以使声音(如风扇的嗡嗡声)完全消失,给您带来近乎完美的平静和安静的感觉。

ANC 耳机不良有哪些迹象?

第一个也是最明显的迹象是,打开 ANC 功能几乎不会减弱您在打开它之前听到的声音。这似乎是显而易见的,但我们已经尝试了一些模型,在这些模型中几乎不可能判断 ANC 何时投入使用。

另一个问题是 ANC 可能会开始影响音乐质量。请记住,产生音乐的扬声器也会产生抗噪声功能,消除不需要的声音。如果 ANC 系统过于激进、调整不当或可能存在许多其他弱点,您可能会发现打开 ANC 时音乐听起来明显更差。

最后,设计不良的 ANC 电路实际上会引入新的噪声,即使它试图消除不需要的噪声。这通常表现为嘶嘶声,当您没有收听任何内容时,您可以听到这种声音。播放音乐可以掩盖这种嘶嘶声,但如果您想使用耳机代替耳塞,那么这种嘶嘶声肯定会让您发疯。

环境噪音消除 (ENC) 怎么样?

阅读产品说明时,请特别注意环境噪音消除 (ENC)、清晰语音通话 (CvC) 或噪音消除(不含“主动”)等术语。这些都是关于麦克风电路执行的降噪功能,以减少当您与某人通话或使用耳机录制声音时背景声音的影响。

如果您打算使用耳机或耳塞进行语音通话,那么这绝对是您想要的耳机或耳塞中的功能,但这并不是主动降噪的不同形式,并且它不会对噪音量产生任何影响。您在听音乐或佩戴耳机时听到的声音。


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