耳機(jī)對于如今的普羅大眾來說，已經(jīng)成為了生活中的必需品，耳機(jī)作為一個私密音樂享受的小音響設(shè)備，成為了許多音樂用戶的Hi-Fi玩家熱議的產(chǎn)品。然而，耳機(jī)在發(fā)明之初，其實是一種生產(chǎn)力工具，它被廣泛用于軍事、錄音、監(jiān)聽等工作上面，它的最大功能就可以讓聆聽聲音的人，在聽音上與外界隔絕，而這個與外界聲音隔絕的功能，我們大可以稱它為降噪。

何為降噪（Noise Cancellation）？

降噪是一個很大的聲學(xué)課題，無論是大場館、小房間還是耳機(jī)，都存在著降噪的指標(biāo)問題，那么這些噪聲是什么東西呢？又如何進(jìn)行處理呢？我們可以把噪聲想象為我們不需要聽到的聲音，這些聲音有可能是外部的，也有可能是內(nèi)部的，例如我們在房間中聽音樂，除了房間內(nèi)部的反射噪聲以外，還有房間外的其它生活噪聲，所以我們就要進(jìn)行隔音或者吸音和擴(kuò)散等處理，進(jìn)行房間的降噪。而在耳機(jī)上面，我們所碰到的噪聲大部分，都是來自外界的聲音，例如身邊的人的談話聲，地鐵中的運(yùn)行聲，大街上嘈雜的聲音等等，耳機(jī)產(chǎn)品在使用的時候，可能很大程度地過濾掉這些聲音，讓我們更加集中地享受到耳機(jī)里發(fā)出的聲音。

但是聲音具有很強(qiáng)的穿透性，一般的耳機(jī)產(chǎn)品無論如何嚴(yán)密，都可能被聲音穿透，其次是我們的身體也能傳導(dǎo)聲音，通過身體所接受到的聲音例如低頻等等，都會傳導(dǎo)我們的耳朵之中。關(guān)于耳機(jī)的降噪的方式方法有很多，但是歸納來說，我們可以把這些方式方法分為“被動式降噪”和“主動式降噪”兩種。

傳統(tǒng)的被動式降噪技術(shù)

耳機(jī)的外形設(shè)計，本來就有一個降噪的功能，無論是入耳式耳機(jī)還是頭戴式耳機(jī)，它們都是針對我們的耳朵結(jié)構(gòu)來設(shè)計的，它可以很好地包裹著我們的耳朵肌肉，入耳式耳機(jī)則是在耳道內(nèi)形成聲音隔絕。通過不同的材料、貼合角度和佩戴方式，我們可以利用耳機(jī)對外界聲音進(jìn)行很好的隔絕，雖然不能做到100%的聲音阻隔，但是通過佩戴耳機(jī)，我們可以對某些聲音頻段實現(xiàn)99%的隔絕，只剩下一部分具有穿透力的聲音通過，如外界的聲音音量太大，耳機(jī)也只能起到減低音量的目的。

很多較為便宜的耳機(jī)，或者通過“堆料”實現(xiàn)高品質(zhì)聲音的耳機(jī)，都會選用被動式降噪技術(shù)，而這類產(chǎn)品的原理自然不必多說，通過增加海綿、橡膠等密閉材質(zhì)盡可能地將耳道和外界隔絕開來，從而起到降低噪聲目的。但值得注意的是，這種降噪方法能夠有效隔絕外界的高頻噪音，但低頻噪音的阻隔效果卻并不明顯。

對于經(jīng)常外出旅行的朋友來說，常常要忍受火車、飛機(jī)帶來的巨大噪音，以致不能很好的休息。而一般的耳機(jī)在嘈雜的環(huán)境下基本喪失了原來用來享受音樂的作用，在這個時候幾百元的耳機(jī)或許跟幾塊錢的地攤貨帶來的效果是差不多的，面對這些巨大噪聲，有時候簡單的降噪是解決不了的。

完全為降噪而生的耳機(jī)

與被動式降噪所不一樣的是，主動式降噪技術(shù)的出現(xiàn)，讓耳機(jī)的“功能”再度加強(qiáng)，這類耳機(jī)通過添加主動降噪的零件，讓外界的噪聲得以消除。最為人熟悉的處理方式，就是主動式降噪耳機(jī)在阻隔外界噪音的同時，自己卻發(fā)出另外一種噪聲，兩種噪聲相互中和，達(dá)到了降噪的目的。

主動降噪耳機(jī)為有源式消聲，其一般會在耳機(jī)線上加入一塊電池或者信號源供電，并結(jié)合降噪電路。通過電池的驅(qū)動，降噪電路使用內(nèi)置的麥克風(fēng)拾取環(huán)境中的低頻噪音，在運(yùn)算后設(shè)法發(fā)出與噪聲相位相反、振幅相同的聲波。正、反兩種聲波恰好相互抵消，低頻噪聲便神奇的消失了。只要簡單地在搜索引擎查一下，就能找到有很多網(wǎng)站解釋這些主動降噪耳機(jī)的工作原理。

不過，如果你不介意多看一些物理術(shù)語的話，維基百科解釋得更好一點。聲音是一種壓力波，是由壓縮部分和稀疏部分構(gòu)成。減噪揚(yáng)聲器會發(fā)射出與原聲波振幅相同，相位相反的聲波。這兩種波會發(fā)生干涉，疊加合成新的聲波，相互消除。這就是相位抵消。

現(xiàn)代主動控噪是通過模擬電路或數(shù)字信號處理來實現(xiàn)的。合適的算法能夠分析出背景中聽得見的和聽不見的噪音，然后再通過一種特定的算法產(chǎn)生信號，與原信號相位偏移或相反。這種相位反向的聲波放大到與原信號振幅成比例后相疊加，產(chǎn)生相消干涉。這樣就有效地減小了背景噪音。

降噪在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用

降噪揚(yáng)聲器可以與噪聲源放在一起，減輕噪音。這種情況下，它的音頻功率必須與噪聲源相同。或者，發(fā)射減噪信號的傳感器也可以安放在不希望出現(xiàn)噪聲的位置。這就需要一種低功率的消音裝置，但它能有效地為單一用戶減輕噪聲。減噪在其它位置上消除并不容易，因為三維的噪聲波前會與減噪信號發(fā)生干涉，噪聲會在某些地方減輕，而在其它地方增強(qiáng)。在狹小的封閉的環(huán)境里（比如臥車上的小包廂），整體噪聲可以利用多個揚(yáng)聲器、反饋式麥克風(fēng)以及密閉空間中的動態(tài)響應(yīng)測量，達(dá)到消除的效果。這個原理適用于一般的揚(yáng)聲器，也使用于耳機(jī)產(chǎn)品。

因此較好的降噪設(shè)計，就是聲音播放設(shè)備配置一個麥克風(fēng)，用來捕獲周圍的聲音，在分析之后進(jìn)行相應(yīng)的處理。例如蘋果的iPhone手機(jī)就有一個通話降噪功能，可以通過機(jī)身上的麥克風(fēng)捕獲周圍的環(huán)境聲音，通過處理后，讓通話的對方聽不到你所在的環(huán)境位置和噪聲，這個聲學(xué)處理手法，同樣適用于耳機(jī)產(chǎn)品。其它的降噪技術(shù)還出現(xiàn)在小轎車、飛機(jī)等交通工具上，研究的課題和實驗相當(dāng)多，我們在這里就不展開敘述了。

對付無處不在的低頻噪音

“早晚有一天，為了生存，人類將不得不與噪聲進(jìn)行斗爭，就像對付霍亂和瘟疫那樣?！?諾貝爾生理學(xué)獎獲得者羅伯特﹒科赫上世紀(jì)做出的這一預(yù)言，現(xiàn)在已經(jīng)悄悄變成現(xiàn)實。在人類防治噪音污染的實踐中，首先采用的是被動降噪(也稱物理降噪)。物理降噪的技術(shù)特點是利用材料的各種特性，對噪聲源采取隔離、減震、阻尼等方式減弱噪聲。優(yōu)點是可選材料眾多，造價相對便宜，對高頻噪音效果顯著；缺點是建筑體積巨大，大量占用有效空間，對低頻噪音的處理效果不佳。目前最主要應(yīng)用于噪聲源的處理，比如高架橋、鐵路沿線、鍋爐房、空調(diào)房、發(fā)動機(jī)等的噪音隔離。應(yīng)用于個人防護(hù)效果一般。

為了彌補(bǔ)物理降噪的缺陷，上世紀(jì)三十年代德國科學(xué)家根據(jù)聲音作為一種波的特性，提出了主動降噪原理。原理認(rèn)為可以通過發(fā)射反向聲波來對沖原聲波并使之減弱甚至消失的方式來消除噪音。此技術(shù)的特點是體積非常小巧，基本不占用有效空間，降噪效率非常高，特別是對于環(huán)境噪音中大量的、無處不在的低頻噪音（風(fēng)聲、噪雜喧鬧聲、飛機(jī)行駛噪音）效果特別好。原理雖然簡單，可是設(shè)計卻非常復(fù)雜，實現(xiàn)起來非常困難。在原理提出后相當(dāng)長的時間內(nèi)，沒有科學(xué)家能夠設(shè)計出實現(xiàn)方案。

Bose與主動降噪的故事

直到上世紀(jì)80年代末，才有BOSE的科學(xué)家第一次實踐了主動降噪技術(shù)。相對于物理降噪，主動降噪技術(shù)擁有無可比擬的優(yōu)越性，但是由于高昂的成本，并不能為大眾所接受，一直以來主要應(yīng)用于航空，軍事等特殊領(lǐng)域；本世紀(jì)初才開始應(yīng)用于耳端隔離噪音和聽音樂的民用耳機(jī)產(chǎn)品。不過由于第一代主動降噪技術(shù)應(yīng)用于民用產(chǎn)品存在兩大局限性：一是降噪幅度和寬度都有限，最大幅度只能達(dá)到約22dB，降噪寬度只能達(dá)到1000Hz，對于生活噪音中超過1000Hz以上的噪音沒有效果；二是降噪與音質(zhì)是對矛盾，有降噪就不能有好的音質(zhì)；再加上昂貴的價格，普通用戶較難接受。

80年代末至今，全球不少科學(xué)家仍在研究主動降噪技術(shù)，期望進(jìn)一步提高降噪能力，降低成本，提升音質(zhì)，可是至今沒有任何突破性進(jìn)展。甚至連BOSE的第一代技術(shù)都還沒有超越。噪音處理這個世界難題，一直期待著科學(xué)家更進(jìn)一步的研究。降噪耳機(jī)給我?guī)淼暮锰帲阂弧⒂行Ы档椭車胍?，使音樂更清晰；避免在噪音中增加音量傷害聽力。二、隔離噪音，避免噪音帶來聽力傷害（乘坐飛機(jī)地鐵時、喧鬧的街道）。

各種降噪耳機(jī)的差距能有多大？

雖然大家都打著降噪耳機(jī)的名號，但是實際上關(guān)于降噪的能力不同品牌還是存在著差距，而且這個差距可以很大。目前公認(rèn)消費級降噪耳機(jī)最好的是Bose的產(chǎn)品，其次是一些具有深厚聲學(xué)研發(fā)能力的品牌例如鐵三角等，最后的則是一些直接購買降噪方案使用的產(chǎn)品。無論耳機(jī)和入耳式耳機(jī)，BOSE的降噪能力和其它幾個品牌的差距可以說是都高到不知哪里去了，但最好的降噪性能未必意味著最適合你。如果你常帶著降噪耳機(jī)乘搭公共交通上下班，那么BOSE的部分耳機(jī)反而會有點麻煩——在開關(guān)門以及顛簸的時候，耳機(jī)很容易發(fā)出爆音，這一點在BOSE的QC20i以及索尼的MDR-1RNC的評測中都有出現(xiàn)過。

降噪耳機(jī)，頭戴和入耳式耳機(jī)選誰好？

目前頭戴的降噪耳機(jī)種類更多，可以有試聽的也更多。而就筆者使用的情況來看，總結(jié)了幾個選擇條件：如果你需要經(jīng)常搭乘長距離航班的話，那么高端的入耳式耳機(jī)型的降噪耳機(jī)例如BOSE的QC20，則是你的不二之選。因為戴著頭戴式耳機(jī)在狹窄的飛機(jī)倉位上睡覺，時間非常痛苦的試聽，而入耳式耳機(jī)式則會好很多，但是入耳式耳機(jī)并不太適用于日常通勤使用，因為大多數(shù)入耳式耳機(jī)線上會帶有一個碩大的電池盒，非常影響使用體驗。而如果你是短途的旅行較多的話，那么頭戴式其實也不差。如果你還是嫌有根線連著太煩的話，目前市面上也已經(jīng)有一些藍(lán)牙無線耳機(jī)是帶有降噪功能了，例如飛利浦的9850NC、汪峰的FIIL Wireless以及創(chuàng)新的Aurova Live！等等，這種產(chǎn)品也可以說是填補(bǔ)了目前競爭對手BOSE的產(chǎn)品線空缺。

總結(jié)：

有得必有失，過分的降噪效果，可能會讓使用者聽不到危險的警告從而帶來危險。所以大家在街上行走時，請不要使用降噪耳機(jī)，以保證自己的道路行走安全。由于主動降噪都需要電池供電，電池的壽命也影響著主動降噪的續(xù)航，長期打開也對聲音品質(zhì)有影響，因為降噪技術(shù)能抵消的噪聲有限，僅限于某些低頻段的穩(wěn)態(tài)噪聲。如地鐵、公交車等這些場景，但當(dāng)你進(jìn)入一個相對安靜的環(huán)境中，還在使用降噪功能，那么聲音的品質(zhì)的高保真程度必定會下降。