【观点】主动式降噪耳机是耳机未来的发展方向

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抱歉有一点标题档，我的意思并不是指耳机一定要有降噪功能，而是说，降噪耳机的一些技术手段能够提升耳机音质，具有发展潜力。

#1 主动式降噪耳机的基本原理
在主动降噪耳机诞生之前，降噪是靠封闭式的外壳把外界声音隔离开。但主动式降噪耳机完全颠覆了传统结构，在耳机内部设置了一个或多个麦克风，麦克风采集的声音（噪声）信号输入给处理装置，使得耳机单元可以发出与采集声音“相反”的声音去“抵消”这个噪声，从而获得降噪效果。

如果你懂得控制论，或者懂模拟电路，那么很容易就能明白主动降噪的结构的是一种负反馈结构。虽然负反馈在hili界被黑了很多年，但如果真的懂就明白负反馈的价值。而主动式降噪使得耳机这个设备具有了负反馈的能力，这是提升音质的绝对性因素。

如果没把明白如何就能提升音质，别急请接着看。

#2 主动式降噪耳机的秘密
如果你用过降噪耳机，会发现一个有趣的现象，打开和不打开降噪功能，耳机的音质是有很大不同的。差距有多大？就拿大法的xm3来说，打开降噪是个传统耳机千元左右的水平，关闭降噪，那就差不多是地摊水平了。
这是为什么？以前我也莫名其妙，后来才明白，这就是主动降噪的负反馈作用的效果。

如果我们不听音乐，单纯拿降噪耳机来降噪隔音，负反馈系统会使用“静音”作为参考点，让耳机内的麦克风接收的信号逼近于静音，这是不播放音乐的情况。
如果我们听音乐，负反馈系统则会使用音乐本身作为参考，让耳机内的麦克风接收的信号逼近于音乐，这是负反馈的作用。与此同时，耳机单元、声学结构不完美造成的失真，也在这个负反馈过程中得以纠正，这也是负反馈的效果。

懂得负反馈的人一听就懂，不懂也没关系，你只要知道，主动降噪耳机的这种负反馈结构能够大幅消除耳机的失真，这就够了。

所以我们可以大胆猜测，主动降噪耳机本身使用的单元就是很普通的地摊水准，但是利用负反馈结构把失真大幅降低后，音质得到巨大的提升。

#3 目前主动降噪负反馈的不足
读到这里你可能会问，既然这种技术这么厉害，为什么不用在高端耳机上？让现有的hifi耳机音质更上一层楼？
我大致分析了一下，可能有以下两个主要原因：

第一：声学负反馈结构的固有时间延迟使得负反馈功能只能作用于音频中的低频和中低频范围。和电路不同，声波的传播速度太慢了，从单元发声到麦克风接收这么短短几厘米的距离，对于低频还好，到了高频负反馈根本跟不上。再加上adc、信号处理等过程，时间延迟太长，使得负反馈的作用带宽很有限。

第二：在负反馈结构下，影响音质的主要部件从耳机单元变成了麦克风，而高品质的麦克风目前难以集成到耳机内（比如需要幻象供电，或者体积太大），制约了负反馈性能的提升。

#4 展望未来
目前hifi耳机市场仍然是在旧瓶装新酒，死气沉沉明日黄花；但蓝牙、降噪耳机则是一派欣欣向荣的景象。森海、哈曼、大法等传统hifi耳机厂商都在大力发展。虽然目前主动降噪技术仅仅应用在便携式耳机上，但我们可以期待伴随技术发展，凭借负反馈技术先天优势，降噪耳机在未来音质上能够达到甚至超越传统hifi耳机。

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foretime 发表于 2019-11-22 20:23
降噪耳机是以环境作参考而不是音乐

有的降噪耳机确实有这个功能，避免外出行走时听不到外界信息发生意外事故。但这并不是主要用途。

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仿真时光 发表于 2019-11-22 19:27
那需要把反馈麦克风插进耳道里才行吧。

人耳有耳廓调制效应，麦克风放耳道会使得声音完全失去调制效果，听上去反而不自然。
但如果从降噪效果来看，放耳道确实可以取得更好的降噪效果。苹果新出的蓝牙耳塞加入降噪功能，降噪效果优异，据说就是因为将麦克风设计到靠近耳道的地方。

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ztygod1206 发表于 2019-11-22 22:28
首先说一点，作为xm用户，xm2开机后的音质确实更好一些，但官方给过解释，xm系列的耳机都自带dac，你通电了 ...

你觉得一个便携耳机内小小空间塞下的dac+供电+驱动电路能比各种台式hifi设备更好吗？如果大法有这么厉害的黑科技，索六万还用什么AK4497和TDA6120，直接用降噪耳机的dac就得了。

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ztygod1206 发表于 2019-11-26 18:28
首先，我没有说蓝牙耳机内置DAC比台机好，我只是说在索尼主动降噪耳机里，通电后音质提升的原因是它用上 ...

看来你对技术并不了解，这也正常，大部分烧友都是这样。
既然发了这个帖，我就在这里继续科普一下，负反馈技术广泛应用在音频领域，就拿你说的dac和放大器举例，那些东西里面都有负反馈技术（比如dac里多阶delta-sigma调制负反馈，放大器各种电路的本级负反馈、整体的大环负反馈，供电系统无论开关电源还是线性稳压的负反馈等等）。
然而耳机等扬声器，这么多年来一直没有用上负反馈技术，直到主动降噪式耳机诞生。所以这是技术上具有开创意义的事。

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别装 发表于 2019-12-6 13:35
以前听过索尼的主动降噪耳机和耳塞，开主动降噪功能后，声音失真严重，跟HIFI基本不沾边，
不知现在技术是 ...

wh1000xm2/xm3试过吗

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saruyuti 发表于 2019-12-2 10:03
降噪只是屏蔽了低频的声音，高频的声音屏蔽不了.

no。主动降噪可以很好地消除低频和中低频（只要频率不是太低的低频），高频则是通过封闭式结构来屏蔽的。除非那种所谓的开放式降噪耳机。

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xyq403286 发表于 2019-12-6 16:21
真无线降噪，耳机里要塞下蓝牙模块、降噪模块（就是一种DSP）、麦克风、解码耳放模块、电池、体感模块这么 ...

真无线这三个字可以改成无线。苹果搞了个真无线出来后厂商们好像捡到宝了一样疯狂制造噱头，实际上和音质没有关系。

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saruyuti 发表于 2019-12-12 14:33
他的意思是在路上行走，汽车的声音会不会被屏蔽掉。有没有危险这种现象降噪耳机是做不到的，除非你带的是 ...

完全没声音以目前技术当然是做不到的，但是能够有效降低外界噪声。就个人的xm3实际体验来看，在音乐响起后可以完全忽略残余的噪音。
真正影响体验的，是另外一个问题，那是题外话这里就不说了。