原问题 | 对于高铁上嚎叫的小孩，我的上嚎甚残降噪耳机为甚么屁用不？
作者 | 糕级冻雾
编纂 | 沈知涵 、黑jio妹妹
封面图源头 | 自己拍的叫的机
我正坐在返程的高铁上 ，嗷嗷叫的小孩小孩子让我生无可恋……幸好 ，我有科技的噪耳实力傍身 ，把降噪耳机塞进耳朵 ，缺没掀开降噪方式 。对于的降
瞬间 ，高铁高铁的上嚎甚残轰鸣声消逝了 ，旅客们的叫的机交谈也被莫文蔚柔柔的歌声盖住 ，天下终于清静了 。小孩
“这天下有那末多人 ，噪耳人群里 ，缺没敞着……”
“啊—————— ！对于的降 ！”小孩的尖啼声刺破了歌声 。
这天下有那末多人，为甚么降噪耳机惟独对于幼儿的尖啼声封锁了一扇门 ？降噪耳机在“阻止”外部声音时 ，还会差距看待吗 ？
01
错的是降噪耳机
借多少个降噪耳机 ，让咱们来试一试 。
我用 Apple Watch“噪音”功能 ，测试交通噪音在 65-67 之间，持久的鸣笛将分贝拉到 70 以上 。Bose QuietControl 30（入耳式）降噪级别开到最大后 ，清晰过滤掉建议机声音 ，留下更多车轮以及地表之间尖 、涩的磨擦声 。
先要搞清晰降噪耳机的道理 。中间是“自动降噪”（ANC ，Active noise Cancellation）技术 。经由耳机上装备的话筒 ，群集外界声音 ，再经由降噪芯片天生与之波形相同 、相位相差 180 度（也便是相同）的反向声波 ，两波相消 ，实现降噪目的 。
自动降噪道理丨图片源头物理书
下场来了 。低频声波周期长 ，波形相对于规整；高频声波频率快 ，声波短 ，变更欠好预料 。自动降噪技术对于高频噪音很难快捷识别 ，并天生精确相差 180 度的自动信号去对于消它 。对于低频噪音的屏障下场更好 ，声音越高频 ，对于其屏障下场越差 。
人耳能听到的频率介于 20Hz-20000Hz 之间 。其中 ，30－150Hz 为低频段 ，150－500Hz 为中低频段 ，500－5KHz 为中高频段 ，5K-16KHz 高频段 ，5K-20KHz 极高频段 。
人声的频率规模是 100Hz 到 8000Hz ，绝大部份处于中高频声音 。特意是小孩子扯着嗓子的尖叫 。
这一技术已经睁开了半个世纪 。20 世纪 50 年月 ，就有博士递交对于自动降噪的专利 。70 、80 年月，Bose 以及森海塞尔都在钻研给飞翔员制作特意的降噪耳机 。飞机情景中的声音纪律，风扇 、熄灭室 、涡轮、喷流噪声这多少类 ，都属于低频 、中低频噪音 。以是这是为甚么 ，自动降噪耳机先从这一规模运用起来 。
凭证测评社区 Woodenear 对于 AirPods Pro 2 的降噪能耐测试，当 ANC 掀开 ，在中低频段至多可能降掉近 45dB。随着声音频率越高 ，降噪能耐清晰削弱 。纵然明天主流的降噪耳机 ，在中低频 ，以及高频的展现差距依然清晰 。以是高铁行驶发生的噪声 ，能被降噪耳机还不错地“屏障” ，孩子的啼声在降噪耳机里反而被“凸显”进去。
绿线为降噪开启时 ，蓝线为降噪封锁时丨图片源头 Woodenear
好了 ，我知道了 ，再碰着“熊孩子”，我还不如捂耳朵 。
02
自动降噪用“反弹” ，自动降噪靠“捂”
“捂耳朵”着实是一种自动降噪（Passive Noise Canceling ，PNC）方式，便是物理上把人耳以及外部噪音阻止开。说白了 ，降噪耳机没开自动降噪时 ，就起到自动降噪的熏染 。
自动降噪的下场 ，更像是“蒙了一层”的部份降噪，汽车行驶 ，临街音乐都有确定水平果真降 ，但听患上依然清晰 。远方传来的音乐声 ，由于耳朵一被“罩” ，简直被阻止没了 。
自动降噪下场很大水平上取决于产物形态 。
包耳式头戴耳机 ，是经由“包裹”耳朵的方式阻止噪音 ，入耳式则是经由硅胶 、海绵等材质制作的耳套填充耳道 。平头塞就不如入耳式降噪力强 。业余的 PNC 隔音耳机，可能把中高频率的噪音凭证差距频段，拦阻约 10-40 dB 。
尽管也与噪音频段无关 。
低频以及高频噪音的一个差距在于 ，它们是否会随着转达而衰减 。高频声音穿透力差 ，距离一远 ，碰着拦阻物就会清晰衰减 。以是物理上的“阻止”就颇实用 。低频声音转达距离远 ，穿透力强 。自动降噪的方式更好来“对于消”。
以是 ，面临小孩的尖叫 ，简直捂耳朵彷佛更实用一些 。
从前戴着传统的平头塞耳机（不自动降噪功能） ，坐地铁，恨不患上把音量调满格 。这样临时听力会受损 。
临时处于高分贝情景对于人体伤害丨图片源头中华提防医学会
据迷信钻研 ，听觉细胞受损的一个阈值是 ：不断 8 小时打仗 85 分贝 。因此近些年 ，自动降噪技术有取代之势 。
03
降噪耳机，话筒+芯片+算法
假如你也是降噪耳机的“重度用户” ，概况记患上早多少年的降噪耳机照应慢 、有底噪 、抗风噪能耐差 、戴上瞬间尚有强烈负压等不适体验 。
话筒的“朝向”影响很大 。前馈式外部妄想相对于重大 ，将收音话筒放在耳机外侧 ，侦测周围的声音情景 。再将信号传给处置器处置 ，扬声器收回反向声波 ，“中以及”噪音 。
反映式是将话筒放到耳机内侧 ，扬声器临近，愈加挨近人耳所能听到的声音。短处是 ，同时将与噪音相似的音乐声音看成噪音处置。
当两种单馈式降噪方式都有缺陷 ，混合式就将耳机外部以及扬声器临近都部署话筒 。这也是如今大厂旗舰延接管的方式 。好比索尼 WH-1000XM5 ，（单侧）搭载了 4 颗话筒 。外部的 3 颗话筒将情景噪音，先处置 ，对于消噪音。1 颗内反映话筒检测耳道临近的残余噪音 ，再妨碍一次降噪 。
受限于可衣着配置装备部署的形态体积限度 。类比智能手机发力“合计摄影” ，降噪耳机也在提升芯片算力 ，以及软件算法 ，在外部空间有限的条件下 ，实现降噪能耐以及音质的迭代 。国内就有厂商会预设差距降噪方式 ，凭证情景来自动切换 。研制算法能凭证风噪检测服从 ，调控 ANC 操作器参数 ，优化风噪声激进 。
AirPods Pro2 在内外各配置装备部署了一颗收音话筒 。由于 H2 的芯片能耐 ，AirPods Pro2 的降噪深度比第一代逾越一倍 ，但“压耳感”并无使人不适 。H2 芯片以及优化之后的声学算法给了一个适宜的降噪情景 ，抵达降噪深度与舒适性的失调。
但在“暴力级”分贝之后 ，这都没用。
烟花丨图片源头作者
凭证美国语言以及听力协会（ASHA）对于同样艰深生涯中罕有声源的音量水平，一米内的烟花爆竹声音强度可达 150 分贝 。
我过年时已经在大巷子里 ，偶遇一家人放红挂鞭炮 。隔了差未多少 5 米 ，经由 AirPods Pro 2 的降噪后 ，Apple Watch 检测依然高达 81 分贝 ，属于“需要即将逃离现场”的噪音水平 。
红挂鞭炮的频段合成丨图片@ Ji妹妹y Ng HK Chinese New Year 2012 - Day 2 - firecrackers
“红挂鞭炮”声音会集在 500 Hz - 7500 Hz（属于中高频）之间密集晃动 。
04
有“硬伤”
为甚么芯片的处置能耐在提升 ，仍是处置不了“高频 bug” ？
Woodenear 测试了 AirPods Pro2 的通透方式（又称透传方式） ，通透方式的道理即是经话筒收集外部声音后 ，在耳机内回放 ，能侧面看出降噪耳机话筒的收集能耐 。
咱们看到在中低频段 ，透传方式后的声压（声波经由媒质时 ，由振动所发生的压强修正量）简直无变更。而在 2KHz 开始泛起发抖 ，到 5KHz 猛烈发抖 。证实无奈很好地采会集高频段 。
AirPods Pro2 透传方式合成丨图片源头Woodenear
也便是说 ，纵然 AirPods Pro2 所搭载的 H2 芯片，每一秒可妨碍 48000 次噪音处置 。纵然芯片威力够了 ，但“硬伤”出如今话筒上 ，在收集高频段就失真了 。
搜罗 AirPods Pro 在内 ，良多中高端降噪耳机都市运用 MEMS 话筒 。由于可衣着配置装备部署的运用需要驱动 ，MEMS 话筒封装尺寸越来越小 ，但过小的封装尺寸将带来功能及坚贞性的着落。一家 MEMS 话筒提供商（英飞凌 XENSIV™ MEMS）提供的数据 ，这种话筒在低频照应颇为平展 ，但到高频浮动清晰回升 。
低频照应颇为平展 ，但到高频浮动清晰回升丨图片源头英飞凌
就算运用装备 1/2 英寸（振膜面积）话筒的家养耳 ，精度以及锐敏度仍是有限 。LEC（国内电工协会）对于家养耳的声阻抗特色也只尺度到了 100Hz- 10000Hz。比照之下 ，AirPods 的长宽高 3*2*0.98 毫米，体积缺少米粒巨细 。
假如你在放烟花的现场，降噪耳机也只能帮你过滤掉大批“轰隆”声，对于“咻～咻～”以及“爽性的噼里啪啦”的尖刺噪声于事无补 。尽管 ，对于二踢脚这种“级别”的炮仗 ，纵然声音会集在中低频，带上降噪耳机 ，仍是“肝颤儿” 。
至于在高铁上……把小孩打一顿确定是不推选的 ，假如有条件的话 ，我下次确定抉择静音车箱 ！
参考文献
[1] https://techteller.com/sci/anc/
[2]https://www.headphonesty.com/2022/11/active-noise-cancellation/
[3]https://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh?docid=a0000157-199412-29-6-452-456-a
[4]http://www.gov.cn/govweb/fwxx/kp/2013-08/20/content_2470212.htm
[5]https://picture.iczhiku.com/weixin/message1593447396323.html
[6]https://www.woodenears.com/article/b8246101-be09-44f3-ab33-f46300b10f94
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