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标题: 【观点】主动式降噪耳机是耳机未来的发展方向 [打印本页]

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-11-22 16:01
标题: 【观点】主动式降噪耳机是耳机未来的发展方向
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。

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

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-11-22 22:11

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。

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-11-22 22:14

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。

作者: 仿真时光 时间: 2019-11-22 22:27

2b青年爱发烧发表于 2019-11-22 22:14
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 ...

那是必须的呀，专业录音人头，还有测试耳机的顶级人工耳，麦都是在耳道深处嘛。
而且那个麦老贵老贵的啦。

作者: ztygod1206 时间: 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，dac工作，音质更好和dac有关，而不是什么负反馈。。。

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-11-22 22:48

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。

作者: aniurx 时间: 2019-11-22 22:50
好奇，你们戴主动降噪耳机，路上步行，危险不危险？有没有突然冒出车车却一无所知的情况发生？
舒尔的泡沫塞，拉耳朵塞紧紧的，走路上都超危险，你们主动降噪的，就不怕死么

作者: ztygod1206 时间: 2019-11-26 18:28

2b青年爱发烧发表于 2019-11-22 22:48
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 ...

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了dac，而不是什么负反馈，负反馈这玩意主要只能降低外界低频噪声，对音质不会产生任何影响。

你的论点如下
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。

如果按你的推测，以后耳机要什么放大器要什么dac？大奥什么的就是垃圾，来一个负反馈模块就能吊打它了。

作者: ztygod1206 时间: 2019-11-26 18:33
论坛也流行水经验么。。。。。。。。。这勾直的。。。

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-11-26 18:37

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。

作者: saruyuti 时间: 2019-12-2 10:03

aniurx 发表于 2019-11-22 22:50
好奇，你们戴主动降噪耳机，路上步行，危险不危险？有没有突然冒出车车却一无所知的情况发生？
舒尔的泡沫 ...

降噪只是屏蔽了低频的声音，高频的声音屏蔽不了.

作者: 别装 时间: 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，
不知现在技术是否有进步

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-12-6 15:58

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

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-12-6 16:00

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。

作者: xyq403286 时间: 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、体感模块这么多东西。。
功能上要想支持ldac、apx hd的蓝牙模块现在选择也不多，比如deva用的cs8675体积巨大根本塞不进耳塞里。
高性能的麦克风、解码耳放模块、DSP也是在体机和性能方面需要折衷考虑。
各方面追求极致结果疯狂吃电导致电池容量不够电池带来额外重量也要考虑。
而且既然引入了DSP，其实内部EQ一下耳机频响曲线都能整得不错，好多厂商已经在干了，这也是为什么高级台机音源直推却没有直推+开降噪好听的原因之一。
真无线降噪比有线耳机技术要求高得多得多，在满足蓝牙功能、轻量化、省电的前提接着才会考虑做音质，目前小厂很难做得过sony苹果这些大厂。
因为大厂可以自研满足要求小体积、低功率、功能整合的自有芯片啊，直到有一天市场上出现做得比较好的集成芯片市场才会有所改观。
耳机比耳塞可操作的空间大很多，技术难度会低一些，各种芯片整合一下用也不是不行，只要供电吃得消。

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-12-6 16:45

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。

作者: 专一の男人 时间: 2019-12-7 10:03
主动式这个应该有些底蕴的厂家才能做吧

作者: xyq403286 时间: 2019-12-7 20:43
wf 1000 xm3 拆解，只能说这种集成度。。。
https://www.cirmall.com/articles/396389/p1

作者: saruyuti 时间: 2019-12-12 14:33
本帖最后由 saruyuti 于 2019-12-12 14:37 编辑

2b青年爱发烧发表于 2019-12-6 16:00
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。 ...

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，除非你带的是隔音耳机（头戴式），主动的降噪耳机屏蔽的大部分都是低频的噪音杂音。减少你身边的噪音和杂音。
但如果你想要完全屏蔽掉那种高频的噪音。目前还没实现

当你在路上行走的时候汽车的喇叭声，开车时路上的一些声音还是能听得到，只是声音比较小而已。

作者: 2b青年爱发烧 时间: 2019-12-12 19:16

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。

作者: 会魔法的cast 时间: 2019-12-12 23:03
目前主动降噪的最大瓶颈其实是在拾音麦克风上。
音质倒是问题不大，新出的B&W PX7，开关主动降噪对声音的影响几乎没有，这点很厉害。

作者: 无心之过 时间: 2019-12-18 16:48
家里的老古董M505 就有主动降噪了搭配原装耳机其实听着也还可以

作者: saruyuti 时间: 2019-12-20 10:35

2b青年爱发烧发表于 2019-12-12 19:16
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 ...

是的.我没听过xm3…（试听的都是tws款式的anc）
前段时间在微软门店试听了他们的头戴降噪耳机，感觉效果还不错

作者: qwwqwwqshiyi 时间: 2021-1-13 09:06
我了解数字降噪方案多一些，不论是索尼雅马哈 BES 降噪之后不但会降低外界低频噪声还会降低耳机本身的低频。可以说在主动降噪情况，主动降噪了环境20dB就要用EQ补偿耳机低频15dB以上。

目前我看到的几个问题：
1 使用大量低阶EQ后，耳机本身相位会变得不自然影响声像定位。
2 目前耳机还没有自适应降噪功能，这导致在最大降噪深度时耳机震荡、遇到大声压时出现自激（类似于一个同等音量的延迟噪音）。
3 因为量产耳机通常会有极低频相位匹配的问题（20~50Hz相位角度偏差较大），这导致在极低频出现恼人的震荡或对噪音的增益（感觉很恼人但不是可闻的声音）。
4 另外就是不少降噪耳机使用了驻极体麦克风，因此在过安检时被X光照射会导致灵敏度降低。

综上来看音质上超越传统耳机不太可能，但是实用性肯定更好。

作者: poluozero 时间: 2021-1-13 09:18
一般来说，有主动降噪功能的耳机，基本都是打开降噪功能之后的音质听感会比不开的时候好。尤其是早起的主动降噪耳机，打开/关闭降噪功能的声音会明显不同。

作者: 神秘的鱼 时间: 2021-1-18 22:34

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 ...

的确是自带dac，应该说所有主动降噪耳机都是自带dac的，要不然没法实现主动降噪。
官方说的也没错，开电dac启动了。没说的是dac自带的均衡器和混响功能也启动了，这才是改变音质的关键。

作者: 神秘的鱼 时间: 2021-1-18 22:42
但是我觉得实现楼主构想的最大困难可能还是麦克风这块。

主动声音校准，在专业领域的音箱品牌里也有使用，比如真力的glm系统，也获得了音乐从业人士的认可，能让音箱在声学环境不理想的房间里打到标准的音质。
但是glm系统搭配的麦克风售价在千元以上，每一支麦克风都经过了出厂测量频响曲线，用了弥补矫正时候的误差，才获得了理想的效果。

而楼主的构想是在耳机上实现同样的效果，恐怕内置的迷你麦克风力有不逮。
京东售价一千多元的akg麦克风c3000，低频收音能力从50hz就开始剧烈衰减。
之前看b站云听音，up主也提到，他购买的数千元的人头麦，高频超过10khz就开始不准确。。。。

作者: 会魔法的cast 时间: 2021-1-19 12:52

神秘的鱼发表于 2021-1-18 22:42
但是我觉得实现楼主构想的最大困难可能还是麦克风这块。

主动声音校准，在专业领域的音箱品牌里也有使用 ...

所以现在主动降噪技术在拾音麦克风无法覆盖到的频段其实都是依靠算法去“算”出来的，所以我们现在讨论的哪副耳机降噪好、哪副不好，其实归根结底，比的是谁家的算法好。

作者: qwwqwwqshiyi 时间: 2021-1-19 15:03
其实降噪耳机声学要求有点特别，所以不开降噪（EQ）时候声音不好听。

1.首先降噪耳机为了被动降噪效果，耳机本身几乎封闭（不利于声场）
2.考虑低频相位不要波动过大，耳机低频通常很保守
3.反馈MIC会挡住高频，耳机高频也会差

所以降噪耳机本身的声音是没啥高频没啥低频（尤其是没动态）没啥声场。

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