【技術解析】什麼是主動降噪 (ANC)？

無論是在旅途中、咖啡館還是在圖書館裡休閒，耳機都是享受音樂或聽有聲書的絕佳方式。入耳式或耳罩封閉式耳機最適合隔絕環境噪音。
但無論是在長途飛行中、辦公室裡還是其他地方，任何追求絕對寧靜的人都應選擇主動降噪（ANC）。這項技術能夠幾乎完全隔絕干擾性環境噪音。在本文中，我們將解釋其運作原理。

 

主動降噪 —— 它是什麼？

簡而言之，聲波是由空氣中分子的振動產生的。工程師會將噪音的音量和頻率以波形圖表的形式呈現。當聲波與一個精確複製但相位偏移 180 度的聲波疊加時，它們會相互抵消。打個比方，想象一個從兩側施加相同力度啓動的鐘擺 —— 它連一毫米都不會移動！
這種 “抗噪聲” 效應最早由德國物理學家保羅・呂格（Paul Lueg）於 1933 年獲得專利。在耳機領域，這項技術被稱為 “主動降噪（ANC）”，其原理是透過主動抑制環境噪音，使耳朵只能接收到所需的聲波（如音樂或語音）。當然，它也可用於創造絕對寧靜的環境，以幫助放鬆或集中注意力。

 

 

主動降噪是如何運作的？

主動降噪耳機內置的麥克風會持續錄制外部噪音。耳機內部的強大電子元件隨後實時生成相應的抗噪聲聲波。在這一過程中還需考慮耳機的結構和聲學特性，只有當所有環節完美協調時，不需要的噪音與其反向（反相）聲波才能相互抵消。

 

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你會享受到完美的寧靜或舒緩的音樂，而非轟鳴的飛機引擎、嗡嗡作響的空調或干擾性的交通噪音。但主動降噪耳機不僅是旅行者的絕佳伴侶，也是日常工作中的理想選擇：例如，使在開放式辦公室中集中注意力變得更加容易。

 

 

主動降噪耳機的音質是否與普通型號一樣出色？

儘管 “抗噪聲” 策略在原理上聽起來足夠簡單，但在耳機中實際實現這一技術極其複雜。噪音需要被內置麥克風完美捕捉，然後由電路在幾毫秒內完成分析，同時換能器必須以極高精度運行。此外，當通過耳機聆聽音樂時，聲波需要毫無失真且滿音量地傳遞到耳膜。

工程師需要綜合考慮以下多方面因素：

 

• - 耳機採用何種設計？貼耳式、耳罩式還是入耳式？
• - 麥克風將安裝在什麼位置？
• - 數字信號處理器的運算速度如何？
• - 電路需要多少功率支持？
• - 耳機具備哪些聲學特性？

 

微小細節可能產生重大影響。

早期的主動降噪耳機雖然能實現不錯的降噪效果，但其音質卻不盡如人意。不過，配備高性能驅動單體的現代耳機在音質表現上已完全不落下風。AVENTHO 300 藍牙耳罩式耳機採用了源自beyerdynamic監聽耳機的成熟高性能 STELLAR.45 發聲單體，可帶來無與倫比的聽覺體驗。

 

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主動降噪有哪些類型？

 

1. 前饋式主動降噪

在前饋式主動降噪中，麥克風被放置在耳罩外部。這意味著噪音能夠被提前拾取並抑制。然而，這類麥克風易受風聲干擾。
電路需要在其複雜的處理計算中納入耳機的隔音性能、佩戴方式及設計。複雜之處在於：這些因素會因個人情況（例如外耳幾何形狀的差異）以及耳機佩戴方式的不同而產生不同的交互作用。這一問題可通過實時調整的自適應算法解決（如beyerdynamic的 AVENTHO 300 耳機所採用的技術），儘管這需要額外的能量支持。

 

 

2. 反饋式主動降噪

在反饋式主動降噪配置中，麥克風位於耳罩內部。它們會拾取未被耳機隔音性能阻擋、且無法透過前饋式主動降噪抵消的殘留環境噪音。反饋技術的優勢在於，它對上述外耳幾何形狀或佩戴情況的個體差異具有較強的適應性。
術語 “反饋” 指的是耳機內的麥克風持續監測聲音並進行調整，以優化降噪效果。

 

 

3. 混合主動降噪

混合技術融合了兩者的優勢。在此配置中，麥克風同時集成於耳機外部和內部 (前饋麥克風與反饋麥克風) 。其優勢在於既能像前饋式設計一樣快速檢測噪音，又能透過反饋技術提供最佳支持。兩個麥克風將錄制的聲音發送至數字信號處理器，該處理器會分析信息並生成合適的抗噪聲聲波。隨後，抗噪聲聲波被回放以降低不需要的噪音。數字信號處理器必須以極快速度工作。舉個小例子：如果前饋麥克風距離驅動單元約 2 釐米，那麼包含麥克風、模數轉換器、數模轉換器和驅動單元在內的數字信號處理器僅有約 60 微秒的時間來回放反相聲波。
因此，我們採用最先進的處理器、頂級組件以及工程師的專業知識，以確保主動降噪與出色音質的最佳融合。

 

 

4. 通透模式 —— 反向主動降噪模式

與主動降噪（將外部噪音降至最低）不同，通透模式旨在有針對性地融入外部噪音及自身語音，使你甚至意識不到自己正戴著耳機。耳機本質上應實現聲學 "透明"。從原理上講，通透模式面臨與主動降噪相同的技術挑戰。換句話說，系統幾乎沒有時間來回放合適的信號。
通透模式具備幾項特殊功能。一旦環境聲音重新融入，佩戴者便能再次與周圍環境交流。此時產生的耳內效應可能會特別惱人 —— 一旦戴上封閉式耳機開始說話，你的聲音會顯得不自然且悶塞。我們的工程師在此特別採用反饋技術來減少耳內效應，同時輔以專注於自然再現外部聲音的前饋技術。因此，混合通透模式同樣融合了兩者的優勢。