来由： 威廉·哈里斯

　　降噪耳机在嘈杂的地方非常有用 玛丽亚·乔沃维奇/盖蒂图片社

　　一个人的噪音是另一个人的音乐，但无论你的口味如何， 环境噪音 是敌人。幸运的是，有一款音频设备专门设计用于最大限度地提高您的聆听体验，在不牺牲音乐音质的情况下将环境噪音拒之门外。那件设备就是耳机，在本文中，我们将看看耳机，尤其是 降噪耳机工作。

　　在1978年飞往欧洲的航班上，Bose公司的创始人Amar Bose戴上了一副航空公司提供的耳机，却发现喷气发动机的轰鸣声使他无法享受音频。他开始在飞机上进行计算，看看是否有可能将耳机本身用作降噪剂。 玻 色 十年后推出了第一款降噪耳机。

　　为了理解耳机，你必须首先了解声波。你可以退房 扬声器如何工作 有关一些信息，但我们也将在此处提供简要介绍。

　　当大多数人想到波浪时，他们会想到水波，就像你在海洋或湖泊中看到的那样。一个 浅水波 是一个例子 横波，这会导致垂直于前进波方向的介质受到干扰。您可以在下图中看到这种关系。该图还显示了波浪的形成方式 波峰 和 槽.任意两个波峰(或任何两个波谷)之间的距离为 波长，而波峰的高度(或波谷的深度)是 波幅. 频率 指每秒通过固定点的波峰或波谷数。

　　声波具有许多与水波相同的特征，但它们是 纵波，由介质中的机械振动产生，产生一系列 压缩 和 稀疏派系 在媒介中。当你采摘一个 吉他 例如，字符串开始振动。振动弦首先推动空气分子(介质)，然后拉开。这导致一个所有空气分子被压在一起的区域，而在它旁边，一个空气分子分散得很远的区域。当这些压缩和稀疏层从一个点移动到另一个点时，它们形成一个纵波，介质中的扰动平行于波本身的方向移动。

　　纵波与横波具有相同的基本特征。压缩对应于波峰，稀疏对应于波谷。因此，两次压缩之间的距离是波长，而介质压缩的量是振幅。频率是指每秒通过固定点的按压次数。

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　　对于声波， 波幅 确定 强度，或声音的响度。频率决定 投，频率越高产生音高音符，低频产生低音符。大脑能够解释声音的这些特征，但在此之前，声波必须由感觉器官检测到。当然，这是耳朵的工作。要了解有关耳朵如何检测和解释声音的更多信息，请查看 听力如何运作.

　　接下来，我们将看看耳机如何利用这些相同的原理来帮助人们听到音乐、磁带上的书籍或其他录制的材料。

　　静电和动态传感器

　　要听到唱片上录制的内容，磁带， 光盘, 影碟 或 MP3播放器，存储在介质上的数据必须转换为声波。这需要将存储的信息转换为电信号，然后必须通过 传感器 将横向电波转换为耳朵可以解释的纵向声波。扬声器在音频系统中扮演着换能器的角色。但是，它们可以远离听众的耳朵。

　　耳机是专门为解决这个问题而开发的。耳机本质上是通过戴在头上的带子或电线固定在耳朵上的扬声器。它们按传感器技术的使用类型和结构进行分类。让我们先来看看静电耳机。

　　静电耳机

　　静电耳机利用了大多数人都知道的现象 静态的 电力.当一个物体带电时，它要么获得电子，要么失去电子。获得电子的物体带负电;失去电子的物体带正电。具有相似电荷的物体会经历排斥力，而带相反电荷的物体会经历吸引力。这些力被称为 静电力.

　　为了在静电耳机中产生这些力，薄 隔膜 -- 由纸、塑料或金属制成的柔性板 -- 悬挂在两个金属网格之间或 电极.应用音频信号时，会沿网格创建不同的景点。这会将膜片的一部分推向一个网格，并将部分拉向相对的网格。振膜中产生的振动会产生最终被耳朵检测到的声波。

　　动圈耳机

　　电动力学(或 动态，简称)耳机由三个功能部件组成——音圈、永磁体和锥形振膜。锥体的窄端连接到音圈上，实际上产生声波。它通过响应振动音圈而快速振动来实现这一点，就像耳朵的三块骨头响应鼓膜的运动而振动一样。

　　音圈的振动是由磁性的两个基本特性实现的：

　　相同的磁极相互排斥，而相反的磁极吸引

　　流过线圈的电流产生磁场，电流流动的方向决定了磁场的极性

　　当音圈放置在永磁体不变的磁场中时，可以实现这两个特性。切换泵入线圈的电信号会导致北极和南极非常快速地来回切换。当音圈磁场的北极和南极切换时，它们在与永磁体相互作用时被吸引然后被排斥。因为永磁体是固定的，而音圈不是固定的，所以音圈会振动并将这些振动传递到振膜。

　　我们将在下一节中介绍一些常见的动态耳机样式。

　　音乐与噪音

　　正如本文的引言所暗示的那样，区分音乐和噪音可能是一个主观问题。但科学家做出了明确的区分。 音乐 是具有可再现、独特波形的声音。 噪声 指随机和不可预测的波形。白噪声是最复杂的噪声类型，因为它包含许多不同的频率，所有频率都具有相同的强度。

　　耳机样式

　　超耳式耳机

　　照片由 亚马逊河动圈耳机是最常见的耳机类型，所以让我们仔细看看三种基本的听筒设计。

　　超耳式耳机，也称为贴耳式、开放式或开放式耳机，轻轻地戴在耳上或耳上。耳罩通常采用柔软的衬垫并可自由旋转，以增强贴合度并减少压力点。由于贴耳式耳机位于耳朵上，因此会将声音泄漏到外部环境中并允许环境噪音进入。

　　包耳式耳机

　　照片由 亚马逊河

　　包耳式耳机，也称为耳罩式或封闭式耳机，完全封闭听众的耳朵。因为它们形成气密密封，所以它们可以阻挡外部噪音而不会将声音泄漏到外部。这改善了音质，但包耳式耳机往往更重，更不舒适。

　　入耳式耳机 有两种款式：耳塞式和运河式耳机。耳塞戴在耳口处，而运河耳机则安装在耳道本身，形成气密密封。入耳式耳机的音质往往非常好，尽管这取决于它们在听众耳朵中的贴合程度。出于这个原因，像耳塞一样紧密贴合耳朵的运河耳机通常是音乐家或其他想要卓越音质的人的首选。

　　入耳式、运河式耳机经常被音乐家和其他渴望卓越音质的人使用。

　　照片由 亚马逊河

　　降噪耳机

　　Bose 是第一家推出降噪耳机的公司。

　　照片由消费品提供不幸的是，对于音乐爱好者来说，许多类型的环境声音会干扰甚至阻挡通过耳机发出的声音。如果您曾经尝试过在飞机上收听CD或MP3播放器，那么您就很清楚这个问题：发动机的轰鸣声使得很难听到通过扬声器传输的内容 - 即使这些扬声器位于您的耳朵中或耳朵上。幸运的是，降噪耳机可以提供更愉快的聆听体验。

　　降噪耳机有 积极 或 被动类型.从技术上讲，任何类型的耳机都可以提供一些被动降噪。这是因为耳机本身的材料阻挡了一些声波，尤其是更高频率的声波。然而，最好的无源降噪耳机是专门设计的环耳式耳机，以最大限度地提高噪音过滤性能。这意味着它们挤满了高密度泡沫或其他吸音材料层，这使得它们比普通耳机更重。所有这些额外重量的权衡是噪音降低约 15 到 20 分贝 (dB)。但考虑到喷气发动机在飞机机舱内产生 75 至 80 dB 的噪音，被动模型有一些严重的局限性。这就是主动降噪耳机的用武之地。

　　积极 降噪耳机可以做无源耳机可以做的一切 - 它们的结构本身创造了阻挡高频声波的屏障。它们还通过主动 擦 除 低频声波。降噪耳机如何做到这一点?它们实际上创造了自己的声波，在各个方面都模仿传入的噪音，除了一个方面：耳机的声波与侵入波有180度的异相。

　　如果你看下面的插图，你可以看到它是如何工作的。请注意，两个波 - 一个来自降噪耳机，另一个与环境噪声相关 - 具有相同的振幅和频率，但它们的波峰和波谷(压缩和稀疏)的排列方式使得一个波的波峰(压缩)与另一个波的波谷(稀薄)对齐，反之亦然。从本质上讲，两个波相互抵消，这种现象被称为 破坏性干扰.结果：听众可以专注于他想听的声音。

　　当然，要达到这种效果，需要几个组件：

　　麦克风 - 放置在耳罩内的麦克风“聆听”无法被动阻挡的外部声音。

　　降噪电路 - 电子设备也放置在耳罩中，感应来自麦克风的输入并生成噪声的“指纹”，注意入射波的频率和幅度。然后，它们创建一个与噪声相关的波相差180度的新波。

　　议长 - 降噪电路产生的“抗音”与正常音频一起馈入耳机的扬声器;抗声音通过破坏性干扰消除噪音，但不会影响正常音频中所需的声波。

　　电池 - 术语“主动”是指必须向系统添加能量以产生降噪效果的事实。这种能量的来源是可充电电池。

　　使用这些组件，降噪耳机能够额外降低 20 分贝的噪音。这意味着大约70%的环境噪音被有效阻挡，使降噪耳机成为航空公司和火车旅行，开放式办公环境或任何其他具有高背景噪音的位置的理想选择。

　　虽然降噪耳机可以很好地区分佩戴者想要听到的音频和他或她想要屏蔽的背景噪音，但有些人说它们会通过消音来损害音质。用户还可以体验到气压的变化，尽管内置在耳罩中的端口旨在排出被困在扬声器后面的空气。

　　尽管有这些权衡，许多人永远不会回到普通的音频耳机。这是因为降噪耳机的作用不仅仅是降低噪音。它们还有助于缓解旅行时的疲劳，这可能是由于长时间暴露在低频噪音中造成的。如果您不想收听其他音频源但确实想消除背景噪音，您甚至可以使用降噪耳机。一点点安静对任何人来说都可以成为音乐。

　　有关降噪耳机和相关主题的更多信息，请查看下一页上的链接。

　　分贝定义

　　一个 分贝 (分贝) 是声音强度的量度。分贝标度为 对数的，这意味着 10 dB 的变化表示响度的十倍变化。因此，测量 30 dB 的声音比测量 20 dB 的声音响亮 10 倍。

　　耳机与耳机

　　当耳机配备小麦克风时，它被称为 耳机.麦克风就像扬声器一样是换能器。它们将声波转换为电信号，而扬声器将电信号转换为声波。

　　作者注：降噪耳机的工作原理

　　在他或她的学术生涯的某个时刻，学生学习纯科学和应用科学之间的区别。这是经典的定义：纯科学是通过实验方法研究自然的方法，而应用科学是将纯科学应用于某些实际的人类目的。这是一篇有趣的文章，因为它体现了应用科学的本质。纯科学涉及声波的结构和功能。应用科学涉及如何利用这些基础知识并用它来解决特定问题 - 在这种情况下，阻止不需要的噪音。

　　当然，Bose 是开发创新音频系统的先驱。在许多方面，Bose 可以被描述为一家致力于追求应用科学的公司。麻省理工学院科学家Amar Bose于1964年创立了这家公司，收集有关声音的观测数据 - 以及人们对声音的感知 - 并将其转化为有用的产品。这些产品中的第一个是1968年发布的901直接/反射扬声器系统。降噪耳机后来出现，但它们以类似的方式发展，从实验室工作台转移到零售商货架。事实上，正如文章所解释的那样，Amar Bose 最初是在嘈杂的商业航班上构思降噪耳机的。这张照片——一个受过古典训练的科学家试图解决一个日常问题，在35000英尺的鸡尾酒餐巾上写下他的想法(10，668米) -- 在我写这篇文章的整个过程中一直陪伴着我。

　　降噪耳机：备忘单

　　你需要知道的东西：

　　声波类似于水波。它们具有对应于波峰的压缩和对应于波谷的稀疏。

　　主动降噪耳机通过主动擦除低频声波来增加额外的降噪水平。它们通过破坏性干扰来做到这一点 - 产生与环境噪声具有相同幅度和频率的声波，但异相180度。

　　降噪耳机有主动或被动两种。被动降噪耳机使用高密度泡沫或其他吸音材料来防止声波到达听者的耳朵。

　　好的降噪耳机可提供约80分贝的降噪，足以阻挡飞机机舱内的喷气发动机噪音。

　　降噪耳机常见问题解答

　　降噪耳机会阻挡声音吗?

　　降噪耳机可消除环境噪音，但不会阻挡声音。

　　什么耳机对睡眠有好处?

　　对于睡眠，您需要降噪耳塞或入耳式耳机。这些可以阻挡，或者至少消除街道噪音，邻居的音乐穿过墙壁，或伴侣的鼾声。有很多选项，包括 Bose 睡眠耳塞 II，这是专为睡眠设计的降噪耳机。他们甚至有警报。

　　降噪技术对你有害吗?

　　降噪耳机不会发出任何辐射，也不会对您或周围的人构成任何风险。

　　什么是最 便宜的降噪耳机?

　　在降噪耳机方面，便宜是相对的，因为即使是中档耳机也很昂贵。如果您正在寻找更便宜的选择，请查看Anker SoundCore Life Q30s或TaoTronics SoundLiberty 94 True Wireless耳机，这两款耳机在亚马逊上的售价都在80美元左右。

　　什么是最好的整体降噪耳机?

　　Bose 发明了第一款降噪耳机，许多人发现他们的技术是市场上最好的。但是，有很多选择。目前市场上的其他一些顶级耳机包括索尼WH-1000XM4，Bose 700s和Apple AirPods Max。