主動降噪耳機為什麼對人聲降噪效果不好？

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搜索評價，發現幾乎一邊倒地認為市面上常見的主動降噪耳機對車輛噪音等效果好，但對人聲衰減很小。這是技術原因還是市場原因，還是其他什麼原因？

——特別想問一下：為何要用數字電路做這件事，以至於難以處理高頻聲波？為什麼不能簡單地用模擬的負反饋電路呢？
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謝邀。

看到的幾個答案都不太準確，沒空細說，簡單說說。

第一個問題，既可以算技術原因也可以不算技術原因。

為什麼說算技術原因：

市面上的主動降噪耳機降噪頻段確實集中在1kHz以下的低頻範圍，一般有效的上限範圍在幾百Hz，因此覆蓋不全語音頻段，對語音雜訊降噪效果不好。主動降噪的基本原理是利用與雜訊信號相位相差180度的反相信號與原信號進行疊加抵消，因此對於相位比較敏感。而在耳機和耳廓/耳道形成的狹窄閉空間內，不可避免地由於人耳個體差異或佩帶差異會引起相位的偏差，注意此時波長較長的低頻成分的相位相對高頻成分更加穩定。舉栗來說，波長3m多的100Hz雜訊信號和反相信號，兩信號之間相差了3cm的話，相位的差異不足1%，但換作波長30cm多的1000Hz雜訊信號和反相信號，相差3cm那相位就差了將近10%，如果偏差再大一些或頻率再高一些，完全有可能設計為反相的信號在偏差下反而變成了同相的信號，變成了增噪。所以，越高頻的成分越容易出現不減反增的情況。這就是為什麼主動降噪不往高頻做的最重要的原因。

當然主動降噪其實根本沒有必要做到高頻，因為中高頻的雜訊用傳統被動方式做就好了，效果一點不差，不需要非得主動降噪。有興趣的可以自行去查閱innerfidelity等網站自己做的測試數據，像入耳耳塞這種，結構本身的被動隔聲效果在中高頻輕輕鬆鬆就能有30~40dB。

另外，語音信號本身變化較快的特點也可以算原因之一，不過個人認為只能算次要問題，因為語音信號的變化還沒快到像脈衝聲（槍聲炮聲撞門聲）那樣讓主動降噪電路來不及反應。

為什麼又說不算技術原因：

如果能為每個人根據耳道結構佩戴習慣專屬定製專屬調試，對特定結構的中高頻相位做精確估計，那高頻想做主動降噪也不是問題。

第二個問題，現在市面上用的幾乎都是模擬電路，前饋/反饋兩種方式，或二者混合的hybrid方式，沒什麼用數字電路的。因為數字電路存在延時、AD/DA雜訊等問題。高頻效果不好和用數字電路還是模擬電路無關。

（想簡單說兩句，還是寫了這麼多，草。。。）

第一名Liu Tone的答案已經說的很棒很精準了，但答主還是想擴展開了說幾句。

首先，咱先明確幾個範圍：

人耳能聽到的聲音：20-20kHz

語音信號譜分量主要在：300-3.4kHz

降噪耳機的主動降噪主要處理：50-1kHz

降噪耳機的被動降噪主要處理：1kHz以上

（主動降噪耳機在消除雜訊上是同時用主動、被動兩種降噪技術哦。）

簡單來看，被動降噪能夠較好地阻隔相對高頻信號；而主動降噪則主要負責處理低頻信號。原理上，主動降噪是麥克風聽到雜訊後，由控制電路分析，最終使揚聲器產生一個和雜訊大小相等、相位差180度的聲波，與雜訊疊加使兩者正好抵消乾淨。

然而，既然這裡提到揚聲器，我就不得不說下揚聲器的延遲問題。一般而言，揚聲器發出聲波會有100-500us的延遲時間，而這個時間直接限制了濾波器的帶寬。

回到原先的答題上，為啥主動降噪只能用來幹掉低頻呢？我們可以從兩種情況分別考慮：

1）當我們測不準佩戴者耳朵構造時

降噪耳機出廠時統一的濾波器參數，只能模擬平均的內耳形狀進行降噪設置。然而，實際上因為我們每個人的耳朵都有結構差異，我們帶上同一個降噪耳機時體驗到的降噪效果可以相差很遠。這也就會導致有人帶上Bose卻評價降噪效果一般。

基於這個測不準的事實，我們不妨從物理角度去看：

高頻和低頻信號的本質區別是高頻波長短，低頻波長長。也就是說，在產生反向聲波時，低頻對於聲波的相位精度相對不敏感，高頻卻會因為一點反相聲波相位移動而降噪失敗。

樹大招風，我們不妨假設一下你和姚明在一起玩真人CS。

比起你的小身板，同樣的機械精準度下，大姚那偌大的體型使得他被打中的幾率更大。（大姚就正好代表了低頻雜訊，你則是高頻雜訊。）所以，當我們對耳朵構造不完全了解時，按概率看打大姚更容易出效果。

於是，降噪耳機廠商就都紛紛專註打姚明。這就是為什麼市面上的降噪耳機主要的降噪範圍都集中在低頻的最根本原因。

2）測得准佩戴者耳朵構造時

儘管姚明更容易被擊中而打你容易脫靶，理論上我們依舊有擊中你的辦法，那就是提高機械的精準度，即精確計算你的所在坐標，瞄準，一槍斃命（咦，我一不小心好像說禿嚕嘴了）。

類比到降噪上，為了做到降噪處理得精確，我們需要將你這個耳機佩戴者的耳朵構造測量清楚。然後，用你耳朵的數據個性化調整降噪耳機的濾波器參數，保證高頻、低頻降噪都能針對你的耳朵做到100%降噪。

"那……這樣的話，降噪耳機是不是就可以高頻低頻隨便降咯？"你舉手提問。

很遺憾，並不是！

還記得咱們前面提到的帶寬問題嗎？因為揚聲器等系統特性的固有延遲，會給降噪帶來一個難題：帶寬限制。轉換到耳機的降噪能力上，我們可以最簡單地理解成在下面的等式：

帶寬=降噪深度*降噪寬度

由於帶寬為定值，降噪耳機廠商只能從降噪深度與降噪寬度的權衡中進行降噪，於是，我們大概可以得到這樣的效果：

即，我們可以有無數種降噪方案的選擇，只要每個方案的面積一定。

看到這裡，你又舉手了，「這麼多個方案，不是愛降哪個頻段就降哪個嗎？不用非得做低頻降噪吧？」

不好意思，答案還是否定的。這時，我們依舊會優先做低頻降噪。原因呢非常簡單，是由環境雜訊本身的頻率段決定的。

使用降噪耳機的典型場景，一般都在長途飛機出差、日常地鐵通勤以及休閑咖啡館工作等。答主呢就特意前往了這三處地點考察，進行了環境聲音採集，並分析出了對應雜訊頻譜（見下圖）。

如圖所示，綠、紅、藍三條曲線分別是在北京飛深圳的航班、北京地鐵15號線車廂、清華科技園下面的星巴克測量所得。不難看出，三處的環境聲頻譜成分相近，最集中的均在100-200Hz頻段。

所以，做低頻頻段的降噪，可以更大化地實現降噪工作，得到更好的降噪效果。當然咯，如果你是在特殊的環境佩戴降噪耳機，我們還是可以幫你進行針對性的高頻降噪的，不過這就需要比較精準的環境聲音測試分析。

除此之外，做低頻降噪其實和我們人類的聽覺系統有關，這裡我就不贅述了，有興趣的朋友可以百度「聽覺臨界頻帶」自學之。

最後，再提一嘴數字、模擬降噪的問題。

其實模擬電路的延遲比數字電路小很多，因為它只有揚聲器的本身延遲，而數字電路的PCB板還會自帶更多的延遲，所以在延遲方面模擬電路完勝。

然而，市面上的降噪耳機卻越來越多選擇數字電路，為啥？其實原因有二：

大規模生產時，模擬電路的元器件無法保證精度，導致最終耳機的降噪能力差異極大。
模擬電路的降噪模塊是在設計時就固定了的，不能實現出廠後的在線參數調整。除非是在耳機設計階段就對用戶進行針對性的耳朵測量，否則做出的耳機一定不能保證降噪精準。

嗯，就答這麼多吧。最後打個明廣告：

對主動降噪或是答主我感興趣，請戳：會聽聲學-專業的主動降噪技術（ANC）方案和耳機產品提供商

微信公眾號『會聽聲學』（id:huitingshengxue），也歡迎大家調戲。

呃，你問我聖誕節怎麼還答題？創業狗的日曆里哪有節日，天天都是工作日啊。工作使我快樂！

看了所有同學的回答，今天正好有時間就給大家全面的科普一下——關於主動降噪效果的原理和對人聲降噪效果較弱的原因，希望大家都能夠明白~

首先，主動降噪的原理很簡單易懂，這裡再給小白科普一下（了解的朋友可自動略過此段~）

簡單來說是兩個頻率和幅值相同，相位相差180度的正弦波相疊加後會互相抵消（這個原理中學物理就學過吧，笑~）

這個物理原理在主動降噪耳機中是如何實現的呢？

由麥克風收集噪音，再經過聲學工程師們計算和設計出的一系列軟硬體演算法，由電路生成與噪音相反的反向聲波，通過喇叭發射出去，最終噪音和反向聲波相互抵消，這就是主動降噪耳機的原理。

在此我們還需要扒一扒被動降噪（PNC）和主動降噪（ANC）的不同

被動降噪主要通過物理方法實現，例如常見的耳罩式耳機的隔音材料，就能夠有效阻擋高頻噪音，而主動降噪技術針對的是穿透力較強的中低頻噪音（主要集中在50Hz-2kHz）。

下面進入正題，從技術層面說明一下為什麼主動降噪不降低人聲

首先大家要知道人聲的頻率的範圍是100Hz-8kHz，而一般降噪耳機的主動降噪範圍是100Hz-1kHz，也就是做主動降噪技術只對100Hz-1kHz範圍內的噪音和人聲有效果，而大部分環境和車輛噪音是在100Hz-1kHz範圍內，所以對環境車輛噪音降噪效果非常明顯。人聲的頻率遠超出這個範圍，所以對人聲的降噪效果較弱，我們還是會聽見大部分的人聲的。

下面這個圖來幫助大家理解~

主動降噪沒有應用在高頻主要原因，@Liu Tone 同學說的很對，高頻雜訊是非線性（不規律）的，能量較少而且傳播能力差，它們已經被物體和隔音材料阻擋掉啦，所以環境中剩下的多是中低頻噪音~

所以最優方案是低頻採用主動降噪，高頻採用物理降噪，比如我們常見的這些降噪耳機產品~

今天先寫到這裡，希望大家都能看懂哈~

歡迎大家留言一起討論交流學習，之後有時間我還會再來補充說明 (╭￣3￣)╭?別忘了贊我

________07.01補充________

題主的第二個問題上次沒有回答，這次補充一下~

1、關於數字電路和模擬電路的情況：

一類是模擬技術降噪，模擬技術降噪的優勢在於技術操作精確而且沒有延遲，低頻降噪效果好；

另一類是數字DSP降噪，數字DSP降噪有延遲並存在AD/DA雜訊，但抗干擾能力強；

兩種技術各有優勢，並且都在被知名廠商在採用和應用在降噪耳機領域。

2、設計師和工程師們也是考慮到用戶主要是在喧鬧且複雜的場景中使用主動降噪耳機（如飛機、高鐵、地鐵、工地和礦井等）——需要讓用戶在安靜的同時並且能夠聽到示警的聲音，即是提供了一種「過濾無用聲音、保留有用聲音」的體驗，這也是降噪耳機和隔音耳機的使用區別。

________07.06補充________

評論發現大家對人的發聲頻率不太了解，讓我祭出一張漢語音頻頻率強度分布圖，感興趣的同學可以試試發音自行體會_(:з」∠)_

這個是技術原因

作為耳機愛好者簡單說一點我知道的，希望有專業人士現身補充更詳細的原理，我也學習一下。

主動降噪耳機的基本原理是先用麥克風收音，然後產生反相的聲波，於是兩相抵消，世界清靜了。
聽上去是很美好，但是至少在現有技術水平下，這種降噪一方面要求噪音本身比較乾淨（單調），另一方面要求頻率不能高。

人聲的噪音一般會很嘈雜，沒有規律，主動降噪耳機做反相是有延遲的，無法及時反應，起不到好的降噪效果。

另外低頻不易受耳廓耳道影響，所以接受麥克裝起來就比較好整。

但人聲頻率更高，在耳廓耳道會產生一系列的改變，要想準確地截獲噪音並達到很好的降噪效果，那麼接收噪音的麥的位置就要悲劇，如果你想搞定這部分噪音，理論上合適的放麥克的地方應該是你的耳朵眼內，否則，你麥克收到的噪音就不是你真正聽到的了，降噪效果會大打折扣。所以，基本上無解了╮(￣▽￣")╭

要是人聲的話，還是應該考慮被動降噪的方式，塞子，耳罩什麼的。

原理所決定的，具體可以看看這篇文章，http://zhuanlan.zhihu.com/soundonline/20505202

看了很多答案都沒有圖。。。
我放個圖吧。

降噪耳機在面對波形穩定的雜訊，如飛機上。採用圖片的方法降噪。

人聲波形不穩定，所以很難做到抵消。。

主動降噪的原理是將雜訊接收後，處理器給出一個相位相反，頻譜完全一樣的信號將雜訊抵消掉。你從頻譜上可以看出，主動降噪接收處理的是低頻的雜訊，一般是100Hz-1kHz。所以人聲很難被抵消。
以前用過Sony z2。還有華為的那一款降噪耳機，地鐵、飛機上效果非常明顯，但是說話聲根本就隔絕不了。這兩款降噪耳機，Sony還好，是手機處理降噪的，但是華為那個低頻失真有點大。

主動降噪耳機是通過麥克風收外面聲音，然後再產生反相聲波和噪音聲波抵消。理論上來講，不管高頻低頻，都是可以做到降噪的。之所以市面上都是以降低頻噪音為主，應該是從生活實際出發的，高頻音就算音量大，但是相對容易降噪，隨便帶個耳罩啊，塞個棉花啊即可，而低頻音則是非常常見（如交通噪音），無孔不入，而且對人體傷害很大的。所以才會有主動降噪耳機主要針對於降低頻。

主動降噪依賴於電路對雜訊信號的預測，以便能夠提前（或者說幾乎同時）產生一個反相的信號去抵消雜訊。既然需要預測，那就要求雜訊信號是有規律的信號。生活中常見的雜訊通常是機械雜訊，由於機械轉動產生的雜訊本質上都是低頻正弦波及其諧波的疊加，所以比較容易預測。人聲在短時間內（約30ms）是穩定的聲音，但是宏觀上看可以認為是隨機的，無法預測。另外，目前主流的降噪耳機的原理使得它不能有效地消除高頻雜訊，因為高頻雜訊波長短，很難控制耳機內的次級通道的距離，有可能導致濾波器不穩定。
（以後有時間我繼續補充詳細的數學原理）

【不同意「市場導向」論】

如果是「沒有必要」屏蔽人聲，那為什麼不能弄個開關呢？畢竟絕大多數宿舍的噪音就是人聲啊，廠家會傻到放棄這麼大的市場嗎？

所以我覺得是技術上不行。

我來說個簡單比較容易理解的吧。
我們從降噪的原理出發，通過耳機發出與噪音相反的頻譜來抵消噪音。也就是以毒攻毒。
而耳機本身發出的聲音想要跟噪音抵消，需要發出的聲音時間軸恰好與噪音處于波峰對波谷，波谷對波峰的情況。
這種反向的噪音，是需要時間用來運算的。那麼耳機是如何知道未來的噪音是什麼波形？答案是演算法。
通過演算法處理系統可以預測一些有規律的噪音，例如發動機，路噪。
但是人說話，每個字只持續很短的時間。耳機來不及預測這個字接下來的波，就說出了下一個字，所以說話的聲音並不能被"降噪"。
可以嘗試通過長時間的發出同一個字的音或連續的拍手來驗證這種機制。
爪機打。無法上圖不好意思

主動降噪是要針對當時發出的聲音然後馬上抵消的，聲音是震動，低頻震動頻率慢，比如說主動降噪這個機制處理時間在萬分之一秒，那麼對於20hz的聲音而言只錯過了一點點，但是如果是對於一萬hz的聲音就錯過了1次完整的振動了。大致就是說主動降噪比較適合抵消低頻，抵消高頻很難，但是被動降噪也就是隔音，很容易把高頻阻擋，但是低頻又很難阻擋，剛好中頻就既不是很容易被主動降噪消掉，又不是很容易被（被動降噪）阻隔掉。但是語音剛好相對集中在中頻，並且被削了低頻和高配的語音人還是比較容易分辨的，就顯得對人聲降噪效果不好了。

還有一方面應該是如果把主動降噪的機制去設定成儘可能抵消更多的噪音，但是因為本身這個技術並不是那麼理想，所以可能在中頻頻段容易產生抵消得不幹凈的聲音，或許聽起來不怎麼舒適，那就不如乾脆保留些這些頻段的聲音，相對遙遠的人聲或許比抵消不幹凈的那種噪音好入耳一些。同硬體設施情況下的主動降噪設備也是可以調出不同的感受的。

以上是個人比較簡單淺顯的理解，或許可供參考，有錯誤大家指出。

兩點
1 被動降噪降高頻更好
2你開音樂本身就能抵消很大一部分中高頻

主動降噪只能夠針對低頻和中頻的雜訊進行降噪。一般的主動降噪耳機，覆蓋頻寬主要集中在50-2K Hz。沒有辦法對高頻的人聲進行降噪的。對於高頻的雜訊，一般通過被動降噪進行，也就是硬塞。一般的降噪耳機都會附帶一些被動降噪效果，不過都是沒有辦法完全消除人聲。

技術上是對那種低頻聲進行收集像是引擎聲空調聲還無法消掉高頻聲

原來是這樣，漲姿勢

難道不是故意的嗎？

bose的耳機對那種有規律的噪音降得可以，突發的降得一般

你試試用Bose qc20i吧，就明白了。降噪有除人聲和不除人聲兩個的。