科學吐槽|降噪耳機的「七宗罪」之「負壓」

08-21

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坊間流傳主動降噪耳機在佩戴過程中會有「負壓」，很多種版本的解釋，但似乎都沒說到點子上，那「負壓」到底是啥？為何即使是同一個人在不同環境下戴同一款ANC耳機，他的感受也不一樣呢？

首先，在這裡得先明確一個前提：降噪耳機設計的初衷是為喧囂環境而制的，並不是為安靜環境而生。所以，同一款降噪耳機，在充滿雜訊的環境和在辦公室等較安靜的環境下的聽覺體驗是不同的。那留意過使用場景的同志們應該會有較真切的感受，那就是：在喧囂環境下感受不到所謂的「負壓」；但在較安靜的環境下，會有不同程度的「負壓」感。

OK，那我們來聊下，在較安靜的環境下，降噪耳機到底負的什麼壓？

大家都知道，人類聽覺頻域為20Hz - 20KHz，而主動降噪主要針對的是50Hz-1KHz的中低頻聲波，那聽覺頻域內其他頻段的聲波在耳機開啟主動降噪模式時是怎樣的狀態？先整體看下下面這張圖：

看明白了么？

由上圖可得：

Point 1：主動降噪抵消了50Hz - 1KHz的中低頻雜訊；

Point 2：大於1KHz的高頻雜訊被耳罩或耳塞成功阻隔（被動降噪）

那有同志要問了：

1：主動降噪開啟，為啥20Hz - 50Hz 以及＞1KHz的頻段卻顯示增噪？

2：難道＜20Hz 以及＞20KHz 的頻段在整個降噪過程可以完全忽略？

對於問題1的答案是：主動降噪（尤其是反饋降噪）必然會帶來低頻或次聲部分的增強，這是由反饋控制的數學定律決定，任何一家公司也無法超越這一定律的約束。（欲知詳情，可自行了解數字降噪及濾波器參數相關）。

對於問題2：大於20KHz的超聲波，其實不在我們的聽覺範圍內，討論似乎沒有太大意義，咱就只說說這＜20Hz的次聲波。

關於次聲波，百度百科有如下兩個小故事：

故事1：1890年，一艘名叫「馬爾波羅號」帆船在從紐西蘭駛往英國的途中，突然神秘地失蹤了。20年後，人們在火地島海岸邊發現了它。奇怪的是，船上的東西都原封未動，完好如初。船長航海日記的字跡仍依稀可辨。就連那些已死多年的船員，也都「各在其位」，保持著當年在崗時的「姿勢」。

故事2：1986年，法國國防部在進行次聲實驗時，由於疏忽，致使次聲波衝出實驗室，導致16公里外正在吃飯的20口之家和正在田間勞作的10口之家全部喪命。

上述兩個故事，其本質都是次聲波殺人的案例，而次聲波之所以能殺人於無形，其實和我們人類這肉身的固有頻率有關。

人體各器官固有頻率恰好處於次聲波的頻帶範圍（＜20Hz）。當耳區周圍中低頻波被抵消的瞬間，次聲波比例增加，產生次聲或低頻雜訊聚集的現象。當外界次聲波與人體器官產生共振時，人體就會有產生不適，出現「悶」感或「負壓」感。但耳畔的次聲量很小，不會對人體造成傷害，當有負壓感時，打開音樂或接入其他音頻，這種感覺就會隨之消失了。

此外，對於20Hz - 50Hz 區域的增噪現象，也對「負壓」感做出了一定「貢獻」。對此頻段的聽覺及心理感受，可參考在消聲室內的身心感受，在此不冗述。

上述提到的這些在降噪耳機使用過程中的感受，目前技術層面上的解決方案是可以基於人類聽覺曲線和心理聲學特徵，引入聽覺計權函數作為降噪性能的評價指標，將降噪產生的「負壓」控制在人耳不易察覺的程度。而這也正是會聽聲學正在做的事情，是的，目前這個領域我們暫時是領先的，也是唯一一家供應商。

好了，降噪耳機的「負壓」就是這麼回事。希望這次解釋清楚了。還有不明的可以留言溝通。有時間感興趣的話也可以關注「會聽聲學」微信公眾號，近期會在上面連續更新一些關於降噪耳機的理解誤區。知乎也會後續跟進，不過會有稍許延遲。感謝各位完了~ ???

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