主動降噪耳機是怎麼工作的？

你還在為長途旅行中的引擎聲煩惱嗎？作者給我們帶來了一款主動降噪耳機。價格不菲的降噪耳機到底值不值這個價呢？作者為我們全方位解剖降噪耳機背後的工作原理。有興趣的話，不妨看看。

我最近經常出差，飛機引擎的嗡嗡聲實在是令人討厭。雖然我有一副比iphone原配耳機的降噪功能更好更舒服的耳機，但我一直在猶豫到底要不要買一副主動降噪耳機。

雖然我明白耳機工作的物理原理（以及相關的數學知識，特別是三角學），但是我還是很懷疑這款耳機是否能廉價而有效地為飛行常客減輕周圍的噪音。

出於對這副高額耳機的好奇，我詢問了一些飛行常客的感受。他們對這種耳機都表達了極大的熱情，所以我就做了進一步地調查。當我聽說博澤為太空梭中的宇航員發明了一款主動降噪耳機，我不由地心動了。我就等著出現一款廉價而大小合適的耳機了。

最終，我找到了一款價格合理的主動降噪的耳機來做研究，我想給《科學美國人》的讀者找段視頻來解釋這款耳機的工作原理，想不到我只找到了唯一的一段。它來自於詹姆斯·梅（James May）的節目《擠壓大腦（Head Squeezes）。雖然他完全忘記了「相消干涉」這一術語，他還是成功地解釋了這款耳機背後的技術。

當然，你只要簡單地谷歌一下，就能找到有很多網站解釋這些耳機的工作原理。不過，如果你不介意多看一些物理術語的話，維基百科解釋得更好一點。

聲音是一種壓力波，是由壓縮部分和稀疏部分構成。減噪揚聲器會發射出與原聲波振幅相同，相位相反的聲波。這兩種波會發生干涉，疊加合成新的聲波，相互消除。這就是相位抵消。

現代主動控噪是通過模擬電路或數字信號處理來實現的。合適的演算法能夠分析出背景中聽得見的和聽不見的噪音，然後再通過一種特定的演算法產生信號，與原信號相位偏移或相反。這種相位反向的聲波放大到與原信號振幅成比例後相疊加，產生相消干涉。這樣就有效地減小了背景噪音。

降噪揚聲器可以與雜訊源放在一起，減輕噪音。這種情況下，它的音頻功率必須與雜訊源相同。或者，發射減噪信號的感測器也可以安放在不希望出現雜訊的位置。這就需要一種低功率的消音裝置，但它能有效地為單一用戶減輕雜訊。減噪在其他位置上消除並不容易，因為三維的雜訊波前會與減噪信號發生干涉，雜訊會在某些地方減輕，而在其他地方增強。在狹小的封閉的環境里（比如卧車上的小包廂），整體雜訊可以利用多個揚聲器、反饋式麥克風以及密閉空間中的動態響應測量，達到消除的效果。

最後，我通過科技諮詢點評選擇了一款。我也在福布斯上發現了一款最新的解釋。主動降噪值這個價嗎？

（作者：喬安妮·瑪娜斯特/Joanne Manaster是一位大學細胞與分子生物學講師，致力於向大眾科普；翻譯：張婕蕾；審校：沈添懌）

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