在100 Hz 至10 kHz 的范圍內(nèi)骨導(dǎo)傳聲的極限基本在50 dB 至70 dB 之間，這些研究同時也表明，為提高耳機的降噪量，可使用組合降噪的方法。但無論采用何種方式，均無法突破耳機降噪性能極限。北京時間10月29日凌晨，蘋果公司正式發(fā)布AirPods Pro耳機，售價1999元（美國售價249美元），將在10月30日正式上市。用戶千呼萬喚的主動降噪功能，終于在Pro版產(chǎn)品中支持，此外，AirPods Pro還支持自適應(yīng)均衡功能，能夠根據(jù)用戶個人的耳形來自動調(diào)節(jié)音樂的頻率響應(yīng)，從而提供更佳的音質(zhì)。AirPods備受詬病的音質(zhì)問題，有望在這一代得到解決。

從蘋果官網(wǎng)公布的信息來看，AirPods Pro仍然采用第二代AirPods的H1芯片，所以主動降噪功能在H1芯片上已經(jīng)具備，只是在AirPods Pro才真正推出來。

AirPods Pro 的主動降噪功能利用兩個麥克風(fēng)結(jié)合內(nèi)置軟件，根據(jù)個人的耳形及耳機的佩戴貼合度持續(xù)進行調(diào)節(jié)。第一個麥克風(fēng)采用外向式設(shè)計，會檢測外部聲波并分析環(huán)境噪音，AirPods Pro根據(jù)環(huán)境噪聲生成相應(yīng)的抗噪聲波，以降低外部環(huán)境噪聲。

第二個麥克風(fēng)為內(nèi)向式設(shè)計，會檢測耳內(nèi)是否有多余的聲音，也用抗造聲波將其抵消。降噪功能會以每秒 200 次的頻率持續(xù)調(diào)節(jié)聲音信號。

各種機械設(shè)備的生產(chǎn)和使用，給人類帶來了繁榮和進步，但同時也產(chǎn)生了越來越多的環(huán)境噪聲。消除或者降低噪聲通常采用三種降噪措施，即在聲源處降噪、在傳播過程中降噪和在人耳處降噪；但是這幾種方式都是被動的，實際使用過程中往往呈現(xiàn)出低頻降噪效果差等缺點。為了主動地消除噪聲，人們發(fā)明了“有源消聲”這一技術(shù)，也就是主動降噪技術(shù)。主動降噪技術(shù)在耳機類與汽車產(chǎn)品上應(yīng)用最為廣泛。它的發(fā)展歷史也很長。

主動降噪技術(shù)

早在1936 年，德國物理學(xué)家Lueg 首先提出有源噪聲控制即主動降噪的概念，利用聲波相消性干涉原理降噪，并申請了專利。1953 年Olson 發(fā)表了關(guān)于有源噪聲控制的文章。文中把有源噪聲控制系統(tǒng)命名為電子吸聲器，利用反饋控制方法實現(xiàn)了噪聲控制，他成功制作出了實際的控制系統(tǒng)，并取得了一定的降噪效果。20 世紀60 年代以來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和聲學(xué)理論研究的進步，有源噪聲控制技術(shù)獲得了極大的發(fā)展。70 年代英國劍橋大學(xué)的Swinbanks、倫敦大學(xué)的Leventhall、法國的Mangiante 等分別對管道中的有源噪聲控制進行了研究，并取得了重大的進展。

80 年代以后，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，主動降噪技術(shù)也取得了長足的發(fā)展。英國Essex 大學(xué)開發(fā)出采用微處理器在線控制的“Essex 有源降噪系統(tǒng)”，英國劍橋大學(xué)的Ross 發(fā)表了關(guān)于寬帶有源降噪控制系統(tǒng)的專門算法，美國貝爾實驗室的Burgess 基于計算機仿真對用于管道降噪的自適應(yīng)噪聲控制系統(tǒng)進行了研究。1992 年世界上第一部有源噪聲控制的專著在倫敦出版。

1989 年美國Bose 公司第一個生產(chǎn)出了有源降噪的產(chǎn)品，專為飛行員設(shè)計的主動降噪耳機。經(jīng)過多年發(fā)展，國外主動降噪耳機的研制和生產(chǎn)比較成熟，生產(chǎn)廠家也比較多，包括Bose、Sennheiser、Telex 及NCT，日本的索尼、愛華等。國內(nèi)較早的降噪耳機生產(chǎn)廠商有深圳冠旭電子有限公司、歌爾聲學(xué)股份有限公司等，隨著藍牙真無線耳機的流行，越來越多的國內(nèi)廠商開始提供主動降噪功能的真無線耳機。

主動降噪技術(shù)也存在性能極限。傳入人耳的噪聲主要有兩個途徑，分別是通過耳道中空氣傳播和通過人體組織傳播。耳機只能隔絕通過耳道內(nèi)空氣傳播的聲音，所以耳機存在一個降噪性能的極限，即骨導(dǎo)傳聲閾值。此前有大量的研究者對于骨導(dǎo)傳聲的閾值進行了研究。

雖然以上研究測得骨導(dǎo)傳聲的極限有一定的差異，但在100 Hz 至10 kHz 的范圍內(nèi)骨導(dǎo)傳聲的極限基本在50 dB 至70 dB 之間，這些研究同時也表明，為提高耳機的降噪量，可使用組合降噪的方法。但無論采用何種方式，均無法突破耳機降噪性能極限。

多組實驗獲得的耳機降噪性能極限

來源：《主動降噪技術(shù)與發(fā)展趨勢》

實際上，從耳機設(shè)備來看，目前消費級耳機的降噪效果最好也達不到30dB。

主流降噪耳機降噪效果

資料來源：知乎

主動降噪芯片

從目前的信息來看，蘋果的主動降噪功能由自家芯片H1來實現(xiàn)。實際上，索尼和華為的最新藍牙無線耳機，也多采用自家芯片來實現(xiàn)主動降噪。索尼的WF-1000XM3耳機采用了自家芯片QN1e來實現(xiàn)主動降噪，QN1e是上一代主動降噪芯片QN1的低功耗版，WF-1000XM3是目前在RATINGS網(wǎng)站測試降噪效果最好的耳機，而且續(xù)航能力高達6小時。

華為FreeBuds 3耳機也是采用自家A1芯片實現(xiàn)主動降噪，因為華為是半開放式平頭塞，由于與外部環(huán)境隔離程度一般，外部噪音能夠直達耳內(nèi)，所以降噪處理相對入耳式較難，華為官方提供的數(shù)據(jù)是可以實現(xiàn)15dB的降噪效果。

除了耳機廠商自研芯片，市場上主流藍牙芯片廠商幾乎都提供了具有主動降噪功能的藍牙音頻解決方案。高通在2017年宣布推出的CSR8675，號稱是業(yè)界第一款帶主動降噪功能的藍牙音頻SoC，降噪效果達到23dB。高通最新款支持降噪功能的藍牙音頻SoC為QCC5100，據(jù)說降噪效果為25dB。

Dialog半導(dǎo)體在2019年5月宣布推出DA740x系列藍牙音頻SoC，最高支持35dB降噪效果，播放動態(tài)范圍高達115dB，而錄音動態(tài)范圍可達103dB。

另一家歐洲廠商艾邁斯半導(dǎo)體2019年推出的AS3460系列芯片，可以實時檢測耳塞在用戶耳內(nèi)的位置信息，從而確定聲音泄露模型，對聲場進行實時補償，以實現(xiàn)半入耳式耳機的降噪功能，號稱實現(xiàn)40dB的降噪效果。

國內(nèi)的恒玄科技在2016年推出的BES1101也稱自己是全球第一顆主動降噪功能的藍牙音頻SoC，支持前饋或反饋架構(gòu)的主動噪聲消除電路，據(jù)恒玄稱CSR8675的主動降噪功能并不能工作，所以BES1101才是第一款帶主動降噪功能的SoC。

主動降噪的缺點

主動降噪可以打造更好的聽覺體驗，但也并不是沒有缺點。首先，主動降噪由于隔離了外部噪音，在室外佩戴時，容易聽不到環(huán)境聲音而產(chǎn)生危險。不過，這一點現(xiàn)在廠商都已經(jīng)有了解決方案，那就是允許用戶按需關(guān)閉主動降噪，如AirPods Pro就提供了通透模式（Transparent Mode），才該模式下，可以聽到外界聲音。

另一個問題是功耗，由于主動式降噪需要隨時檢測外部噪聲來進行噪音消除，所以對可穿戴產(chǎn)品的功耗是巨大的挑戰(zhàn)。艾邁斯半導(dǎo)體耳機與汽車傳感器部門無線耳塞解決方案營銷經(jīng)理 Christian Feierl曾表示，艾邁斯的測試數(shù)據(jù)顯示，開啟主動降噪與實時檢測泄露功能之后，對整個播放時間影響在1個小時之內(nèi)。

第二代AirPods充滿電后的續(xù)航時間標稱為5小時，AirPods Pro標稱為4.5小時，只縮減了半個小時，說明蘋果的團隊在低功耗設(shè)計上的實力全球首屈一指。

展望

蘋果官網(wǎng)上并沒有提供具體參數(shù)，所以降噪與自均衡功能究竟如何，還要等待市場來檢驗。但蘋果推出降噪功能，預(yù)示著真無線耳機競爭到了第二階段。根據(jù)市場研究機構(gòu)Counterpoint Research的數(shù)據(jù)，2018年全球真無線耳機出貨量約為4600萬部，其中AirPods出貨量約為3500萬。預(yù)計2020年全球真無線耳機出貨量將達1.29億部。

不過，據(jù)光大證券分析，真無線耳機價格已經(jīng)下降到百元級別，ZOL網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)，100元至500元真無線耳機型號多達160余個，占總型號的比例為68%。雖然安卓耳機整體市場滲透率還比較低，但如果蘋果給競爭對手增加難度，也難以長期保持現(xiàn)在的市場地位。

現(xiàn)在增加主動降噪與自動均衡，既解決了用戶一致呼吁的痛點，又增加了競爭門檻，畢竟主動降噪與自動均衡不是山寨廠馬上就能做好的。不過，有眾多芯片廠商加持，主動降噪真無線耳機的生態(tài)爆發(fā)，應(yīng)該不會等太久。