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降噪耳机原理优缺点选购要点不可不知

发布时间:2023/1/19 12:30:53   

真无线蓝牙耳机自年由Airpods一代发布后众多品牌开始如雨后春笋般冒出。在酝酿了几年后,年底AirPodsPro再度为真无线蓝牙耳机带来全新气象:ANC主动降噪(ActivenoiseCancellation)功能。

「抗噪」耳机与「降噪」耳机都是ANC主动降噪耳机

ANC主动降噪并非由苹果首先使用,但ANC主动降噪一直不在耳机市场主流更遑论真无线蓝牙耳机,因此相信不少人还是对ANC主动降噪这个技术不熟。

在网络、报章杂志上看到的「降噪」、「抗噪」、「ANC」、「NC」都是指同一个技术,就是这篇要让大家一次了解的ANC主动降噪Activenoisecancellation,也称做NC(Noisecancellation)。

本篇会为各位娓娓道来关于ANC主动降噪的历史、原理及容易搞混的主动/被动/通话降噪,内容中亦会写出会选择降噪耳机时需要注意的的各种因素,一次了解ANC原理并于最后列出最值得推荐的6款使用ANC主动降噪技术的真无线蓝牙耳机。

降噪耳机原理、优缺点、选购要点不可不知+6款降噪蓝牙耳机推荐:

01ANC(Activenoisecancellation)深度解析

首先为大家介绍为什么我们会需要ANC主动降噪功能、ANC主动降噪的缘起与历史演进,知道ANC主动降噪的背景后接着深入了解关于ANC主动降噪的原理、对音质的影响等章节。

1.为什么会需要ANC?

关于「噪音」的定义很多:从物理角度就是声音的频率、强弱、规律皆是杂乱无章的随机声波,会对人造成生理心理不适感;从广泛的定义来说,只要是让人感觉到「不好听、厌恶」的声音就可以被称为噪音。

噪音的来源非常多,飞机或汽机车等交通工具、工厂、工地、日常生活都会产生噪音,因此噪音可以说是无处不在。噪音被归类为环境污染之一,在法律上被具体量化噪音标准。

自工业革命开始,地球上的环境噪音不断在增加,噪音不只会干扰交谈及生活更会衍生出健康与安全问题,因此才会有ANC主动降噪的需求,进而有科学家研究理论及研发降噪功能。

都市中有许多噪音来源,其中最主要的来源是交通工具,且噪音强度会随着交通工具的速度与交通繁忙程度提高。这类环境噪音可能造成心脏疾病、睡眠障碍、耳鸣、压力等心理健康甚至是听力受损。

除了交通工具,施工工程、娱乐、民俗活动或是工厂及高音量营业场所都会使附近居民受到噪音影响,像是前些年不时会听说便利商店的自动门「叮咚」声造成附近居民睡眠不断受到干扰并造成生理心理问题。

近年噪音带来的听力损害也跃升到职业病第一,不少职业如制造业都很容易受到职业噪音影响,因此这些容易接收到大量噪音的职业,在工作中使用被动降噪耳塞或是主动降噪耳机就显得非常重要。政府也有订定在工作环境超过95分贝雇主就必须提供降低环境噪音的相关设备,为的就是避免造成劳工永久性听力受损。

不论是工作、环境亦或是娱乐都会带来许多恼人噪音,这时候也会显现ANC主动降噪的重要性:不只维护身体健康更能避免心理压力。

2.ANC主动降噪原理

ANC主动降噪技术在原理上并非把噪音消除,而是产生与噪音相同却完全相反的声波来让噪音与之相互抵销,简单说ANC主动降噪的原理就像数学的加减法非常直观。

最早出现的降噪技术是Feed-Forward前馈式降噪,此套技术到现今依然被广泛讨论与应用在ANC主动降噪上。

在年代,G.B.B.Chaplin开发出Feedback反馈式技术的雏形,在一开始并非使用降噪麦克风而是使用转速计,对于消除人工机械的循环窄频噪音效果非常优秀,后面会详细说明主动降噪的技术类型。

(1)噪音类别

噪音一直都存在环境中,而噪音分成规律可预测与随机两种。随机的噪音无法预测只能靠被动降噪阻隔;规律可预测的噪音中又分成「BroadbandNoise宽频噪音」与「NarrowbandNoise窄频噪音」。

宽带噪音

宽带噪音的能量分散在频段中,因此被称为宽带噪音。宽带噪音通常会出现在喷射飞机的低频引擎还有爆炸的脉冲中。

窄频噪音

窄频噪音与多数环境噪音不同,大部分的能量都集中在特定频段中,噪音拥有周期性,来源通常是旋转或是做重复动作的人造机械如汽机车引擎、冷气压缩机、旋转机器、电力变压器这些机械。

在发动机、内燃机中使用ANC主动降噪技术可以有效的降低机械噪音,根据实验,以匹马力的六缸柴油引擎做为测试对象,没装ANC主动降噪在机械内的噪音音量约分贝,而装上ANC主动降噪后噪音音量降到81分贝,带来非常大幅度的降噪效果。

(2)3种ANC主动降噪技术

目前ANC主动降噪技术有三种:前馈式、反馈式、复合式,降噪技术各有不同,下面会介绍关于这三种降噪技术的原理。

前馈式降噪(Feed-ForwardANC)

ANC降噪系统的开端,降噪麦克风置于耳机外侧,在整套系统的最上游。透过麦克风收到噪音并靠着DSP(数位信号处理器)来处理并转换出反向声波信号。

前馈式的优点是麦克风会比用户更快收到噪音,有更多的处理时间并适合降低频率在1~2Khz的高频噪音、有效降低宽带噪音、对降低风声的效果不错。

缺点则是降噪麦克风无法听到耳机所发出的反向声波因此自体调节较差。另外还有前馈式降噪通常处理小范围的噪音频率。

反馈式降噪(FeedbackANC)

反馈式技术与前馈式相反,降噪麦克风置于耳机内侧,同样需要硬件芯片来处理噪音信号。

因降噪麦克风置于内部所以能收到用户所听到的声音并做即时性的反馈,可以处理的噪音频率较广,且在低音部分表现较佳。

反馈式技术无法单独使用,可以将它视为一个验算单位,接收用户听到的声音借此进行修正反馈。

缺点则是对高频噪音的处理较差,且必须同时考虑到噪音及音乐否则会过滤掉不少低音造成音质表现下降。

复合式降噪(HybridANC)

耳机内外都会放置降噪麦克风,因此同时兼具前馈与反馈式的优点,提供最佳的降噪品质。缺点部分则是技术门槛高且麦克风质量要求需要更高以避免收进多余噪音,如厂商技术未到位可能会造成收进过多白噪音。

普遍都是高价产品才会有复合式降噪。使用此技术最知名的是JabraElite5、AppleAirPodsPro2与SonyWF-XM4降噪豆。

3.ANC对音质是否有影响?

有接触耳机的人大多会有个认知就是「降噪耳机音质差」,我会在这部分来与大家说说ANC主动降噪之于音质需要了解的知识。

ANC主动降噪因为发声器(喇叭)需要同时发出声音与抵销外界噪音的反向声波,因此音质部分势必会受到干扰。

多数追求音质的人都会重视器材的保真度,即声音细节是否能妥善还原,但开启ANC主动降噪模式后,喇叭发出的反向声波就可能造成声音的细节部分被掩盖流失,这时就会造成耳机音质变差、听起来闷闷的情形。

4.各有一副不冲突

ANC主动降噪这个功能我认为是看使用当下的场景:

在安静的场所使用高音质耳机当然可以获得优于ANC主动降噪耳机的聆听飨宴;在飞机、火车等交通工具、户外、办公室这些较嘈杂的场所,当你想要在这类场所听音乐又不想被外界声音干扰时就是ANC主动降噪的优势场景了。如果在这些场所戴着一副高音质耳机,但被外界噪音造成干扰反而无法好好的欣赏音乐,因此ANC主动降噪耳机与高音质耳机我认为是可以并存的,各有一副在使用上并不冲突。

若非极度讲究音质的发烧友,ANC主动降噪功能是可以开关的,环境安静关闭降噪同样可以获得不错的听感。在音质方面还有一说是开启ANC主动降噪尽管影响声音但未必每个人都不喜欢,被反向声波渲染的声音有些人听起来会感觉更舒服。

02被动降噪与通话降噪

市面上降噪技术很多名称,这部分会为大家解释几种容易混淆的降噪技术与原理。

1.被动降噪

本文介绍的是ANC主动降噪,反之当然也就有被动降噪。ANC主动降噪的原理在前一个章节已谈论过,因此我们就来说说被动降噪。

被动降噪用简单一点的讲法就是「物理隔音」,透过耳机本身的材质、形状、贴合度等众多因素来物理性的直接隔绝掉外界的声音。

被动降噪其中的技术也非常深奥,厂商首先必须有优良的工程设计,形状、材质这些因素都很看重,达成平衡被动降噪效果就会非常突出;第二个被动降噪防线是吸收震动与噪声,控制这些能量传播自然就能获得加成的被动降噪效果。

厂商需要精心研究耳塞的材质与形状、腔体的材质与形状等会影响被动降噪效果的各项因素,只要设计平衡就可以获得优秀的降噪效果。材质大多是塑胶材料,但耳机腔体外观就各有不同了,每家厂商都有自己的设计Knowhow,也因此造就了耳机市场上玲瑯满目的特别外观。

但除了须着重在隔音效果,穿戴舒适度更是耳机的根本,因此在形状设计的人体工学也非常重要。

(1)耳塞差异

耳塞部分不同于耳机材质与形状,是消费者可以自行选择与更换的。常见的有硅胶、海绵、二节/三节胶耳塞。

海绵耳塞

除了隔音效果拔群以外,因为海绵可压缩,能让耳塞更贴合耳朵借此带来优秀的舒适感。但海绵耳塞因材质特性会吸收音乐的高频部分与细节,造成音质下滑。且海绵耳塞易脏,每隔一段时间就需要更换,相对其他耳塞属于消耗品。海绵厂商中比较知名的厂商是Comply。

硅胶耳塞

硅胶耳塞的隔音效果更需注意耳塞尺寸避免漏音。音质在高频与细节部分比海绵耳塞表现好,低频则是较海绵耳塞少。

硅胶耳塞算是在音质、舒适度、隔音、耐用度获得良好平衡的材质,因此被耳机厂商广泛使用为标配耳塞。这几年硅胶耳塞最知名的是Spinfit。

二节/三节胶耳塞

二节/三节胶耳塞在隔音效果与音质获得绝佳效果,综合了海绵与硅胶耳塞的优点,全频表现都很好。

但缺点也非常明显:「舒适度较差」,这部分我认为算是影响蛮大的缺点,因为耳塞是会直接接触耳朵,而耳朵又是人体比较敏感的部位,如果戴起来不舒适在体感上很容易被放大。因此我认为二/三节胶耳塞可以说是种优劣分明的耳塞。

除了上列三种材质的耳塞也有复合材质耳塞,像是硅胶与海绵同时使用的耳塞,为的就是想同时获得两种材质的优点。

耳塞对耳机整体使用的体验影响甚大,在隔音方面其实只要选择适合自己的尺寸加上正确的穿戴耳机。

在音质方面则是比较能感受且使用上也确实有差异,海绵耳塞的音质理论上都会被影响,这也是硅胶耳塞非常明显的优势。

Spinfit耳塞

硅胶耳塞随着技术演进,在隔音方面的表现也越来越优秀。像是我平常使用的Spinfit硅胶耳塞,除了舒适、听感表现佳在隔音方面也非常棒,耳机无须开大声就可以隔绝掉大多数外界声音。

选择自己适合及调性的的耳塞,是轻松且花费相对低的方法。因此我蛮推荐大家可以多试试几种耳塞,说不定能为你带来意想不到的新感觉。

不过我这边要提醒大家,不是每款真无线蓝牙耳机都适合换耳塞。

因为不同于有线耳机,真无线有固定的充电盒,大小也会有限制。

上述的各种耳塞不一定能让充电盒扎实的关闭,在购买耳塞更换之前最好先询问一下是否能够使用。

2.通话降噪

主动、被动降噪效果的受益者都是自己,通常还能在耳机上看到「通话降噪」这个功能,顾名思义就是在讲电话的时候可以获得降噪效果,而这个功能的受益者则是别人。

许多人应该都有在户外讲电话被背景的风声、车流等环境声影响造成通话困难的经验,这时候通话降噪就能派上用场。通话降噪技术透过软件演算把讲话者以外的声音尤其环境声音过滤掉,在接听电话的另一方就能获得更清晰的人声。

目前最能有效通话降噪的方式就是通过多麦克风收音来精准判断用户的声音与位置并以算法来消除掉杂音。通话降噪技术主要有ENC(EnvironmentalNoiseCancellation)及CVC(ClearVoiceCapture)两种。

(1)ENC(EnvironmentalNoiseCancellation)

ENC会使用双麦克风,其中一个负责人声收音,另一个负责接收环境声音,并透过算法将人声麦克风收到的声音与环境声音重叠的部分消除,这样就可以精准的将环境声音过滤。

(2)cVc(ClearVoiceCapture)

cVc可以说是使用高通芯片蓝牙耳机的独家技术,与ENC的概念相同都是通过麦克风收音去识别分离环境音与人声,算是通话降噪的指标,但偶有听说CVC的降噪效果过强造成人声也被消除的状况。

尽管高通的cVc技术较知名,但ENC与cVc并无优劣之分,两者都可以为通话带来超过30分贝以上的降噪效果,ENC只要厂商适当调整不会输给cVc,基本上有通话降噪技术就可视为通话质量有一定的水平。

款最值得推荐ANC主动降噪蓝牙耳机

第6款JabraElite85t

Jabra是大北欧旗下的音频子品牌,Elite85t作为该品牌最著名的真无线旗舰耳机,发布至今,是网友热议的降噪蓝牙耳机。

外观上圆圆的设计,而Elite85t的耳机本体轻到很不可思议,但同时又兼顾了质感,在外观上这种简约设计我自己是相当喜欢的,而且配戴上也还蛮舒适的。

音质上的表现,是属于监听类型的耳机,三频的表现均衡,可以很清楚的听到各频段的细节,整体的听感相当透亮,而且乐器与人声并不会互相抢戏,如果是很喜欢听人声的朋友,那我觉得这一副很适合你。

在降噪/通透模式的部分,主动降噪下的深度强劲,播放音乐之后能盖掉外界9成噪音没有问题,相较之下的耳压感也不大。通透模式下的表现不错,并没有什么失真、机械音的感受,人声收音也挺自然的。

如果你是Android用户,又或是只想要适合听人声、在意音质的人,这一款三频均衡、听感通透的Elite85t会很适合你。

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第5款PhilipsFidelioT1

T1是Fidelio系列首款旗舰真无线蓝牙耳机,荣获德国红点设计奖,充电盒使用消光皮革搭配金属,走一个质感商务风,只能说是工艺精细、质感超群。

毕竟是旗舰机种,功能面上一应俱全,IPX4的生活防水、通透模式、入离耳侦测,同时单双耳切换流畅。降噪模式较为特别,具有三阶段(高降噪、低降噪、降低风噪)可供用户调整,实际体验下来在高降噪模式下,规律噪音几乎可完全消除,人声被明显降低;低降噪模式下整体降噪效果稍微减弱,不过换来耳压感随之下降;降低风噪模式开启后完全没有风噪声,在风噪方面的处理比高、低降噪模式都来得要好,很推荐在户外运动时使用。

音质部分,整体听下来三频均衡、明亮通透,中高频及人声的表现亮眼,广阔的音场丝毫不觉得被限制,低音的部分给的量适中,厚实饱满的同时也不会抢走其他频段的细节,如果真要细究,就是少了一点轰炸的感受,较不适合听带有大量低音的乐曲。

而T1也支持PhilipsHeadphonesApp,有四组官方给的EQ能够调整。开启主动降噪下单耳+充电盒总共可获得9+25小时的续航力,若不开启ANC,则续航来到惊人的13+35小时,电力方面完全不必担心

小短版的地方大概就是耳机的本体过大,单耳重量也来到了8.45公克,算是偏重的耳机了。在配戴上不只较吃个人耳型,也有明显的份量感,会在佩戴两三个小时觉得需要将其取下,让耳朵稍作休息。

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第4款索尼WF-XM4

WF-XM4是Sony去年推出的旗舰等级的无线蓝牙耳机,前代WF-XM3的耳机本体过大,造成许多人的配戴体验不佳,因为戴久了耳朵就会胀痛。今次WF-XM4将耳机本体缩小,有银、黑两色可供挑选,外观及做工上则维持了Sony一贯的质感。

WF-XM4的降噪效果非常强,内附的泡绵耳塞已经可以挡掉六七成的噪音。降噪开下去,在完美消除低频噪音的同时,针对较高频的噪音也具备一定程度的消噪能力,而且还有抗风噪及自适应降噪等技术,基本上只剩突发噪音可以听到,追求降噪效果的朋友们可将WF-XM4列入参考清单中。但不得不提,内附的泡棉耳塞配戴起来异物感强烈,需要一段时间去习惯,同时建议选择小尺寸的泡绵耳塞会较为舒适。

音质部分,三频均衡、音场宽广、解析力强,频率响应达到40kHz,实际听下来,高音领域确实听感极佳,声音的延展性很好。此外,也同样支持索尼自家的HeadphonesConnectApp可定制EQ,以带来更加适合用户的听觉感受。

单次续航来到8小时,配上充电盒可达24小时以上,使用一整天没问题。其他优点包含搭载蓝牙5.2让连线更稳定、IPX4的日常防水、支持LDAC编码、支持Qi无线充电以增加方便性。

WF-XM3为人诟病的通话质量,在WF-XM4上得到了改善。搭载了骨传导感应器及波束成型麦克风,使用下来通话降噪方面还不错,可以有效隔绝掉环境噪音;收音比上一代好了不少,不会再收到过多的杂音,人声的收音也算清晰立体,且单双耳的切换上很迅速流畅,使用体验很棒。

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第3款AppleAirPodsPro2

睽违两年多,AirPodsPro终于在年9月的苹果发布会上迎来了二代版本,作为真无线蓝牙耳机的指标性产品,这次立基在前代的优秀基础上做出更多调整。

耳机本体的外观并没有大幅度的更改,确保了轻量、优秀的配戴性,比较大幅度的更新是在充电盒之上,这次多配置了可以发出声音的扬声器,帮助用户可以快速找到充电盒的位置在哪,同时也有新增了实用的耳机挂绳孔。

芯片用与AirPods3相同的H2芯片,与iOS系统的适配性与稳定性,还有跨装置的无缝切换在市场上依旧没有任何耳机可以与之对比。

以往过去被大家诟病的白开水音质,在新一代的AirPodsPro2上有了改变,低音更加的低沈稳健,同时并不影响中高频的声音表现,整体听感是有感的立体饱满。关于降噪/通透模式也仍旧是稳稳的前段班,降噪的深度非常够,仅剩下些许高频噪音没办法消除,表现与SonyWF-XM4的消噪能力可以说是差不多的;而通透模式的表现还是业界顶尖,收录进来的声音非常自然清楚,而且这次还加入了自适应通透这个特色,在通透模式之下,可以消除掉外界突发的高频噪音,非常实用。

AirPodsPro2的通话质量就不多做赘述了,就是强。目前主编们测试过的耳机中只有AnkerSoundcoreLibertyAir2能与之抗衡;最后也是之前让人觉得比较可惜的是续航力部分偏短,但这次完全解决了,单次续航来到6小时,搭配充电盒最多可以来到30小时。

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第2款BoseQuietComfort消噪耳塞II

ANC主动降噪技术应用在耳机的创始厂商Bose,一直以来都是降噪技术的代名词与指标品牌,Quiet

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