近年來，降噪耳機(jī)已經(jīng)走入了許多人的生活當(dāng)中；但優(yōu)化用戶體驗(yàn)的問題一直都需要新的思考。

具體來說，我們平時(shí)所用的降噪耳機(jī)按照原理主要分為兩種：一種是被動(dòng)降噪（Passive Noise-Cancelling）耳機(jī)，另一種是主動(dòng)降噪（Active Noise-Cancelling ）耳機(jī)。

被動(dòng)降噪耳機(jī)，即通過耳機(jī)上的隔音材料或者是特殊的結(jié)構(gòu)盡量隔絕噪聲，主要是入耳式耳塞和全罩耳式耳機(jī)，長(zhǎng)期佩戴的話會(huì)使得耳朵脹疼，過大的聲壓甚至還會(huì)對(duì)聽力造成影響。

主動(dòng)降噪耳機(jī)，即在耳機(jī)中設(shè)置了專門的降噪電路。一般通過音頻接收器（如微型麥克風(fēng)）和抗噪聲輸出芯片，通過接收、分析外界噪聲的頻率并產(chǎn)生與其相反的頻率，相互減弱或抵消，從而達(dá)到屏蔽噪聲的目的。

但事實(shí)上，無論是哪一種降噪耳機(jī)，用戶的佩戴時(shí)間過長(zhǎng)都會(huì)影響使用體驗(yàn)，尤其是在需要降噪的環(huán)境中睡覺時(shí)。

長(zhǎng)期以來，悉尼科技大學(xué)音頻、聲學(xué)和振動(dòng)中心的研究人員一直都在研究新型虛擬噪聲消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將主動(dòng)降噪的部件從個(gè)人音頻設(shè)備轉(zhuǎn)移到椅子的頭枕上。

主動(dòng)降噪技術(shù)的起源可追溯到 20 世紀(jì) 30 年代。當(dāng)時(shí)，美國(guó)授予了第一項(xiàng)相關(guān)的專利，該專利可以通過反轉(zhuǎn)聲音的極性并播放這些聲音來消除不需要的噪音。1989 年，主動(dòng)降噪耳機(jī)的第一個(gè)工作原型由航空工業(yè)發(fā)布。1991 年，主動(dòng)降噪技術(shù)被用于封閉空間內(nèi)的噪音控制，被搭載上了日產(chǎn)藍(lán)鳥的硬頂車型。

盡管主動(dòng)降噪技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了近一百年的時(shí)間積累，但不同于主動(dòng)降噪耳機(jī)，主動(dòng)降噪頭枕的噪聲消除系統(tǒng)多年來幾乎沒有進(jìn)展。

參與研究的肖童（音）透露了一些原因。

現(xiàn)有的主動(dòng)降噪頭枕所使用的麥克風(fēng)被放置在用戶頭部周圍的位置，以采樣用戶能夠聽到的聲音。這些設(shè)備最適合處理高達(dá) 1 kHz 的低頻噪聲。然而，耳機(jī)的耳罩和隔音材料所帶來的被動(dòng)降噪效果，可以有效減少高頻噪音，包括 4-6 kHz 的人類的聲音。這正是主動(dòng)降噪頭枕所缺乏的。

為了解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)需要搭建一個(gè)同時(shí)處理高頻噪音和低頻噪音的主動(dòng)降噪系統(tǒng)。

因此，他們基于激光多普勒振動(dòng)儀（LDV）設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程聲學(xué)傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以測(cè)量大范圍內(nèi)的非接觸式振動(dòng)。在測(cè)試中，他們?cè)诙淅锓胖昧艘粚又閷毚笮〉姆瓷淠ぃ鳛?LDV 的拾音器。

據(jù)肖童透露，測(cè)試成功了，系統(tǒng)能夠有效消除 6kHz 的噪聲，衰減效果到 10-20 分貝。

研究人員在三種有典型的噪聲環(huán)境中測(cè)試了這個(gè)系統(tǒng)——乘坐飛機(jī)時(shí)、飛機(jī)從頭頂飛過時(shí)，人們說話時(shí)。肖童表示，他們的系統(tǒng)性能接近一副主動(dòng)降噪耳機(jī)，具有寬頻率響應(yīng)，但不需要笨重的耳機(jī)或其他設(shè)備。他說道：

我們稱之為「主動(dòng)降噪虛擬耳機(jī)」。

左：兩個(gè)輔助揚(yáng)聲器放置在頭部和軀干模擬器（帽子）后面，用于聲音控制。如圖所示，多個(gè)主擴(kuò)音器被任意放置，以模擬來自不同方向的噪音。激光多普勒測(cè)振儀（LDV）發(fā)出的探測(cè)激光束對(duì)準(zhǔn)耳膜。

右圖：一層反射膜被放置在靠近帽子左合成耳道的耳道處。LDV 可遠(yuǎn)程測(cè)量膜表面的振動(dòng)頻率，從而為主動(dòng)降噪控制器發(fā)送信號(hào)。

這些「虛擬耳機(jī)」一直模擬器設(shè)備上演示，以記錄測(cè)量結(jié)果。不過，目前也已經(jīng)有人類受試者進(jìn)行了初步測(cè)試。肖童說道：

這樣的配置簡(jiǎn)單又有效，目前最大的限制就是成本高昂。因?yàn)橄到y(tǒng)所需的 LDV 是一種精密的科學(xué)儀器，價(jià)格并不便宜。

當(dāng)然，該系統(tǒng)還有其他方面有待解決，比如反射膜放置在人耳中哪個(gè)位置更合適；更高水平的主動(dòng)降噪效果如何實(shí)現(xiàn)等。

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