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    经常看电影的小伙伴可能会留意到这么一个细节:在以往的电影中,如果在KTV等环境音比较吵的环境当中时,主角接打电话输出基本全靠吼,如果本身没有一身功力,使不出来狮吼功,基本上对方就听不清楚讲的啥玩意儿,因为真的太吵;而在现在的电影作品中,在KTV等场景中打电话主角还是能够保持很帅气的姿势低声说话,而电话的另一边,都是清晰的人声呈现。

    是时代变了小鲜肉的演技都不如前人了吗?也不尽然啦,类似的场景基本上00后之前的几代人都会遇到过,不信你看:

    以往在火车站打电话:

    喂,你在哪呢?怎么那么吵?

    我~在~车~站~呢~一~会~说~

    嘟嘟嘟嘟……电话挂了。

    现在在火车站接微信电话:

    喂,你在哪呢?怎么说话断断续续的?

    我在车站呢,人多抢信号,一会说。

    电话挂了。

    手机信号不好的问题……没错,说的就是那个谁,你们都懂。不过,今天咱们不说信号问题,说说输出不用再吼的问题。为什么现在即便是身处嘈杂的环境当中,电话的另一方依然能够听到自己想听到的那个人说的话,而且还不带吼的?这个,就是麦克风的功劳了。

    以iPhone X为例,这款手机机身内藏有4个麦克风,底部扬声器开孔接近充电口的两个小孔其实是两个麦克风开孔,背部闪光灯右下方一点点有一个麦克风开孔,刘海屏内的听筒内藏有一个麦克风。我们现在使用手机通话时能够过滤非必要声音,就是四个麦克风协同工作的功劳。

    针对不同的工作环境,iPhone X的四颗麦克风的作用其实也不尽相同。比如说通话时,系统会自动调用底部的麦克风作为送话麦克风,而摄像头旁边的则是作为降噪麦克风,三颗麦克风协同工作,也就使得用户说的话能够清晰的传输到对方的听筒当中,而大部分环境音,则被过滤掉。

    智能手机降噪工作原理

    目前,一般的智能手机都是通过双麦克风进行降噪,大概原理如下:

    我们打电话的时候,送话麦克风获得的语音信号是A1、环境音信号A2,顶部的降噪麦克风获得的是语音信号B1、环境音信号A2,这些信号都会传送到处理器内的差分放大器进行处理,处理方式就是送话麦克风和降噪麦克风两路信号相减再放大,也就是(A1+A2)-(B1+A2),从而消除环境音A2,达到降噪效果

    为了达到更好的降噪效果,手机厂商一般会将两个麦克风的位置尽量分离开,也就是一个在顶部,一个在底部,当我们说话的时候,靠近嘴巴的麦克风和远离嘴巴的麦克风捕获的语音信号是不同的,而环境音信号是一致的。

    目前,智能手机产品基本上都会有降噪麦克风。如果通话的时候对方说你那边太吵了,基本上就是降噪麦克风坏了。

    而说到降噪,虽然智能手机是我们日常接触最多最为频繁的降噪数码产品,但是,数码爱好者现在对于手机降噪麦克风的关注应该比较少了吧,在消费市场中,消费者更为关注的降噪数码产品应该是降噪耳机,在AirPods Pro的疯狂输出之下,本来不怎么关注耳机产品的小白消费者,也都开始了解到降噪了吧。

    作为大家日常能够接触到的两大消费降噪数码产品,手机降噪和耳机降噪的原理其实并不相同。

    降噪耳机工作原理

    降噪耳机的工作方式大致分为主动降噪和被动降噪。

    被动降噪的原理就很简单了,简单理解就是不让其他任何声音进入到耳朵,能够进入耳朵的部分就剩下想听的音乐或者其他音频,因此也就达到了降噪的效果。目前,被动降噪的方式一般是通过包围耳朵形成封闭空间,或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡外界噪声以达到降噪效果。

    而目前的降噪耳机一般指的是使用主动降噪方式的耳机。内置在耳机里的麦克风侦测耳朵能听到的环境中的低频噪音(100-1000Hz),再将噪声讯号传送到控制电路,控制电路进行实时运算,再通过HiFi扬声器播放与噪音相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声。也就是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波,将噪音中和,从而实现降噪的效果。简单理解就是类似于初中物理中的作用力和反作用力。

    在应对复杂噪声环境时,“主动降噪”的两枚MEMS 麦克风将会分别拾取耳内噪声及多样外界环境噪声,配备独立运作的智能高清降噪处理器,对拾取的不同噪声进行高速运算,精准消噪。

    消费市场上大多数降噪耳机都采用模拟技术实时生成降噪波形。相反,其他有源噪声和振动控制产品则使用软实时数字处理。

    为了防止高频噪声进入耳朵,大多数可消除噪音的耳机都依赖隔音。高频声音的波长更短,要消除这种声音,需要定位设备以检测和抵消它,使其比听众的耳鼓更靠近当前技术上可行的范围,或者需要使耳机电子设备复杂化的数字算法。

    使用降噪耳机带来的听音乐感受是很明显的,当戴上这样一款耳机的时候,会感觉到“哇,世界仿佛都安静了”的感觉,回响在耳畔的,就只剩下自己想听的声音。这种效果,在乘坐公交、高铁或者飞机等公共交通的时候,尤其明显。而一旦摘下耳机,如果身处闹市,就会有一种噪音扑面而来的感觉。打个比方,如果戴上降噪耳机是夏天身处空调房的舒服,摘下耳机的感受就跟打开房门走向太阳一般吧。

    不过,就像是举的例子一样,虽然在夏天身处空调房是一件享受的事情,但是,你并不会喜欢一直被空调吹着。主动降噪耳机在带来安静的世界的同时,其实也会对音乐原声产生影响,造成音质受损的不良影响,这也成为部分追求极致音质的消费者选择这类耳机的一大原因。其次,降噪耳机戴久了,在耳朵内会产生一种压迫感,闷闷的。

    但是,图听个响的其实就不用太考虑这个了,就像我,基本上是感受不到音质的变化。正如B站TESTV官方频道所说的那样,好的降噪耳机带给你的震撼,不是你戴上耳机的时候,而是摘下耳机那一刻。

    如果说损失音质对于大部分消费者来说不是缺点的话,那么,对于大部分消费者来说,主动降噪耳机应该都会存在一个比较大的缺点吧,那就是它们都卖得比普通耳机贵。你看看,加了个Pro小尾巴的AirPods立马就卖到了1999,比不少主流厂商的走量的手机都贵不少了。

    总结

    作为我们日常接触最多的降噪数码产品,手机采用的降噪方式是通过两个或者更多的麦克风,采集语音信号以及环境音信号,然后通过两个通道采集到的音频信号进行相减放大,通过软件算法来达到降噪的效果。

    除了通话场景的应用之外,目前部分高端手机在录视频的场景下,也能够做到降噪,从而使得视频的声音更加纯净。

    而主动降噪耳机的降噪原理则是通过释放同振幅反相音频信号对噪音进行中和,来达到降噪的效果。

    所以,两者的目的虽然一样,但是实现的方式是完全不一样的,大概就是法术伤害和物理伤害的区别吧。

    除了手机、耳机等数码产品之外,降噪还应用在生活的方方面面,例如在内燃机、通风机、鼓风机、压缩机、燃气轮机以及各种高压、高气流排放的噪声控制中广泛使用消声器,还有隔声室、隔声墙、隔声幕、隔声门等。

    另外,降噪的发展历史也可以追溯到非常久远的1936年,发明人Paul Lueg授予了噪音控制系统的第一项专利,描述了如何通过使波相位超前来消除管道中的正弦音调,以及如何通过反转极性来消除扬声器周围区域中的任意声音。

    1950年代, 劳伦斯·J·福格尔(Lawrence J. Fogel)创建了消除直升机和飞机驾驶舱噪声的系统;1957年,威拉德·米克(Willard Meeker)开发了一种纸质设计,并设计了一种适用于包耳式耳套的主动噪声控制模型。该耳机的有源衰减带宽约为50–500 Hz,最大衰减约为20 dB;1986年,Dick Rutan和Jeana Yeager在其环球飞行中使用了Bose制造的原型耳机;1992年,日本市场日产Bluebird成为世界上第一辆安装ANC系统的汽车。

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    • 游客 2019-11-12 20:49

      就一处让人不知所云:使其比听众的耳鼓更靠近当前技术上可行的范围

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      1#

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