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科学

降噪耳机如何工作?

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一副降噪耳机,带有图表显示反噪声波如何抵消传入的声波
耳机用麦克风听见迎面而来的声音,立刻放出一段完全相反的波,在它抵达你耳朵之前把它抹掉。

戴上降噪耳机的那一秒,吵成一锅粥的机舱、公交车和满是人的房间会突然安静一大截。这不是靠更厚的耳罩硬捂出来的。有些耳机是在用科学,拿声音去打声音。

听起来不太可能,但它真的管用,因为声音是以波的形式跑的。

声音是一种波

空气一振动,声音就出现了。有人说话的时候声带在抖,这些抖动推着拉着周围的空气,声波就这么产生了。波传到你耳朵里,大脑把它翻译成你听见的东西。

声波有波峰也有波谷,你可以把它想成一条在空气里往前爬的曲线。声音越响,波越大;越轻,波越小。

相反的波可以相互抵消

关键的一步在这里:波能叠起来,也能互相抵掉。一个波正在把空气往前推,另一个波在同一时刻把空气往回拉,两个撞在一起就会削掉一部分。

降噪耳机干的就是这件事。它试图造出一段和噪音正好相反的波。不想听的声音和这段反向波迎面撞上,两边一起变弱。这个现象叫相消干涉。

耳机先在倾听

降噪耳机上装着小麦克风,专门听你周围的噪音,比如飞机发动机的嗡嗡声、火车的隆隆声。耳机里的电路飞快地分析这段声音,算出一段相反的波,然后由耳机内侧的扬声器在你耳边把它放出来。

结果就是真正钻进你耳朵的噪音变少了,因为有一部分在半路就被抵掉了。

为什么它对稳定的声音效果最好

降噪对那些又稳又重复的声音特别灵:飞机发动机、空调、风扇、火车。这类声音变化不剧烈,耳机好预测,也好抵消。

尖锐或者随机的声音就难对付了。狗叫、鼓掌、突然一声喊,变化太快,耳机顶多把它削弱一点,很难完全抹掉。所以降噪耳机给你的是一个更安静的世界,不是一个绝对无声的世界。

被动降噪与主动降噪

耳机降噪有两条路。一条是被动的,靠物理硬挡:厚实的耳垫能拦住一部分外界声音。另一条是主动的,靠麦克风和反向波。大多数耳机两条一起上,耳垫挡掉一层,电路再抵掉一层。

核心思想

降噪耳机的工作方式是:听见外面的噪音,算出一段相反的声波,用小扬声器放出来。两段波一相遇,噪音就少了一块。

它们不是什么魔法耳罩,而是两个坐在你头上的微型声学工程师。