降噪耳机可以让嘈杂的飞机舱、公交车乘坐或繁忙的房间感觉安静很多。但它们不只是靠更厚的耳垫制造安静,一些耳机用科学来以声抗声。
这听起来不可能,但它有效,因为声音以波的形式传播。
声音是一种波
声音发生在空气振动时。有人说话时,声带振动,那些振动推拉空气,产生声波。声波传到你的耳朵,你的大脑把它们转化成声音。
声波有高点和低点,你可以把它想象成穿过空气移动的弯曲线条。响亮的声音有更大的波,安静的声音有更小的波。
相反的波可以相互抵消
关键思路是:波可以叠加,但也可以相互抵消。如果一个波在同一时刻向前推动空气,而另一个波向后拉动空气,两个波可以部分抵消。
降噪耳机用的就是这个原理,它们尝试创建一个与不想要的噪音相匹配的反向声波。当不想要的声音和反向声音相遇时,它们相互减弱,这叫做相消干涉。
耳机先在倾听
降噪耳机有小型麦克风,这些麦克风倾听你周围的噪音——比如飞机发动机的嗡嗡声或火车的隆隆声。然后耳机的电子装置迅速分析那个声音,创建一个匹配的反向波,耳机内部的扬声器在你耳朵附近播放那个反向波。
你的耳朵接收到的原始噪音变少了,因为一部分已经被抵消了。
为什么它对稳定的声音效果最好
降噪对稳定的、重复的声音效果特别好,比如飞机发动机声、空调声、风扇声和火车隆隆声。这些声音对耳机来说更容易预测和抵消,因为它们变化不那么突然。
尖锐或随机的声音更难处理。狗叫声、拍手声或突然喊叫声变化太快,耳机可能会稍微减弱它,但通常无法完全消除。这就是为什么降噪耳机让世界更安静,而不是完全寂静。
被动降噪与主动降噪
耳机减少噪音有两种方式:被动降噪来自物理阻挡声音——厚厚的耳垫可以阻止一些外部噪音进入;主动降噪使用麦克风和反向声波。很多耳机两者兼用:耳垫阻挡一些声音,电子装置抵消一些声音。
核心思想
降噪耳机通过倾听外部噪音、创建反向声波、并通过微型扬声器播放来工作。当声波相遇时,一些噪音被抵消了。
关于作者
Liam Salcedo
student founder
Liam founded Avanza STEM as a high school student and leads our coding and AI workshops at Clifton and Allwood libraries.
