降噪耳机无疑是近几年耳机届的宠儿，各大厂商纷纷在自己的旗舰产品中加入“主动降噪”功能，无论真无线耳机、运动耳机还是头戴式耳机，好像主动降噪才是旗舰该有的标配。那什么是“主动降噪”呢？到底是厂商的噱头还是当代年轻人的刚需呢？
可能有人可能会说，想要不听到噪声，我们准备一副耳塞就好了呀？又便宜又管用。但实际上对于很多人来讲，确实是需要一副主动降噪的耳机的。
让我们们来想象一下这样的场景，四人间的宿舍里你想上网课时候室友在打游戏，通勤的地铁或公交车上你突然接到同事的电话，乘坐飞机的过程中你想听听音乐来舒缓心情。
以上种种，都要求你需要能听到自己想听的声音但是听不见自己不想听的，而耳塞并不具备这样的功能，只有降噪耳机可以。
在分析主动降噪的原理之前，首先我们要明确什么是噪声？狭义的噪声指物体的不规则的振动发出的声音，比如指甲摩擦黑板发出的声音，或者炒菜铲与铁锅摩擦发出的声音等。
而广义的噪声，其实就是指对我们学习生活造成干扰的声音，比如你在读书而我非要旁边听重金属，那对于你来说，我这个就是噪声。我们佩戴降噪耳机目的就是为了解决这种噪声。
不管什么样的声音，都由物体振动产生，以波的形式进行传播，既可以传播信息，也可以传递能量属于机械波的一种。传播能量的大小，主要取决于声波的振幅，振幅越大能量越大。
这也是我们不要经常耳机开的音量过大的原因之一，大量的能量会传导进我们的耳道，对听力造成损伤。但是在日常生活中噪声往往和耳机里的声音一起传入我们的耳朵，我们要想在嘈杂的声音中分辨出我们想要的那的那些，就需要放大耳机的音量让它更加的鹤立鸡群，但是这样往往就意味着更大的听力损伤。
刚刚我们提到过，声音是机械波，而机械波可以叠加，如果波的形状完全相同，叠加之后效果翻倍，还会对听力形成进一步的伤害。但是，如果两列机械波的形状恰好能够抵消呢？就如下图这样，两列波的振动方向相同且相位差固定为Π，两列波的波形就会被抹平，声音就不会被我们听到了。
看懂了这一点，你就明白了主动降噪技术的关键，主动降噪耳机实际上就是捕捉外界的声音，然后模拟出一列与之波形相同，但具备相位差的音波将之抵消，以达到降噪的目的。
但是说到这，聪明的小伙伴马上就发现了问题，声音确实没了，但是两列波也确实叠加了呀，刚才你自己都说了机械波具有能量，能量去哪了？总不能凭空消失了，这也不符合能量守恒定律呀？主动降噪是不是看起来是降低了噪声，但实际上我的耳朵承受了双倍的能量？
这里很确定的讲：不是。主要是因为波叠加后能量分布发生了变化，此时波不再向外传播而是形成了驻波在耳机腔体内进行振荡而不是继续传播，因此两列波的抵消实际上是一个能量再分配的过程，大部分会被耳机墙体吸收，少部分会转化成热能耗散。
简单来说，我们可以把两列波想象成沙滩边的海浪花，海浪一波一波的来，在过程中有撞击也有叠加，但是对沙滩的影响很小。
所以，从原理上来说主动降噪确实是帮助排除环境音对我们的干扰，一定程度上让大家的耳机音量降低以保护听力。但是同时还是要提醒大家，不要长时间佩戴耳机，也不要在过马路或开车时佩戴降噪耳机！
参考文献：
[1]邢白灵,于小利.TWS耳机的发展趋势[J].科学技术创新,2020(21):88-89.
[2]费艳锋,曹祖杨,李坚维.关于主动降噪耳机的研究[J].电声技术,2020,44(05):38-40+46.DOI:10.16311/j.audioe.2020.05.008.
[3]张蔷.壮丽的苏格兰古堡[J].科学大观园,2014(04):8-9.
[4]韩国民,李世杰.浅谈主动降噪耳机技术[J].数字技术与应用,2014(01):215.DOI:10.19695/j.cnki.cn12-1369.2014.01.155.
[5]韩朋序,冯芬,付玲,刘慧,张欢,白晗,巩江,倪士峰.耳机对人体的危害及预防[J].宁夏农林科技,2013,54(07):
[6]路煜皓.主动降噪耳机的新进展[J].电声技术,2010,34(08):65-67.DOI:10.16311/j.audioe.2010.08.012.
[7]刘拿,杨红官,程亚奇,姚胜南.数字降噪耳机中自适应滤波器的设计实现[J].微计算机信息,2010,26(20):206-208.
[8]李传忠.聆听纯净的声音——解析降噪耳机[J].音响技术,2009(10):52-54.
作者｜杨诚
审核｜陶志勇
文章由科普中国-创作培育计划出品，转载请注明来源