BOSE qc30主动式降噪耳机的工作原理拆解分析

今天很多朋友已经使用上了主动降噪耳机。特别是坐火车、坐飞机时，可以让环境嘈杂环境变得相对安静一点。

主动式降噪耳机如此强大，既然这样，我想你一定都会想知道主动式降噪耳机的降低噪声的原理是什么！

一个物体发生振动，再由其将振动传向了空气，经过空气传递到你的耳朵里，你便听见了其声音。

举个例子，比如你在说话时可以摸一下自己的喉咙，可以明显感觉它在振动，这便是你喉咙中的声带振动，继而将振动传向空气的一个实例。我们可以将此类振动用物理的“波”来表示。

 

主动式降噪耳机的工作原理其实就是通过软件形成一个与你周围噪音的声波相反的反向声波来抵消原有噪音。

一个健康的成年人可以听到的声音为20hz~20000hz（赫兹数越大声音越尖锐 ），而主动式降噪耳机的主要任务就是将这一范围内的单调重复的声音消除掉。主动降噪就是耳机内置的mic主动采集环境噪音，经过芯片计算后发射反向声波，该声波频谱与所要消除的噪声幅值相等、相位刚好相反（相差180度），则能与噪音相互抵消中和，从而达到降噪效果。

有些朋友可能不太理解声波为什么会抵消，难道外边有噪音，我的耳机里也播噪音就能把这个噪音给消除吗？

我们假设你现在就是你耳道中的一个空气分子，外边的噪声让你就先在海边一样，被海水的浪花冲得起起伏伏。就在噪音的波能量在左右拉拽你的时候，耳机里输出了左右拉拽你的噪音波相反的一个波，噪音将你向右拽时耳机的声音将你向左拽，反之亦然，所以你在力量的平衡下反而平静了下来。耳道里的空气分子不震动了，你的耳膜也就不受噪音的摧残了。

前馈式主动降噪耳机的外部传声器通常面向外部，通过耳机的透声孔收集外部的环境噪音。当外传声器收集到噪音信号后通过ANC控制电路将其传输给次级声源，没有反馈回路。不过它对于稳定的噪音会发挥岀良好的降噪效果，但是应用范围就会受到极大的限制，通常也只会出现在低端耳机产品之中。

反馈式主动降噪耳机的内传声器在耳机的内部，通常会置于耳道入口处。当内传声器收集到进入耳机的噪音后，会通过ANC降噪处理电路产生相位相反幅度相当频率相等的次级声信号，最后传输至次级声源，通过次级声源释放出相位相反的噪音，进而实现主动降噪操作。反馈式主动降噪耳机的内传声器通常会在次级声源附近，能够较为真实的反应出听觉附近所感受到的噪音，因此降噪的效果也会更好，只是内部的结构会相对复杂一些。

原理向来容易理解，但是在现实中将其做出来还是比较困难的。主动降噪耳机的内部器件都会比普通的耳机要复杂得多。主动式降噪耳机需要在耳机中多加入一个降噪模块，这个模块汇总了麦克风和内部的逻辑计算电路。在耳机使用时多加入一种与你周围的噪音相反的声波，从而将外部的噪音抵消掉。

目前的消噪技术主要都是针对500Hz以下的低频起作用，也就是那些轰轰的低频声。

而那些高频声音，因为波长很短，所以穿透力很差，目前哪怕在最顶级的TWS消噪耳机，也是采用最原始直白的堵耳洞实现降噪效果，它们主要通过包围耳朵形成封闭空间（头戴式），或者选用硅胶耳塞（入耳式）等隔音材料阻挡外界噪声，也就是传说中的被动降噪，但此方式往往杯水车薪降噪效果不甚明显。

具体来说，主动式降噪耳机分为三种：1、前馈式降噪 2、后馈式降噪 3、前馈式后馈式结合 三种降噪类型。

通常来说，前馈式降噪要好实现一些，因为不用加入筛选的算法。但是后馈式降噪在理论上来说体验会更好，不过因为要加入筛选算法，对于逻辑处理电路的算法能力要求很高。

不过在之后出现的前馈式与后馈式结合的降噪方式倒是将二者的优点相结合了起来，让逻辑电路以最低的算法压力实现了最好的效果。

其实主动降噪耳机的原理用处并不仅仅在于提供更高的用户体验，还有好多工人，以及各种劳动作业者工作在噪音非常大的环境中，长此以往，许多工人的听觉就收到了不可逆的损伤。但是通过这种技术，我们就可以为他们提供高噪声环境下的保护装备。

其实主动降噪耳机的发展还并不成熟，耳机对于某些比较复杂的噪音依旧不能完全消解。

拆解BOSE qc30主动降噪耳机

耳机内侧的凸起结构方便挂住鲨鱼鳍耳套。

耳机背面上下2个小孔分别是 上导气孔，下降噪麦，（通话麦在右侧耳机下方）。

耳机出音口有尼龙滤膜。

通过敲击后耳机壳会轻微变形致开胶缝隙。

拆除白色的导音轨与红色导音轨组合，导音轨的主要作用是通过导音轨将内部的多余气流排向外部，减少腔体内不必要的气流共振，并对耳机的主动提升有一定的效果，减少了高频降噪可能会引起的“增噪”。

Bose QC30采用的是降噪驻极体电容咪，前馈+后馈混合降噪方案，进一步提升降噪效果。

Φ14.8 mm较大口径喇叭，有效提升中低频的声学和相位的稳定性，并且音膜采用复合材质，在声音的整体质感上有很大的改善，各个频段的细节表现特别突出低音多而不混，下潜有力，中音醇厚，高频清晰透亮。

线控的部分背面是NFC感应区域。

侧面是降噪级别调节按钮。

正面是音量调节键和多功能按钮。

打开外壳后可以看到一圈密封防水胶。

线控主板包括了NFC处理芯片和一些按键逻辑控制电路。

颈环内侧是电源开关键以及蓝牙、电源指示灯。

外侧是micro USB接口。

耳机颈环右边是降噪、蓝牙电路板。

蓝牙芯片使用CSR8670方案，蓝牙天线类似于棒状天线，两颗丝印为“71158BCBZ”降噪处理芯片，PCB之间使用FPC线互联，充电采用micro USB接口进行充电。

耳机颈环的左边是双异性电池 250毫安(为了配合弧度电池分两块中间电线连接)。

ADI数字主动降噪技术

三种主动降噪技术

参考文档：

《降噪耳机的工作原理是什么》知乎 夏洛大叔

《主动式降噪耳机的原理》百家号 芋珖学菌

《拆解BOSE qc30主动降噪耳机》盛洋声学

《ADI数字主动降噪耳机方案》

编辑：黄飞