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科学吐槽|降噪耳机的“七宗罪”之“负压”

2018.07.20

坊间流传主动降噪耳机在佩戴过程中会有“负压”感或者闷闷的感觉,很多种版本的解释,但似乎都没说到点子上,那“负压”到底是啥?为何即使是同一个人在不同环境下戴同一款ANC耳机,他的感受也不一样呢?

首先,在这里得先明确一个前提:降噪耳机设计的初衷是为喧嚣环境而制的,并不是为安静环境而生。所以,同一款降噪耳机,在充满噪声的环境和在办公室等较安静的环境下的听觉体验是不同的。那留意过使用场景的同志们应该会有较真切的感受,那就是:在喧嚣环境下感受不到所谓的“负压”;但在较安静的环境下,会有不同程度的“负压”感。

OK,那我们来聊下,在较安静的环境下,降噪耳机到底负的什么压?

大家都知道,人类听觉频域为20Hz - 20KHz,而主动降噪主要针对的是50Hz-1KHz的中低频声波,那听觉频域内其他频段的声波在耳机开启主动降噪模式时是怎样的状态?先整体看下下面这张图:


看明白了么?

由上图可得:

Point 1:主动降噪抵消了50Hz - 1KHz的中低频噪声;

Point 2:大于1KHz的高频噪声被耳罩或耳塞成功阻隔(被动降噪

那有同志要问了:

1:主动降噪开启,为啥20Hz - 50Hz 以及 >1KHz的频段却显示增噪?

2: 难道<20Hz 以及 >20KHz 的频段在整个降噪过程可以完全忽略?

对于问题1的答案是:主动降噪(尤其是反馈降噪)必然会带来低频或次声部分的增强,这是由反馈控制的数学定律决定,任何一家公司也无法超越这一定律的约束。(欲知详情,可自行了解数字降噪及滤波器参数相关)。

对于问题2:大于20KHz的超声波,其实不在我们的听觉范围内,讨论似乎没有太大意义,咱就只说说这<20Hz的次声波。

关于次声波,百度百科有如下两个小故事:故事1:1890年,一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中,突然神秘地失踪了。20年后,人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是,船上的东西都原封未动,完好如初。船长航海日记的字迹仍依稀可辨。就连那些已死多年的船员,也都“各在其位”,保持着当年在岗时的“姿势”。

故事2:1986年,法国国防部在进行次声实验时,由于疏忽,致使次声波冲出实验室,导致16公里外正在吃饭的20口之家和正在田间劳作的10口之家全部丧命。


上述两个故事,其本质都是次声波杀人的案例,而次声波之所以能杀人于无形,其实和我们人类这肉身的固有频率有关。

人体各器官固有频率恰好处于次声波的频带范围(<20Hz)。当耳区周围中低频波被抵消的瞬间,次声波比例增加,产生次声或低频噪声聚集的现象。当外界次声波与人体器官产生共振时,人体就会有产生不适,出现“闷”感或“负压”感。但耳畔的次声量很小,不会对人体造成伤害,当有负压感时,打开音乐或接入其他音频,这种感觉就会随之消失了。

此外,对于20Hz - 50Hz 区域的增噪现象,也对“负压”感做出了一定“贡献”。对此频段的听觉及心理感受,可参考在消声室内的身心感受,在此不冗述。

上述提到的这些在降噪耳机使用过程中的感受,目前技术层面上的解决方案是可以基于人类听觉曲线和心理声学特征,引入听觉计权函数作为降噪性能的评价指标,将降噪产生的“负压”控制在人耳不易察觉的程度。而这也正是会听声学正在做的事情,是的,目前这个领域我们暂时是领先的,也是唯一一家供应商。

好了,降噪耳机的“负压”就是这么回事。感谢各位认真的读到了这里~送你一朵小花❀❤