近年來，降噪耳機(jī)已經(jīng)走入了許多人的生活當(dāng)中；但優(yōu)化用戶體驗的問題一直都需要新的思考。

具體來說，我們平時所用的降噪耳機(jī)按照原理主要分為兩種：一種是被動降噪（Passive Noise-Cancelling）耳機(jī)，另一種是主動降噪（Active Noise-Cancelling ）耳機(jī)。

被動降噪耳機(jī)，即通過耳機(jī)上的隔音材料或者是特殊的結(jié)構(gòu)盡量隔絕噪聲，主要是入耳式耳塞和全罩耳式耳機(jī)，長期佩戴的話會使得耳朵脹疼，過大的聲壓甚至還會對聽力造成影響。

主動降噪耳機(jī)，即在耳機(jī)中設(shè)置了專門的降噪電路。一般通過音頻接收器（如微型麥克風(fēng)）和抗噪聲輸出芯片，通過接收、分析外界噪聲的頻率并產(chǎn)生與其相反的頻率，相互減弱或抵消，從而達(dá)到屏蔽噪聲的目的。

但事實上，無論是哪一種降噪耳機(jī)，用戶的佩戴時間過長都會影響使用體驗，尤其是在需要降噪的環(huán)境中睡覺時。

長期以來，悉尼科技大學(xué)音頻、聲學(xué)和振動中心的研究人員一直都在研究新型虛擬噪聲消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將主動降噪的部件從個人音頻設(shè)備轉(zhuǎn)移到椅子的頭枕上。

主動降噪技術(shù)的起源可追溯到 20 世紀(jì) 30 年代。當(dāng)時，美國授予了第一項相關(guān)的專利，該專利可以通過反轉(zhuǎn)聲音的極性并播放這些聲音來消除不需要的噪音。1989 年，主動降噪耳機(jī)的第一個工作原型由航空工業(yè)發(fā)布。1991 年，主動降噪技術(shù)被用于封閉空間內(nèi)的噪音控制，被搭載上了日產(chǎn)藍(lán)鳥的硬頂車型。

盡管主動降噪技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了近一百年的時間積累，但不同于主動降噪耳機(jī)，主動降噪頭枕的噪聲消除系統(tǒng)多年來幾乎沒有進(jìn)展。

參與研究的肖童（音）透露了一些原因。

現(xiàn)有的主動降噪頭枕所使用的麥克風(fēng)被放置在用戶頭部周圍的位置，以采樣用戶能夠聽到的聲音。這些設(shè)備最適合處理高達(dá) 1 kHz 的低頻噪聲。然而，耳機(jī)的耳罩和隔音材料所帶來的被動降噪效果，可以有效減少高頻噪音，包括 4-6 kHz 的人類的聲音。這正是主動降噪頭枕所缺乏的。

為了解決這一問題，研究團(tuán)隊需要搭建一個同時處理高頻噪音和低頻噪音的主動降噪系統(tǒng)。

因此，他們基于激光多普勒振動儀（LDV）設(shè)計了一個遠(yuǎn)程聲學(xué)傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以測量大范圍內(nèi)的非接觸式振動。在測試中，他們在耳朵里放置了一層珠寶大小的反射膜，作為 LDV 的拾音器。

據(jù)肖童透露，測試成功了，系統(tǒng)能夠有效消除 6kHz 的噪聲，衰減效果到 10-20 分貝。

研究人員在三種有典型的噪聲環(huán)境中測試了這個系統(tǒng)——乘坐飛機(jī)時、飛機(jī)從頭頂飛過時，人們說話時。肖童表示，他們的系統(tǒng)性能接近一副主動降噪耳機(jī)，具有寬頻率響應(yīng)，但不需要笨重的耳機(jī)或其他設(shè)備。他說道：

我們稱之為「主動降噪虛擬耳機(jī)」。

左：兩個輔助揚聲器放置在頭部和軀干模擬器（帽子）后面，用于聲音控制。如圖所示，多個主擴(kuò)音器被任意放置，以模擬來自不同方向的噪音。激光多普勒測振儀（LDV）發(fā)出的探測激光束對準(zhǔn)耳膜。

右圖：一層反射膜被放置在靠近帽子左合成耳道的耳道處。LDV 可遠(yuǎn)程測量膜表面的振動頻率，從而為主動降噪控制器發(fā)送信號。

這些「虛擬耳機(jī)」一直模擬器設(shè)備上演示，以記錄測量結(jié)果。不過，目前也已經(jīng)有人類受試者進(jìn)行了初步測試。肖童說道：

這樣的配置簡單又有效，目前最大的限制就是成本高昂。因為系統(tǒng)所需的 LDV 是一種精密的科學(xué)儀器，價格并不便宜。

當(dāng)然，該系統(tǒng)還有其他方面有待解決，比如反射膜放置在人耳中哪個位置更合適；更高水平的主動降噪效果如何實現(xiàn)等。

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