次级声源发出的信号将由参考传声器和误差传声器共同决定。前馈式系统可以减弱参考传声器检测到的与初级噪声相关的噪声,反馈式系统则对窄带噪声十分有效。
(3)复合式主动降噪耳机
复合式主动降噪耳机是同时采用了前馈式主动降系统和反馈式主动降噪系统,两者结合使用,可以增强有源噪声控制系统的灵活性,从而比使用单一结构获得更好的降噪效果,但缺点是系统实现复杂、成本也比较高。
▲索尼前后双反馈蓝牙无线降噪耳机WF-1000XM3内部结构图
2. 耳机降噪性能极限
传入人耳的噪声主要有两个途径,分别是通过耳道中空气传播和通过人体组织传播。耳机只能隔绝通过耳道内空气传播的声音,所以耳机存在一个降噪性能的极限,即骨导传声阈值。此前有大量的研究者对于骨导传声的阈值进行了研究。
根据研究显示,在 100 Hz 至 10 kHz 的范围内骨导传声的极限基本在 50 dB 至 70 dB 之间,如图 6 所示。
这些研究同时也表明,为提高耳机的降噪量,可使用组合降噪的方法。但无论采用何种方式,均无法突破耳机降噪性能极限。
三、产业链概要与典型产品示例
1. 产业链概要
主动降噪的概念是Bose博士在1978年一次飞行旅途中由于受不了飞机的噪音而提出的。1989年,Bose公司第一个生产出了有源降噪的产品,专为飞行员设计的主动降噪耳机,而且一上市就得到了美军的大单。
经过多年发展,国外主动降噪耳机的研制和生产都已比较成熟,生产厂家也比较多,包括Bose、Sennheiser、Telex、NCT、AKG、飞利浦,日本的索尼、爱华等。目前国内生产工厂主要有歌尔声学、立讯精密、深圳冠旭电子、万魔声学(1More)等。此外,国内一些传统的数码品牌厂商和手机品牌厂商目前也进入到了TWS耳机市场,不少已推出或正在研发支持主动降噪的TWS耳机。
(1)主要技术方案商与科研机构
目前国际上主要的技术方案大都被国外大型音响或耳机公司掌握,它们是业内领先的技术方案商,也同时是产品布局和市场占有率较高的生产厂商。
目前国内的科研机构以中科院声学所和南京大学声学所为主力在该领域开展研究工作,其研究方向不局限于耳机类产品。深圳冠旭电子有限公司等生产厂商也拥有自己独立的研发团队,是目前国内具有代表性的拥有自主知识产权的技术方案商和生产厂商。
(2)主要生产厂商
传统的耳机品牌厂商以及现在的众多智能手机厂商,都有推出自主品牌的主动降噪耳机产品。值得一提的是,歌尔声学股份有限公司作为全球领先的微型扬声器生产厂商,是苹果、三星等大型终端厂商的重要供应商。立讯精密则是苹果AirPods Pro的代工方。
这里需要补充的是,万魔声学也自主研发了全时主动降噪技术,同时还自主规划了Tiinlab A2专属主动降噪芯片,并应用到了自家的降噪耳机产品当中。
2. 几款典型主动降噪耳机简介
主动降噪耳机产品繁多,价格相对于普通耳机昂贵不少。以下仅列举几例典型的主动降噪耳机(主要列举主动降噪TWS耳机)作为示例。
(1)Bose QuietComfort系列
作为全球首家(1989年)推出主动降噪耳机产品的厂商,Bose在降噪技术上的实力无疑是非常强的。
2000年,Bose首度针对消费性市场推出了主动式抗噪耳机Quietcomfort,自此之后,Quietcomfort成为了Bose主动式抗噪耳机的产品系列名称。该系列产品使用 Bose 专利的 Acoustic Noise Cancelling 有源消噪技术。