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图6 降噪耳机
耳机降噪技术主要分为两类:被动降噪和主动降噪 。
被动降噪就是通过被动器件的物理特性对声波进行隔绝,利用硅胶耳帽、头戴皮套等材料尽可能地将耳道与外界隔离开,削弱声波的传递 。
主动降噪则是耳机通过内置的麦克风收集外界的环境噪音,再经过降噪芯片实时处理发射出一段相位差180°的声波,从而抵消掉外界的噪声,达到降噪的目的 。
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图7 主动降噪原理
目前市场上流行的主动降噪耳机一般是采取被动降噪与主动降噪相结合的方式达到较好的降噪效果 。声波的传递是通过介质分子的振动,而主动降噪通过波的干涉减弱了分子的振动从而减少了噪音的传播,因此就不存在所谓“双倍噪音”的说法 。事实上,相比于普通耳机,降噪耳机一定程度上保护了听力 。一方面,降噪耳机削弱了环境噪声对我们耳朵的伤害;另一方面,由于人耳的掩蔽效应,我们在嘈杂的环境当中总是会将耳机声音调得很大来遮盖噪声,这样对耳朵的损伤就会比较突出,而当使用降噪耳机时较低音量的音乐我们就可以听得很清楚 。
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图8 佩戴降噪耳机的效果
但是有的同学可能会疑惑,为什么我戴上降噪耳机后会感觉耳闷、头晕,笔者对此也有亲身体会 。综合各方面调查、实验,不适的原因主要可能有以下几点:
1)降噪开启之后的高频残留噪声 。经过消噪处理之后,中低频的噪音基本被抵消了,而由于技术限制,越高频的声音越难消除,残留的高频噪声会让人产生一些耳鸣的感觉,听力比较敏感的人就会容易头晕 。
2)降噪后显现的次声波 。次声波是频率小于20HZ的声波,其在大自然中比较常见 。某些频率的次声波容易与人体器官发生共振,使人产生呕吐、头晕等状况 。正常情况下人耳是感知不到次声波的,因此降噪耳机也不会对这一频段的声波进行处理 。但是当我们可以听到的声音都被抵消后,次声波就容易被感知到了,此时对于次声波较为敏感的人就可能产生不适的感受 。
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图9 降噪后显现的次声波
3)“热胀冷缩”使耳道内压增大 。前面我们提到主动降噪的原理是声波的抵消,但是通过干涉相消后,声波携带的能量并不会凭空消失 。而这部分能量就转化为了耳道内空气的内能,使得温度上升,由于热胀冷缩的原理耳压就会增大[3] 。虽然温度上升的幅度很小,但是由于人耳朵的敏感程度很高,就可能会使人产生耳闷的感觉 。由此,降噪效果越好的耳机,抵消的声波就越多,导致耳道内压就可能越高,人体的感受就会更明显 。现阶段各大降噪耳机厂家也在努力尝试解决平衡耳内外气压的问题,希望下一阶段能有所突破 。
综上所述,降噪耳机在减少噪声伤害、保护听力方面确有其优势,但佩戴的体验感因人而异,各品牌耳机的特点也有所不同 。大家可以在体验尝试后再决定自己的选择 。
什么决定了头戴式耳机的舒适性?
耳机作为与人体头部接触非常密切的电子产品之一,和人体头部功能结构、形态尺寸等有着密切的关系 。长时间使用与人体头部尺寸形态不适应的耳机,易造成疲劳感,进而降低工作效率 。不合理的耳机外形不仅佩戴时易脱落,更容易导致佩戴者出现局部压迫、胀痛等不适感觉 。头戴式耳机尺寸重量通常远大于入耳式耳机,人机工程学问题相对更加突出 。
头戴式耳机部件主要分为头带和耳罩两部分,耳机的质量经由头带对用户头顶产生压力,头带拉伸后耳罩会对耳朵产生夹紧力,如下图用户头部受力分析[4]所示 。
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图10 用户头部受力分析(来源:参考文献[4])
水平夹紧力影响最为显著 。耳朵皮肤很薄,遍布神经和血管,长时间承受较大夹紧力,敏感神经受到压迫[5],会导致头疼眩晕 。在保证头部能够稳固佩戴耳机的情况下,耳机越轻、夹紧力越小,长时间的佩戴的舒适度越高 。
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