文／穿山甲

面對生活中無所不在的噪音，人們總渴望獲得一片寧靜，讓自己可專注在喜愛的事物上。然而，在捷運上戴著耳機聽音樂，卻總是會被車廂的轟隆聲蓋過旋律；在飛機上想好好休息，耳邊卻會不斷傳來引擎的低鳴聲。為了讓世界安靜下來，神奇的降噪耳機應運而生。它不只可以播放音樂，還能對抗噪音，彷彿開啟了一道無形的屏障，讓你可以隔絕外界的干擾。

航太產品 走向民用



早在1933年，德國物理學家Paul Lueg申請了一項專利，內容是利用相位波抵消管內聲波，消除喇叭周圍聲音，這項專利被譽為降噪技術的先驅。1978年代，Amar Bose在乘坐飛機時，發現引擎聲音過大且非常惱人，嚴重影響到休息的品質，激起他研究降噪耳機的興趣。不過礙於當時晶片與電子技術限制，降噪效果不太理想。直至1989年Amar Bose才推出商用產品，不過僅限於航太與軍事產業使用。經過不斷地改良，終於在2000年走進民用市場，一推出立即讓消費者驚為天人。

被動降噪 隔絕聲音



傳統上如果想要隔絕環境噪音，會用耳罩把聲音擋住，簡單來說就是利用海綿或橡膠材質，盡可能地貼合耳朵以隔絕外在聲響。耳機的造型與材質都會顯著地影響噪音侵入的程度，因此每間廠商都會仔細尋找合適的隔音材料，精心設計內部結構，並兼顧長時間穿戴的舒適感。這種隔絕聲音的降噪方法，稱之為「被動式降噪」。這種方式對降低高頻噪音有較好的效果，低頻噪音效果略差一些。若要加強低頻噪音的衰減效果，則材料的密度或重量都需要加大，反造成不便。由於會隔絕大部分聲音，穿戴時有一定的隱患。播放音樂時會不容易聽見喇叭聲或其他警示音。遮掩較好的耳機，也通常會比較緊，從而影響到舒適性。

主動降噪 反向干涉



另一種方式就是「主動式降噪」。我們知道兩種波疊加在一起，會產生建設性或破壞性干涉。如果仔細控制波的相位，讓相同波相位差180度，合成波就會變成一直線。同樣地，聲音也是一種波動，假使控制得宜，就可以產生出另一道聲音，進而消除環境雜音。

主動式降噪耳機上會有一顆麥克風接收環境噪音，接收到的資料經過運算晶片分析音訊，最終產生相位相反的聲波來消除周圍噪音。麥克風一般會擺在耳機外側偵測周圍聲音，更高級一點的耳機會在耳內增加一顆麥克風，依照使用者聽到的聲音即時調整，彌補外側麥克風的不足之處。由於成本與技術門檻較高，所以通常只出現在高階的降噪耳機上。

主動式降噪背後的核心，是運算晶片的高速處理能力。它必須在幾毫秒內分析噪音頻率，生成對應聲波。對於低頻的聲音，如飛機引擎、地鐵隆隆聲，降噪效果特別明顯；但對於像人聲、突然的喇叭聲這類變化快的聲音，降噪效果就會比較有限。主動式降噪可以讓音樂更清晰，原本需要提高音量才能蓋過噪音，現在只要小音量就能聽得很清楚。

隨著技術進步，降噪耳機變得愈來愈聰明。有些耳機能根據環境自動調整降噪強度。走在街道時，讓你可以聽見外界聲響。在聽音樂的同時，仍能聽見旁人說話或車聲，避免陷入聽不見周遭聲音的危險。在機艙裡，又可以全力屏蔽噪音。讓我們從喧囂的世界暫時抽離，找回屬於自己的寧靜。