全国爱耳日 | 耳机原理大揭秘：主动降噪和被动降噪如何保护你的听力？

出品 | 搜狐健康

作者 | 北京同仁医院 神经耳科 古鑫

编辑 | 周亦川

你是否好奇，耳机是如何将音乐、人声甚至电影中的爆炸声精准传递到你耳中的？从几十元的入门款到上万元的旗舰产品，耳机的工作原理各有不同。本文将带你探索耳机的“黑科技”，揭开不同耳机背后的声学秘密。

首先，我们需要了解声音是如何在空气中传播的。声音是通过振动产生的，这些振动在空气中形成声波，然后传播到我们的耳朵。耳机利用这一原理，通过内部的驱动单元（也就是我们通常所说的扬声器）将电信号转换为机械振动，从而产生声音。

对于入耳式耳机，它们通常配备有小型驱动单元，这些单元被紧密地封装在耳机的外壳中。当音频信号通过导线传输到驱动单元时，驱动单元的振膜会开始振动，进而推动周围的空气分子，形成声波。这些声波直接进入我们的耳道，使我们能够清晰地听到声音。而对于头戴式耳机，其驱动单元通常更大，能够提供更广阔的声场和更丰富的细节。头戴式耳机的耳罩设计也有助于隔绝外界噪声。当音频信号传输到驱动单元时，振膜同样会振动并产生声波，并通过耳罩内的空气传播到我们的耳朵。

无论是入耳式还是头戴式耳机，它们都通过内部的驱动单元将电信号转换为机械振动，进而产生声波。这些声波通过不同的传播路径进入我们的耳朵，让我们能够享受到美妙的音乐。

驱动单元：耳机的“心脏”

耳机的核心在于驱动单元，它决定了声音的质感、层次和风格。目前主流驱动技术可分为四大类：

1. 动圈耳机：经典永不过时

动圈耳机的工作原理类似于迷你版音箱。当电流通过缠绕在振膜上的线圈时，音圈在永磁体的磁场中前后振动，带动振膜挤压空气，从而产生声波。大尺寸振膜能推动更多空气，低频澎湃，适合摇滚、电子乐。结构简单，技术成熟，百元耳机多用此技术。

2. 动铁耳机：细节控的福音

动铁单元的核心是一个“平衡电枢”（U型金属片）。电流通过线圈时，电枢在磁场中摆动，通过连杆驱动微型振膜发声。由于振膜极小，高频响应极佳，但低频不足，因此高端动铁耳机会分频搭载多个单元。人声、乐器细节纤毫毕现，适合监听、古典乐；体积小常用于入耳式耳机，如舞台耳返。

3. 平板磁力耳机：黑科技玩家的选择

在振膜表面印刷电路，将其置于强磁场中。电流通过时，磁场力均匀作用于整个振膜，减少传统动圈的局部变形，从而降低失真。 特点是声音通透自然，被誉为“最接近现场”。需搭配专业耳放使用。

4. 静电耳机：发烧友的终极梦想

原理是将超薄振膜（厚度仅微米级）置于两块带电金属板之间。音频信号改变极板电压时，静电场驱动振膜振动。由于振膜极轻，瞬态响应远超其他类型，天花板级音质，高频如水晶般清澈，细节多到“恐怖”。需专用高压耳放，价格昂贵。

声音传递：不走寻常路的技术

除了驱动单元，耳机传递声音的方式也充满巧思：

1. 传统气导：主流之选

通过振膜直接振动空气，声波经耳道传入内耳。分为两种设计——开放式设计：耳罩不密封，声场自然，但漏音明显；封闭式设计：隔绝外界噪音，适合录音室。

2. 骨传导：让耳朵“呼吸”

振动单元紧贴颞骨，通过颅骨直接将振动传递至耳蜗，完全绕开耳膜和耳道。相比于传统的气导耳机，骨导耳机能够在运动时更好的感知环境音，避免安全隐患。此外，适合耳道炎症或听力受损者。但也有一定的技术短板，即低频几乎消失，音质有所损失。

3. 气传导：黑马“新物种”

利用定向声学技术，将声波精准射入耳道，无需塞入耳内或接触骨骼。这种方式与自然听音过程一致。优势在于比骨传导音质更好，漏音更少。佩戴接近普通眼镜，适合运动、长时间使用和听力敏感者。但音质表现通常不如入耳式耳机，而且可能导致声音外泄。

无线技术：剪掉“尾巴”的魔法

现代耳机的无线化革命，离不开三大技术加持：

1. 蓝牙编解码：指蓝牙设备在传输音频信号时使用的编码和解码技术。它决定了音频数据如何压缩、传输和还原，直接影响音质、延迟和功耗。常见编码有：

SBC（Subband Coding）：基础协议，标准解码，音质压缩明显，兼容性好。

AAC（Advanced Audio Coding）：苹果设备常用，音质较好，适合流行音乐。

aptX/aptX HD：高通方案，延迟低，适合视频和游戏。

LDAC：索尼开发，支持高分辨率音频接近无损，音质最佳。

2.降噪——静音的奥秘。耳机实现降噪的方式主要有两种：被动降噪与主动降噪。

主动降噪（Active Noise Cancellation, ANC）和被动降噪（Passive Noise Cancellation，PNC）是两种不同的降噪技术，它们的工作原理和效果各有特点。被动降噪的原理是通过物理方式阻挡外界噪音，主要依靠耳机的结构和材料来隔离噪音。具体方法包括：耳塞或耳罩的密封性，通过紧密贴合耳朵或耳道，阻止外界噪音进入；亦或是一些隔音材料的使用，如高密度材料吸收或反射声波，减少噪音传播。优点在于：无需电源和复杂技术，结构简单；无额外功耗、不依赖电池，适合长时间使用；而且成本较低。缺点是降噪效果有限：主要针对高频噪音，对低频噪音效果较差。

主动降噪的原理通过电子技术抵消外界噪音。耳机内置麦克风实时捕捉外界噪声--处理器分析并生成与噪声相位相反的声波--反相声波与外界噪声叠加，相互抵消，达到降噪效果。可以达到高效降噪，尤其对低频噪音（如飞机引擎、地铁噪音）效果显著，提升音质和更纯净的音频体验；并且佩戴舒适、无需紧密贴合，适合长时间使用。但仍存在一些弊端，如需依赖电池供电，增加功耗；可能引入额外噪声，处理不当可能产生轻微的背景噪音。

许多高端耳机结合两种技术，利用被动降噪阻挡高频噪音，主动降噪处理低频噪音，提供更全面的降噪效果。

3. 空间音频：从听歌到“置身现场”

空间音频是一种先进的音频技术，旨在通过模拟三维空间中的声音分布，提供更加沉浸和真实的听觉体验。它让声音听起来像是从不同方向和距离传来，增强音频的空间感和定位感。通过头部追踪传感器+算法，模拟环绕声场。当用户转头时，声音方向会动态调整。提供沉浸式听觉体验，广泛应用于影视、游戏、VR和音乐领域。

如何选择适合自己的耳机？

1. 通勤族：选真无线降噪耳机。

2. 运动达人：骨传导/气传导耳机是首选（防水等级至少IPX5）。

3. 发烧友：动圈+动铁混合单元耳机或平板磁力耳机。

4. 游戏玩家：优先看延迟（<50ms）。

结语：耳机的未来在哪里？

从有线到无线，从降噪到空间音频，耳机技术正在突破物理限制。或许未来，脑机接口耳机能直接向听觉神经传递信号，骨传导耳机能通过AI补全低频，而纳米级静电单元可能被植入耳道……无论如何，人类对极致声音的追求，永无止境。返回搜狐，查看更多