主动降噪芯片厂商：AirPods Pro怎么才来，我们都等好久了

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，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。北京时间10月29日凌晨，苹果公司正式发布AirPods Pro耳机，售价1999元（美国售价249美元），将在10月30日正式上市。用户千呼万唤的主动降噪功能，终于在Pro版产品中支持，此外，AirPods Pro还支持自适应均衡功能，能够根据用户个人的耳形来自动调节音乐的频率响应，从而提供更佳的音质。AirPods备受诟病的音质问题，有望在这一代得到解决。

从苹果官网公布的信息来看，AirPods Pro仍然采用第二代AirPods的H1芯片，所以主动降噪功能在H1芯片上已经具备，只是在AirPods Pro才真正推出来。

AirPods Pro 的主动降噪功能利用两个麦克风结合内置软件，根据个人的耳形及耳机的佩戴贴合度持续进行调节。第一个麦克风采用外向式设计，会检测外部声波并分析环境噪音，AirPods Pro根据环境噪声生成相应的抗噪声波，以降低外部环境噪声。

第二个麦克风为内向式设计，会检测耳内是否有多余的声音，也用抗造声波将其抵消。降噪功能会以每秒 200 次的频率持续调节声音信号。

各种机械设备的生产和使用，给人类带来了繁荣和进步，但同时也产生了越来越多的环境噪声。消除或者降低噪声通常采用三种降噪措施，即在声源处降噪、在传播过程中降噪和在人耳处降噪；但是这几种方式都是被动的，实际使用过程中往往呈现出低频降噪效果差等缺点。为了主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术，也就是主动降噪技术。主动降噪技术在耳机类与汽车产品上应用最为广泛。它的发展历史也很长。

主动降噪技术

早在1936 年，德国物理学家Lueg 首先提出有源噪声控制即主动降噪的概念，利用声波相消性干涉原理降噪，并申请了专利。1953 年Olson 发表了关于有源噪声控制的文章。文中把有源噪声控制系统命名为电子吸声器，利用反馈控制方法实现了噪声控制，他成功制作出了实际的控制系统，并取得了一定的降噪效果。20 世纪60 年代以来，随着电子技术的发展和声学理论研究的进步，有源噪声控制技术获得了极大的发展。70 年代英国剑桥大学的Swinbanks、伦敦大学的Leventhall、法国的Mangiante 等分别对管道中的有源噪声控制进行了研究，并取得了重大的进展。

80 年代以后，随着半导体技术的发展，主动降噪技术也取得了长足的发展。英国Essex 大学开发出采用微处理器在线控制的“Essex 有源降噪系统”，英国剑桥大学的Ross 发表了关于宽带有源降噪控制系统的专门算法，美国贝尔实验室的Burgess 基于计算机仿真对用于管道降噪的自适应噪声控制系统进行了研究。1992 年世界上第一部有源噪声控制的专著在伦敦出版。

1989 年美国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。经过多年发展，国外主动降噪耳机的研制和生产比较成熟，生产厂家也比较多，包括Bose、Sennheiser、Telex 及NCT，日本的索尼、爱华等。国内较早的降噪耳机生产厂商有深圳冠旭电子有限公司、歌尔声学股份有限公司等，随着蓝牙真无线耳机的流行，越来越多的国内厂商开始提供主动降噪功能的真无线耳机。

主动降噪技术也存在性能极限。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。

虽然以上研究测得骨导传声的极限有一定的差异，但在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，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。

多组实验获得的耳机降噪性能极限

来源：《主动降噪技术与发展趋势》

实际上，从耳机设备来看，目前消费级耳机的降噪效果最好也达不到30dB。

主流降噪耳机降噪效果

资料来源：知乎

主动降噪芯片

从目前的信息来看，苹果的主动降噪功能由自家芯片H1来实现。实际上，索尼和华为的最新蓝牙无线耳机，也多采用自家芯片来实现主动降噪。索尼的WF-1000XM3耳机采用了自家芯片QN1e来实现主动降噪，QN1e是上一代主动降噪芯片QN1的低功耗版，WF-1000XM3是目前在RATINGS网站测试降噪效果最好的耳机，而且续航能力高达6小时。

华为FreeBuds 3耳机也是采用自家A1芯片实现主动降噪，因为华为是半开放式平头塞，由于与外部环境隔离程度一般，外部噪音能够直达耳内，所以降噪处理相对入耳式较难，华为官方提供的数据是可以实现15dB的降噪效果。

除了耳机厂商自研芯片，市场上主流蓝牙芯片厂商几乎都提供了具有主动降噪功能的蓝牙音频解决方案。高通在2017年宣布推出的CSR8675，号称是业界第一款带主动降噪功能的蓝牙音频SoC，降噪效果达到23dB。高通最新款支持降噪功能的蓝牙音频SoC为QCC5100，据说降噪效果为25dB。

Dialog半导体在2019年5月宣布推出DA740x系列蓝牙音频SoC，最高支持35dB降噪效果，播放动态范围高达115dB，而录音动态范围可达103dB。

另一家欧洲厂商艾迈斯半导体2019年推出的AS3460系列芯片，可以实时检测耳塞在用户耳内的位置信息，从而确定声音泄露模型，对声场进行实时补偿，以实现半入耳式耳机的降噪功能，号称实现40dB的降噪效果。

国内的恒玄科技在2016年推出的BES1101也称自己是全球第一颗主动降噪功能的蓝牙音频SoC，支持前馈或反馈架构的主动噪声消除电路，据恒玄称CSR8675的主动降噪功能并不能工作，所以BES1101才是第一款带主动降噪功能的SoC。

主动降噪的缺点

主动降噪可以打造更好的听觉体验，但也并不是没有缺点。首先，主动降噪由于隔离了外部噪音，在室外佩戴时，容易听不到环境声音而产生危险。不过，这一点现在厂商都已经有了解决方案，那就是允许用户按需关闭主动降噪，如AirPods Pro就提供了通透模式（Transparent Mode），才该模式下，可以听到外界声音。

另一个问题是功耗，由于主动式降噪需要随时检测外部噪声来进行噪音消除，所以对可穿戴产品的功耗是巨大的挑战。艾迈斯半导体耳机与汽车传感器部门无线耳塞解决方案营销经理 Christian Feierl曾表示，艾迈斯的测试数据显示，开启主动降噪与实时检测泄露功能之后，对整个播放时间影响在1个小时之内。

第二代AirPods充满电后的续航时间标称为5小时，AirPods Pro标称为4.5小时，只缩减了半个小时，说明苹果的团队在低功耗设计上的实力全球首屈一指。

展望

苹果官网上并没有提供具体参数，所以降噪与自均衡功能究竟如何，还要等待市场来检验。但苹果推出降噪功能，预示着真无线耳机竞争到了第二阶段。根据市场研究机构Counterpoint Research的数据，2018年全球真无线耳机出货量约为4600万部，其中AirPods出货量约为3500万。预计2020年全球真无线耳机出货量将达1.29亿部。

不过，据光大证券分析，真无线耳机价格已经下降到百元级别，ZOL网站上的数据，100元至500元真无线耳机型号多达160余个，占总型号的比例为68%。虽然安卓耳机整体市场渗透率还比较低，但如果苹果给竞争对手增加难度，也难以长期保持现在的市场地位。

现在增加主动降噪与自动均衡，既解决了用户一致呼吁的痛点，又增加了竞争门槛，毕竟主动降噪与自动均衡不是山寨厂马上就能做好的。不过，有众多芯片厂商加持，主动降噪真无线耳机的生态爆发，应该不会等太久。