“以声消声”反噪声之术

weixin

“以声消声”简单地说，就是用话筒将噪声收集起来传送到专门的电脑进行分析，根据分析结果通过喇叭发出新的噪声，它恰好能将原来噪声的振动抵消，从而达到消除和降低噪声的目的。目前人们已利用这一技术消除空调、大功率冰箱及汽车发动机等所产生的噪声。

“以声消声”的技术的原理是，将两条同样频率声波搀杂在一起，使一条声波的最高点与另一条声波的最低点在同一时间发生，其结果是没有声音。因此，使用制造同一种声波完美地复制噪声并延迟它半个周期，这样，我们就可以消灭噪声，许多使用这一技术汽车制造商很快地研发了装在汽车内外的噪音消除系统。

现在汽车发动机降噪已经有相当成熟的DSP主动降噪技术了 (Active Noise Cancellation)，就是两个声波到达人耳处幅度相同，相位相反，包络一致即可。基本上有大概5-6个dB的衰减水平。所谓ANC就是利用波叠加原理，针对信号源（主波），产生一个与其幅度相同、相位相反的参考源（次波），两声波相互叠加，达到消声的目的。

处于噪声环境的工作人员可以戴着耳塞工作，但同时却无法与别人对话，耳塞还不能消除飞机、轮船、火车、汽车等，驾驶员以及在重型机械或纺织机械旁操作的工人所必须承受的低频噪声，消除低频噪声则需要有庞大的消音器。

美国的布瑟公司以制造扬声器而闻名于世，其创始人电子工程教授阿马.布瑟说：“美国政府每年要为因服役而致聋的人支付2亿美元的补偿金。听力受损是飞行员提前退役的常见原因，仅次于心理紧张的危害。消除噪声装置在工业等领域也具有潜在的巨大市场。

反声波技术可以消除这些背景噪声。通过电子线路对传声器收集到的噪声进行分析，并非常迅速产生反相位的噪声，即在原噪声波峰处，反声波对应波谷住置（反之亦相反）。这样，二者便互相抵消。但此种技术在房间或密封舱使用则难以奏效，因为声波与反声波都会在壁面反射，彼此不能反相对应，这时全部噪声大约仅减少5分贝 (A)，而人耳一般难以分辨这样细微的差别。

这些耳机内装有微型扬声器，戴用者可与旁人对话，扬声器旁是一个小型拾音器，它同时收集声音（或乐声）和外界传入的讨厌杂音（噪声）。有一种特殊电路用以处理这些声音信号，剔除无用的噪声，并将它转换成反声波。这些反声波随即与声音信号起输入扬声器。这样，当声音传入耳朵时，背景杂音已被全部消除。

来源：声讯网微信公众号（ID：sosoac），作者：yang、wang。