本帖最后由 泡泡不怕猫 于 2020-11-17 09:13 编辑
最近看到大家关于耳压的问题讨论很热烈，“降噪党”和“舒适党”也在各自阐述着自己的观点。
恰巧我在学业阶段涉及过声学信号处理的一些内容，所以想写一个帖子来给各位科普一下，到底为什么主动降噪耳机会使人耳产生压迫感？
提前提醒各位，阅读此文需要一定的物理学基础，因为我实在不知道如何用通俗的语言描述一些名词、现象和原理，抱歉！
先说结论：
现阶段科学分析的结果主要有两个因素，一是声波“反相相消”后使得耳道内空气的内能增大，使得这部分空气有膨胀的趋势，二是主动降噪只是将人耳可以听到的20Hz到20000Hz频率的大部分声音都消去了，此时小于20Hz的次声波和高于20000Hz的超声波仍然存在，而这部分次声波，人耳虽然听不到，但是它却可以使人产生紧张、压抑的情绪。
再说理论分析：
（高难预警！如果没有耐心就可以不用继续看了）
一、声波“反相相消”后能量去哪儿了？
知识预备
众所周知，声音是一种机械波，具有波的一般性质，所以干涉定律对它有效。
声音传播的介质是空气（特指耳机这一场景，且排除骨声纹这一固体传声因素）。
波叠加是运动学的叠加。
降噪耳机的原理是通过运用高灵敏度的声学麦克风采集周围的噪音，然后通过内置的处理器实时运算出一个与噪音相位相反的声波来抵消噪音，从而达到抵消噪音的效果。
如下图所示，假设下图中最上方波形的是噪音波形，中间的波形是耳机生成的反相噪音波形，这两个声波经过干涉后，声波便消失了！以上就是降噪耳机的工作原理。
基于这样的工作原理，我们思考如下问题：
声音是一种机械波，当它的传播介质是空气时，声音就是通过空气的振动来传播和存在，震动的空气必然拥有能量。
我们知道，能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，那么当反相声波干涉干涉相消后，声波原来具有的能量去哪里了呢？
答案是转变为了空气的内能（热能），空气“热胀冷缩”使得耳道内的空气压强变大，虽然这部分内能微不足道，甚至都不足以使气温提高0.1℃，但是我们人耳的感知敏锐度是非常高的，如此微小的压强变化也能被感知到，这便是主动降噪耳机通常都会有较大耳压的原因。
在此基础上，我们可以知道，当我们需要将外界噪音降低到更低的程度时，这部分“热胀冷缩”就会更明显，也就是大家常说的降噪能力越强，耳压越大。而实际上，华为Freebuds Pro已经在降低耳压这件事情上做了尝试，在官网的宣传图中我们可以看到，华为Freebuds Pro采用前后声腔导通设计，使耳内外气压平衡，保证空气流通，减轻负压感，全天候佩戴少感闷塞。
我们需要注意到，宣传语中的“减轻负压感”和“少感闷塞”，这说明，在现阶段无法完全消除主动降噪耳机对耳道的压迫感，事实上，这也确实是行业的一个难题。各位小伙伴可能是第一次体验主动降噪耳机，第一次对这种压迫感有切实的感知，实际上如果有机会，大家可以尝试体验市场上其他的降噪耳机产品，Sony的1000X系列、降噪豆系列，苹果的AirPods Pro系列等耳机，这些降噪耳机在开启主动降噪功能后都会存在一定程度的压迫感，降噪豆系列更甚，压迫感更强。而1000X系列以及华为的FreeBuds Studio系列这种压迫感则小得多，这是由于头戴式耳机音源与耳膜间的距离远远大于入耳式耳机，所以压迫感自然也就小得多。
二、听不见，摸不着但扰人心智的次声波
由于次声波并不会被人耳听到，所以现在市面上的降噪耳机都没有对频率在20Hz以下的声音进行过滤，所以当我们可以听到的声波被消去后，次声波便很容易被感知到了。 次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。它的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近甚至相同，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。 大家在生活中一定有这样的体验，观看舞台演出时，如果距离音响很近，可以明显感觉到全身的器官在被声音“振动”起来，甚至会感觉恶心，反胃，这就是我们常说的“低音轰头”，低频率的声音拥有更高的能量，次声波是频率最低的一种声波，所以次声波可以使人感觉心慌、紧张进而产生压迫感也就自然而然可以被理解了。 不过我们不需要担心的是，主动降噪耳机并不会使我们环境中的次声波增强，次声波只是在我们的感觉中“被”增强了，也就是对比更明显了，所以我们的身体更容易感知到它了。日常生活中的次声波不会对人体的健康造成任何影响，我们没有佩戴降噪耳机时感觉不到它们的存在，是因为环境中其他声波掩盖过了它们，我们的大脑忙于去处理我们可以听得到的声音，这时候身体对次声波的感知就不那么强烈了，也就不会有那么强的压迫感，而主动降噪开启时，大脑没什么声音需要处理了，这时我们便可以感受到次声波带来的影响。
参考文献 [1] 赵凯华. 波叠加时的能量佯谬[J]. 物理与工程, 2008, 18(005):2-4. [2] 梁德清. 振动相消的质点能量哪里去了?[J]. 物理教师, 2015, 36(008):55-57. [3]霍红梅,罗琬华.干涉相消点能量去哪里了[J].中学物理（高中版）,2011,29(4):封3.
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在本帖的最后，我想和各位朋友说一句，降噪效果和耳道压迫感一定是成正比的，既然选择了降噪耳机，就要接受它会带来的效果，而不是为了追求所谓的“更高的舒适度”而丢掉了购买这款耳机的初心——降噪。毕竟，如果不想要耳压，完全可以不打开这个选项，或者选择Freebuds 3，它同样是一款优秀的，全方面完全不输Freebuds Pro的产品，而且还有更高的舒适度。 | 
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发表于 2020-11-17 11:49 属地未知
