主动降噪与透传模式：消费音频的下一个技术分水岭
过去两年，主动降噪（ANC）从高端耳机的专属功能，下沉到百元级 TWS 甚至头戴式游戏耳机。与此同时，透传（Transparency）模式——即允许用户在佩戴耳机时清晰感知外界环境声——已经成为旗舰产品的标配。然而，市场上大量产品的透传模式仍停留在“简单放大外界麦克风信号”的阶段，普遍存在音质失真、声像偏移、风噪突刺等问题。本文从信号处理与声学架构角度，分析 ANC 与透传技术的最新进展，以及产品团队在集成这些功能时面临的真实挑战。一、ANC 的成熟与瓶颈：反馈与前馈的局限1.1 前馈+反馈混合架构已成事实标准现代消费级 ANC 普遍采用前馈（Feedforward）+反馈（Feedback）混合架构。前馈麦克风置于耳机外壳外侧，提前拾取环境噪声，通过反相叠加消除噪声；反馈麦克风置于耳罩内部扬声器前方，补偿前馈未完全消除的残余噪声，并提升低频段的降噪深度。从工程角度看，这种架构已经非常成熟。现成的 ANC 芯片（如 BES、Airoha、Qualcomm 系列）集成了自适应滤波器，能够在 20-500 Hz 范围实现 30-40 dB 的被动+主动降噪。瓶颈在于：
[*]高频噪声（>1 kHz）的主动抑制极其困难，因为声波波长短，要求麦克风与扬声器之间的声学路径延时必须低于几十微秒，这在物理上几乎不可实现。因此，高频降噪仍依赖被动隔音（耳罩海绵、硅胶塞）。
[*]自适应 ANC 宣称可根据佩戴泄露、外界噪声类型动态调整滤波器系数，但实测效果参差不齐。许多产品的自适应表现为“重启后重新校准一次”，并非真正的实时自适应。
1.2 风噪问题依然无解风噪是 ANC 耳机的长期痛点。麦克风开孔不可避免会被气流冲击，产生低频湍流噪声。虽然有产品通过改变开孔形状（如鱼鳍状导流槽）或增加防风海绵来缓解，但完全消除风噪需要算法层面的突破——例如检测到风噪时动态降低前馈 ANC 的增益，切换为纯反馈模式。当前只有少数高端耳机（如 Sony、Bose）实现了较为可靠的风噪抑制，中低端产品几乎集体失语。二、透传模式：不只是“放大环境声”透传模式的技术本质是：用耳机上的外侧麦克风拾取环境声，经处理后与音乐信号混音，再通过扬声器播放，使用户感觉“像没戴耳机一样”。但实现自然、无负担的透传，远比想象中复杂。2.1 声像定位与耳廓效应人耳依靠耳廓（pinna）的滤波效应来判断声源方向。当用户戴上耳机后，耳廓被覆盖，原本由耳廓带来的方向性线索消失。如果只是简单放大外侧麦克风的信号，用户听到的环境声会像“头顶内部”的声音，缺乏方向感，甚至引发头晕。高端透传会尝试模拟 HRTF（头相关传递函数），为不同方向的环境声添加耳廓滤波效果。例如，Apple AirPods Pro 的“自适应通透模式”声称能够实时分析环境声的方向和频率，保持自然的空间感。这需要耳机有足够算力（H1/H2 芯片内的 DSP）以及精确校准的 HRTF 数据库。对于一般产品团队，自行实现此类算法门槛极高。2.2 延时与相位一致性透传信号与物理声音之间的延时会导致“梳状滤波”效应：用户同时听到经过耳机的电声透传声和绕过耳机（或从耳塞缝隙）泄露的物理声，若两者之间存在毫秒级的延时，会产生相位抵消，声音变得空洞、发虚。物理泄露的延时约 0.05-0.2 ms（取决于泄露路径长度），而电声路径的延时至少包括：麦克风 ADC（~1 ms）、DSP 处理（1-2 ms）、DAC + 功放（~1 ms）、扬声器发声（0.5 ms），总计约 3-5 ms。两者相差一个数量级，无法完全匹配。行业妥协方案是：增强耳机的密封性，减少物理泄露声的能量，让用户主要依赖电声透传。这就是为什么入耳式 TWS 的透传效果通常优于半入耳式——漏音更少。2.3 动态透传与场景感知新一代透传正在向“动态”演进：根据环境噪声水平自动调整透传增益。在安静室内，保持较高透传增益，让用户正常交谈；在嘈杂地铁中，降低透传增益甚至自动切回 ANC 模式。更进一步，有些产品利用视觉传感器或加速度计识别用户姿态（如走路、跑步），自动调整透传比例。这些功能需要融合多传感器数据，并对低功耗实时性提出更高要求。对于没有自研算法团队的中小品牌，通常依赖芯片厂商提供的 SDK 来实现基础透传，动态调节则往往需要额外开发。三、硬件选型对 ANC/透传性能的制约3.1 麦克风的数量与位置
[*]单前馈 + 单反馈：基础配置，降噪深度一般不超过 30 dB，透传方向感弱。
[*]双前馈（耳机外侧两颗）：可分别采集不同方向的环境声，有利于提高高频降噪宽度并改善透传的空间感。
[*]额外的通话麦克风波束阵列：对 ANC 无直接贡献，但可用于语音增强，避免在透传模式下通话时拾取过多风噪。
麦克风的开孔位置至关重要。前馈麦克风应尽量远离耳廓遮挡区域，且朝向应与主要噪声入射方向（如前方）对齐。反馈麦克风必须紧密耦合在扬声器前腔，位置偏差会导致反馈环路不稳定，产生啸叫。3.2 扬声器的非线性失真ANC 需要扬声器精确产生与噪声反相的声波，这对扬声器的低失真要求极高。总谐波失真（THD）超过 1% 的扬声器在播放反相声波时会引入额外误差，限制降噪深度。同样，在透传模式下，扬声器既要播放音乐又要叠加环境声，互调失真（IMD）可能明显恶化听感。因此，选用高线性度的生物纤维振膜或镀铍振膜是高端产品的常见做法。3.3 芯片算力与功耗ANC 滤波器更新率通常为 48 kHz 或更高，加上透传的 EQ 和动态范围压缩（DRC），对 DSP 的 MAC 单元要求不低。当前主流 TWS 芯片（如 BES 2700、高通 S5）集成的 Tensilica HiFi DSP 已能轻松应对，但超低功耗模式（如 1-2 mW 全系统功耗）下仍需精细优化。若产品还计划支持空间音频、头部追踪，则必须选择带有专用 NPU 的芯片。四、产品决策：自研、集成模块还是依赖芯片 SDK？对于中小音频品牌，ANC 与透传的实现通常有三种路径：
路径优点缺点适用场景
芯片厂商 SDK开发快，成本低，基本性能有保证效果与竞品同质化，无法形成特色；迭代依赖原厂百元级走量产品
独立 ANC 模块降噪深度可定制，透传可调，无需深入 DSP 编程增加 BOM 成本，模块占用 PCB 空间产品型号不多，希望快速量产
自研算法可实现差异化（如自适应场景识别、HRTF 透传）需要专业的声学与算法团队，研发周期长（6-12个月）旗舰系列、有技术品牌需求
值得注意的是，近年来出现了半定制化模式：供应商提供 ANC 底层库和调参工具，品牌方自行调整滤波器参数并训练场景模型。这种方式在性能与灵活性之间取得了平衡，逐渐受到中等规模品牌青睐。五、未来趋势：从降噪到听觉增强ANC 和透传的终极目标不是“完全隔绝”或“完全透明”，而是智能听觉增强——根据用户的意图和环境，选择性过滤或放大特定声音。例如：
[*]在机场候机时，滤除广播噪音但保留登机口呼叫；
[*]在骑行时，放大汽车鸣笛声但压缩风噪；
[*]在办公室，抑制邻座谈话但保留自己的姓名被呼唤。
这些功能需要将 ANC 与目标语音检测、场景分类器甚至个性化听力学模型结合。已有初创公司（如 Audiodo、Minerva）推出基于用户听力测试的定制 EQ，但距离真正的智能听觉增强还有数年差距。对于音频产品团队而言，当下最务实的建议是：先确保基础 ANC 和透传没有硬伤（无底噪、无风噪突刺、透传无头中效应），再考虑引入动态场景调节。消费者对这两个功能的容忍度正在快速下降——产品评测中，“透传不自然”已经成为继“降噪效果差”之后的第二大差评来源。结语主动降噪与透传模式已经从“有没有”进入到“好不好”的竞争阶段。技术门槛虽高，但通过与成熟的芯片方案商或模块供应商合作，中小团队仍能在较短时间内推出具备竞争力的产品。关键在于理解每项技术的物理局限与算法代价，在成本、功耗、效果之间做出明智取舍。当你的下一款耳机产品标称“旗舰 ANC”时，请确保它的透传模式同样经得起挑剔用户的反复对比。
页:
[1]