降噪耳机质量分析报告（2024版）

（2024版） 中 国 电 子 技 术 标 准 化 研 究 院中 国 电 子 音 响 行 业 协 会 版权说明 本报告版权属于中国电子技术标准化研究院和中国电子音响行业协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国电子技术标准化研究院和中国电子音响行业协会《降噪耳机质量分析报告(2024版）》”。违反上述声明者，将追究其相关法律责任。 编制人员： 卫文港、刘鑫楠、陈仁伟、董桂官、彭泓、赵正清 Email：donggg@cesi.cn 网址：http://www.cesi.cn 目录 1工作情况.......................................................................................................................11.1背景....................................................................................................................11.2标准情况............................................................................................................42降噪耳机质量分析......................................................................................................92.1整体情况............................................................................................................92.2降噪性能分析.................................................................................................123总结与展望................................................................................................................21附：赛西实验室音频技术服务.....................................................................................22 1工作情况 1.1背景 一般而言，消除或者降低噪声通常采用三种降噪措施：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，研究者发明了“有源消声”这一技术，也就是主动降噪技术。 图1所示为主动降噪技术的基本原理示意图。可以认为所有的声音都由一定的频谱和能量组成。从接收噪声源着手，通过电声处理，运算出反相的波，并通过内置音频处理电路进行放大和重放，相互反相的声音将会叠加，噪声的振幅将会大幅衰减，从而降低了噪声。 目前主动降噪技术已经在耳机中得到广泛应用。按照降噪方式，降噪耳机可以分为被动降噪耳机（无源降噪耳机）和主动降噪耳机（有源降噪耳机）。被动降噪耳机是利用隔声原理降低噪声的个人防护装置，具有佩戴方便、价格低廉等 优点；被动降噪耳机在高频段有着良好的降噪性能，但是由于耳机体积和重量的限制，在500Hz以下低频段的降噪性能较差。包含有源降噪系统的耳机，称作主动降噪耳机，又称有源降噪耳机；有源降噪系统有良好的低频降噪性能，可以实现在较宽的频带上良好的降噪性能。 其中主动降噪耳机按照控制电路分类可以分为模拟式和数字式，按照控制结构分类可以分为前馈式、反馈式和复合式。 1.1.1前馈式主动降噪耳机 前馈式主动降噪耳机使用前馈式有源噪声控制系统，又称开环式噪声控制系统，典型结构如图2所示。这种系统需要被控制的初级声场的声音信息，称为参考信号，参考信号传递到前馈式控制器，经过控制器处理后，产生一个相应的控制信号，驱动扬声器输出声音信号产生次级声场，进而和实际通过物理途径中传来的原始声波信号相叠加。误差传声器检测初级声场和次级声场的叠加所形成的误差信号，送到控制器中，控制器根据特定的算法调整次级声源信号的强度。 前馈式有源噪声控制的优点是传声器接收的是纯噪声，并不接收喇叭发出的声音，所以系统是一个开环，不会引起任何的闭环振荡和啸叫，因此可以独立地调试电路，使降噪的效果达到最佳。但噪声经过扬声器并在扬声器内多次反射， 其大小和相位已发生变化，传声器采集到的噪声与扬声器内的噪声将有很大的不同，且外部噪声的方向性很强，难以使用同一电路满足来自不同方向的噪声的降噪要求，这些都是在前馈式有源降噪耳机的设计中需要克服的问题。 1.1.2反馈式主动降噪耳机 反馈式主动降噪耳机使用反馈式有源噪声控制系统，又称闭环式噪声控制系统，它比前馈式系统少一个参考传声器，其典型结构如图3所示，虽然系统构成上得以简化，但是应用范围也大大缩小。 反馈结构的有源噪声控制系统不需要预先得到声音信息，而是通过控制器调整误差信号，从而降低噪声。由于是反馈系统，当放大器的增益加大到一定程度时，系统将变得很不稳定，产生高频啸叫或低频振荡，为了维持控制系统的稳定，一般会要求控制器和误差传声器的位置十分接近，这就限制了反馈式有源噪声控制系统的应用范围。 1.1.3复合式主动降噪耳机 复合式主动降噪耳机结合了前馈式、反馈式的结构，其典型结构如图4所示。 次级声源发出的信号将由参考传声器和误差传声器共同决定。前馈式系统可以减弱参考传声器检测到的与初级噪声相关的噪声，反馈式系统则对窄带噪声十分有效，两者结合使用，可以增强有源噪声控制系统的灵活性，从而比使用单一结构获得更好的降噪效果，但缺点是系统实现复杂、成本也非常高。 1.2标准情况 1.2.1国内外标准情况 耳机相关的国内外标准如下： 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 1.2.2行业标准《无线耳机通用技术规范》关于降噪性能的要求 行业标准《无线耳机通用技术规范》正在研制中，任务号：2021-0134T-SJ；其中降噪性能要求如表2。 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 关于降噪性能的要求 该标准降噪性能要求如表3。 2降噪耳机质量分析 2.1整体情况 2.1.1测试能力 中国电子技术标准化研究院赛西实验室拥有顶尖电声测试平台和全消声室，可对电视机、扬声器、音箱（有源、无源）、传声器、声频放大器、耳机、信息技术设备和通信设备噪声等进行测试并出具权威检测报告，目前赛西已经形成覆盖扬声器、扬声器系统、传声器、传声器系统、耳机、信号处理器的全系列全链路整机测试能力。此外，还拥有业内权威的音箱三维测试系统，测试数据可供建声仿真选型。 我 实 验 室 完 成 了一 系 列降 噪 耳 机 降 噪 性 能 集 中 评 测 ， 测 试 方 法 依据T/CAIACN006-2021《无线降噪耳机技术要求和测量方法》，各等级技术要求依据《无线耳机降噪能力测试规范》。 所有通过测评的产品见表4（排名不分先后，截止至2024年3月底）。 表4通过测评的产品 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 2.2降噪性能分析 本文依据T/CAIACN006—2021《无线耳机技术要求和测量方法》和《无线耳机降噪能力测试规范》对无线耳机降噪性能进行测试和分析。 2.2.1入耳式降噪耳机降噪性能 入耳式降噪耳机降噪性能检测结果汇总如表5（绿色对应A+等级，蓝色对应A等级，红色对应为未通过）。 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 对入耳式降噪耳机的降噪性能进行统计分析，见表6。 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 综合表5和表6得到以下关于入耳式降噪耳机的结论： 从整体降噪等级看，58.1%的样品符合整体降噪要求，22.6%的样品为A+等级，另外还有41.9%的样品达不到基本降噪要求。全频带平均降噪深度（综合）83.9%的通过率是所有指标中的最高，其中，51.6%的A+占比也是最高。全频带最大降噪深度（综合）64.5%的通过率是所有指标中的最低，32.3%的A+占比也是最低。 2.2.2耳罩式降噪耳机降噪性能 检测结果汇总见表7（绿色对应A+等级，蓝色对应A等级，红色对应为未通过）。 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 《降噪耳机质量分析报告(2024版）》 综合表7和表8得到以下关于耳罩式降噪耳机的结论： 40.0%的样品符合整体降噪要求，没有能到到A+水平的样品，其中未通过的样品占比60.0%。 全频带平均降噪深度（综合）50.0%的A+占比最高。 全频带最大降噪深度（主动）60.0%的通过率是所有指标中的最低，10.0%的A+占比也是最低。 2.2.3降噪耳机降噪性能总结分析 检测结果汇总如下： 根据表9可以看出入耳式降噪耳机各个指标的最优值和平均值均好于耳罩式降噪耳机。 图7、图8、图9分别是被动降噪量、主动降噪量和综合降噪量平均值关于频率的曲线图： 得到结论如下： 图7可以看出在315～1600Hz、3150～20000Hz耳罩式耳机的被动降噪效果好于入耳式耳机；图8可以看出在31.5～500Hz的主要主动降噪频段入耳式耳机的效果好于耳罩式耳机；图9可以看出在31.5～400Hz、1250～2500Hz频段入耳式耳机综合降噪量更大，400～1250Hz、3150～20000Hz耳罩式耳机的综合降噪量更优。 3总结与展望 无线耳机标准化工作能够确保消费者在选择和使用无线降噪耳机时能够获得一致的性能和体验，助力产业提高整体质量水平。 本次开展的针对无线耳机的降噪性能质量分析，将有助于消费者选择合适的产品，也为从事无线耳机设计、生产、制造的企事业单位提供重要参考。 目前降噪功能已经逐步成为无线耳机的标配，本文仅分析了特定场景下的无线耳机降噪性能；在实际使用过程中，消费者将会在复杂多变的环境中使用包括降噪模式、通透模式、透传模式等在内的各种定制化功能；在强调降噪峰值性能以外，如何做好更好的自适应降噪、提供更舒适的用户体验，是无线耳机降噪功能下一步发展的重点。 附：赛西实验室音频技术服务 1关于赛西实验室 中国赛西实验室是中国电子技术标准化研究院（工业和信息化部电子工业标准化研究院）在标准试验验证、检测和校准领域的综合机构，依托在标准化和合格评定领域雄厚的技术基础研究实力，秉承“科学、公正、诚信、服务”的理念，支撑政府、服务企业，服务社会。实验室拥有一支专业水平高、富有实践经验的从事标准研制、检测校准工作的科技人员队伍，其相关业务先后通过了国家认监委、国家认可委的计量认证和实验室认可。 2音频技术服务能力简介 赛西依托全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会，国家数字音视频及多媒体产品质量监督检验中心等权威平台提供标准检测服务。 赛西拥有AudioPrecision、B&K等业内顶尖电声测试平台和全消声室，可对电视机、扬声器、音箱（有源、无源）、传声器、声频放大器、耳机、信息技术设备和通信设备噪声等进行测试并出具权威检测报告，目前赛西已经形成覆盖扬声器、扬声器系统、传声器、传声器系统、耳机、信号处理器的全系列全链路整机测试能力。赛西还拥有业内权威的音箱