華為Freebuds 3耳機(jī)是業(yè)界唯二使用自主主控芯片的TWS（真無線立體聲）耳機(jī)，發(fā)布后引起了業(yè)界廣泛的關(guān)注。產(chǎn)品上市后各路評測大神傾巢出動，有主觀聽音的，有用儀器測量的，但無一例外，都對標(biāo)蘋果Airpods Pro。今天警長將從理論及器件層面，對華為FB3及蘋果AP進(jìn)行一個更為深入的解析，文章將涉及到諸多聲學(xué)理論知識，警長會盡量嘗試用淺顯的方式進(jìn)行描述。本文不涉及到主觀聽音，如果希望有這方面內(nèi)容的小伙伴請出門右拐。

降噪原理

蘋果AP和華為FB3之所以經(jīng)常被拿到一起對比，因為他們有幾個共同點(diǎn)：第一都是由手機(jī)廠商出品；第二都有自主開發(fā)的耳機(jī)芯片（蘋果H1、華為麒麟A1）；第三都有主動降噪功能。

而從用戶角度來說，其最大的價值點(diǎn)莫過于降噪和低時延。對于降噪很多用戶希望了解耳機(jī)的降噪水平到底怎么樣，但是常常被很多術(shù)語繞暈了頭，甚至坊間一些測試大咖也沒大搞清楚，常常是一通操作猛如虎，把用戶搞的更暈了。為此，警長先給大家說說降噪的分類。

降噪可以從不同維度區(qū)分，第一個維度是上行、下行，第二維度是主動和被動，第三維度是環(huán)境和通話。如果不把降噪的分類理解清楚，就會對耳機(jī)的降噪理解產(chǎn)生很大的偏差。因此警長先逐一說明一下這些概念。

上行降噪與下行降噪

上下行概念原理圖，來自黑毛警長

上行/下行是通信行業(yè)的術(shù)語，在網(wǎng)絡(luò)中，專家定義越“大”的設(shè)備越靠“上”。信號從“小”設(shè)備發(fā)到“大”設(shè)備，就被叫做上行信號，反之則成為下行信號。比如相比手機(jī)，耳機(jī)更小，那么手機(jī)就在上，耳機(jī)在下，從耳機(jī)像手機(jī)發(fā)送的信號就是上行信號，反之則為下行信號。

上行噪聲示意圖，來自黑毛警長

我們在通話過程中，語音是我們真正要傳遞的有用信號（術(shù)語），而有用信號之外的聲音，比如周圍人群、機(jī)器設(shè)備、風(fēng)噪等各種噪聲就被稱作無用信號。所謂上行噪聲，就是指接收機(jī)（耳機(jī)中的麥克風(fēng)等接受傳感器）接收到的無用信號，而所謂上行降噪就是通過一系列技術(shù)手段，讓接收機(jī)（耳機(jī)中的麥克風(fēng)、骨傳導(dǎo)傳感器、聲音編碼器等一系列器件及在相關(guān)算法作用下）盡量減少無用信號，同時保留有用信號。

下行噪聲示意圖，來自黑毛警長

而所謂下行噪聲，就是我們需要聽的有用信號（如手機(jī)傳來的音樂）之外的一切無用信號。而所謂上行降噪就是通過一系列技術(shù)手段，讓耳朵盡量只聽到有用信號。

總結(jié)一下上行降噪和下行降噪的區(qū)別，前者是為了讓對方能聽清楚，而后者是為了讓自己能聽清楚。

市面上大部分產(chǎn)品，在上行降噪上下的功夫不多。畢竟大部分用戶拿到耳機(jī)的第一感知是聽一下效果，而在通話中，對方如果聽到有雜音，用戶可能會認(rèn)為是手機(jī)信號不好等其他原因造成的，不會太介意。

而蘋果的AP和華為FB3都使用了骨傳導(dǎo)技術(shù)，這個技術(shù)的主要用途一是上行降噪，二是語音喚醒。關(guān)于骨傳導(dǎo)，下文我們再詳細(xì)說明。

主動降噪與被動降噪

被動降噪指通過耳機(jī)結(jié)構(gòu)包圍耳朵形成封閉空間，或采用硅膠耳塞等隔音材料來阻擋外界噪聲，來達(dá)到降噪效果。也就是將耳朵通過物理方式與外部環(huán)境隔離開，從而減少外部環(huán)境噪聲（無用信號）對有用信號的干擾。常見的方式就是下圖中的頭戴式耳機(jī)，把耳朵給“包裹”起來。另外還有入耳式耳機(jī)，“包裹”的不是耳朵，而是用橡膠等材質(zhì)隔絕耳道與外部環(huán)境。

密閉式耳機(jī)，來自BOSE

頭戴式和入耳式，一起被稱作封閉式耳機(jī)或者密閉式耳機(jī)，與之相對應(yīng)的是開放式耳機(jī)。密閉式耳機(jī)與開放式耳機(jī)相比，前者具備更好的被動降噪能力，但便攜性和佩戴舒適性差，而后者則佩戴舒適度更高，但被動降噪能力較差。

主動降噪技術(shù)首先要拾取外部環(huán)境音，并且識別出環(huán)境音中的噪音部分（下圖中右上角粉色信號），進(jìn)而系統(tǒng)生成一個與噪音反向的信號（下圖中右上角紫色信號），再通過揚(yáng)聲器將這個“主動”生成的聲音發(fā)送出來，生成的信號由于與噪聲幅度相同，但是相反相位（可以理解為電荷正負(fù)相反），兩個信號疊加后，就會互相“中和”（右下角兩個信號疊加后“歸零”）

主動降噪示意圖，來自headphonezone.in

可見，如果把噪音當(dāng)作敵人，被動降噪是防守，單純的隔絕阻擋敵人進(jìn)入耳朵。而主動降噪呢，則是識別出敵人，主動生成一個敵人的“鏡像”，兩者相遇，互相抵消（以毒攻毒大法）。

主動和被動降噪并不是互斥的關(guān)系，而通常是同時存在的。實(shí)際上絕大部分主動降噪耳機(jī)不得不采用封閉式耳機(jī)，而華為FB3是業(yè)界第一款半開放式主動降噪耳機(jī)。

為什么絕大部分主動降噪耳機(jī)都是封閉式呢？前面講到，降噪電路需要識別噪聲和非噪聲，從而產(chǎn)生一個噪聲的鏡像信號，那么降噪電路需要對比來自兩個不同信號源的聲音，一個來自耳機(jī)外面，一個來自耳機(jī)里面，前者含噪聲，后者不含噪聲，這兩個聲源差別越大，越容易識別出噪聲，也越容易實(shí)現(xiàn)更好的降噪效果。對于密閉式耳機(jī)，主動降噪更容易實(shí)現(xiàn)，而對開放式耳機(jī)來說，要做到和密閉式耳機(jī)同樣的降噪水平，難度就高的多。

而華為的FB3，為了提升佩戴的舒適性，做了取舍，在業(yè)界首次在半開放式耳機(jī)上實(shí)現(xiàn)了主動降噪。

環(huán)境降噪與通話降噪

除了上面我們提到的概念之外，我們還會經(jīng)常見到環(huán)境降噪和通話降噪這兩個概念。實(shí)際上這兩個詞特指下行和上行降噪的典型場景。我們說上行降噪和下行降噪的區(qū)別，前者是為了讓對方能請清楚，而后者是為了讓自己能聽清楚。而環(huán)境噪音業(yè)界通常特指在下行場景下，對聽者產(chǎn)生影響的環(huán)境噪聲。通話降噪，則是特指上行降噪，減少上行噪聲，讓對方聽的更清楚。

那么這幾個概念之間的關(guān)系是怎樣的呢？

主動降噪和被動降噪，一定是下行降噪。下行降噪，是為了讓自己聽清楚，而主動降噪和被動降噪都是為了讓自己聽的更清楚，所采用的方法不同而已。

而通話降噪呢，一定是上行降噪，目的是讓對方聽的更清楚。

蘋果與華為的上行（通話）降噪方案對比

前面我們提到，業(yè)界使用骨傳導(dǎo)實(shí)施通話降噪的耳機(jī)很少，實(shí)際上據(jù)黑毛警長所知，目前也就蘋果和華為兩家有。（如果網(wǎng)友知道還有其他的，還請回復(fù)告知，謝先）

在對比兩家的技術(shù)之前，我們先了解一下什么是骨傳導(dǎo)通話降噪技術(shù)。

大家都遇到過一種有趣的現(xiàn)象，自己錄音聽起來不像自己的聲音。不管你的錄音設(shè)備有多好，還原度有多高，給自己錄音再播放出來之后，你都會感覺這個聲音很“陌生”，不像自己日常聽到的聲音。

這就是顱骨傳音現(xiàn)象。

我們?nèi)粘Ｂ牭絼e人的聲音，只有一條“接收路徑”，也就是：耳廓-耳道-鼓膜-聽小骨-耳蝸-聽覺神經(jīng)。但聽自己的聲音，有兩條聽覺路徑。第一條路徑和自己的聲音從嘴巴發(fā)出后，通過空氣傳播，再從耳朵進(jìn)入。第二傳播路徑是喉部震動通過顱骨直接傳遞到聽覺神經(jīng)，根本不經(jīng)過“耳廓-耳道-鼓膜-聽小骨-耳蝸”。自己聽到自己的聲音，是這兩個神經(jīng)信號的組合。

聽覺系統(tǒng)構(gòu)造及顱骨傳音原理，來自百度

但如果是錄音，錄音設(shè)備只能錄到你嘴巴發(fā)出的聲音，并不可能錄到顱骨傳遞的震動，也就是少錄了一部分聲音，那么錄音和自己聽到的聲音當(dāng)然就不會一樣了。

所以醫(yī)學(xué)上講聽力受損有兩種，一種是神經(jīng)性的，一種是非神經(jīng)性的。如果聽覺神經(jīng)沒有受損，比如是鼓膜壞了，那么即使聽不到外部的聲音，還是可以聽到自己的聲音（顱骨傳音）。但如果是聽覺神經(jīng)“故障”，那不僅聽不到外部的聲音，自己的聲音都聽不到了。

骨傳導(dǎo)降噪技術(shù)就是利用了顱骨傳音。

所謂骨傳導(dǎo)降噪技術(shù)，就是在耳機(jī)中除了設(shè)置一個接受語音信號的“通話麥克風(fēng)”之外，再增設(shè)一個接受顱骨聲音信號的震動傳感器。前者是接受空氣傳播的語音，后者是用于接收顱骨傳播的語音?？諝鈧鞑サ恼Z音，當(dāng)外部環(huán)境噪聲比較大的時候，就會受到噪聲干擾，比如常見的風(fēng)噪，而顱骨傳音是不會受到外部環(huán)境影響的。

出人意料的是，業(yè)界第一家使用骨傳導(dǎo)降噪技術(shù)的耳機(jī)，是華為的Freebuds 2 Pro（2018年12月上市），蘋果的Airpods 二代（2019年3月上市）也隨之應(yīng)用了骨傳導(dǎo)降噪技術(shù)。而FB3和蘋果AP也都繼承了各自上一代的技術(shù)。

骨傳導(dǎo)技術(shù)目前業(yè)界只有兩家供應(yīng)商能夠提供傳感器，一家是丹麥的Sinion公司的VPU（Voice Process Unit）傳感器，另外一家是意大利公司意法半導(dǎo)體的ST LIS25BA。前者是華為用的方案，后者是蘋果的選擇。

如果要分析華為和蘋果的上行降噪能力，首先就要分析這兩個傳感器。

先看看兩者的外形

Sinion VPU，來自寶藏左博士

上圖是華為FB3使用的VPU外形，型號是VPU14AA01，這和 Freebuds 2 Pro使用的是相同的型號。

意法半導(dǎo)體 ST LIS25BA，來自52audio

上圖是蘋果Airpods Pro使用的骨傳導(dǎo)傳感器，型號是LIS25BA，和蘋果的Airpods使用的相同型號。

這兩個傳感器都是震動傳感器，VPU14AA01是單軸震動傳感器，輸出的是模擬信號，而LIS25BA是三軸震動傳感器，輸出的是數(shù)字信號。

相比前者，蘋果用的傳感能夠輸出的頻寬更寬，但隨時而來也有不足，就是其耗電量更大。

由于骨傳導(dǎo)傳感器不僅用于上行降噪，還有另外一個重要的功能，就是語音激活，因此其功耗指標(biāo)至關(guān)重用。所謂語音激活，舉個例子，就是對著蘋果Airpods Pro說 Hey Siri，就能激活蘋果手機(jī)的語音對話功能。因此為了實(shí)現(xiàn)這個功能，骨傳導(dǎo)傳感器就得一直處于工作狀態(tài)，其功耗的大小對于耳機(jī)的待機(jī)時長就會產(chǎn)生影響。

如果不考慮待機(jī)，單從理論上說，意法的三軸傳感器性能上應(yīng)該比VPU更好，但為什么華為沒有選擇意法呢？和成本關(guān)系不大，這兩個解決方案的價格差不多。警長猜測，主要的因素應(yīng)該還是耗電量。華為在使用功耗更小的VPU的情況下，待機(jī)也短于蘋果，如果用了意法的傳感器，那么待機(jī)將受到進(jìn)一步影響。因此不得已使用了理論性能不足但待機(jī)更好的VPU。

當(dāng)然這僅僅是理論上的猜測，兩者在性能上的差別，不能單純從理論上看。那么我們?nèi)绾螌Ρ纫幌聝烧咴谏闲薪翟敕矫娴男阅苣兀?/p>

警長并沒有專業(yè)的設(shè)備，也不打算采用主觀的方式進(jìn)行測評。警長給大家提供兩個公司官方的視頻，恰恰都是上行抗風(fēng)噪的視頻，大家自己聽一下，孰優(yōu)孰劣各位自行判斷。

下面的視頻建議大家?guī)隙鷻C(jī)觀看。視頻中上半部分是意法半導(dǎo)體（蘋果使用方案）工程師測試視頻，而下半段是Sinion公司（華為使用方案）工程師實(shí)測視頻。

好看完了之后，大家感覺如何呢？歡迎在評論區(qū)回復(fù)說說自己的感受。

蘋果與華為的下行（環(huán)境）降噪方案對比

前面我們說到主動降噪特指下行降噪中的場景，通常也被成為環(huán)境降噪。那么主動降噪是如何實(shí)現(xiàn)的呢？先給出一張原理圖。

主動降噪系統(tǒng)原理圖，來自CSDN

看起來有點(diǎn)復(fù)雜是嗎？警長幫大家解讀一下，主動降噪系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，第一部分是兩個麥克風(fēng)和一個揚(yáng)聲器，第二部分是放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，第三部分是數(shù)字化主動降噪器件。

兩顆麥克風(fēng)，一顆成為參考麥克風(fēng)，也被稱為環(huán)境麥克風(fēng)或者前饋麥克風(fēng)，另外一顆是糾錯麥克風(fēng)，也被成為反饋麥克風(fēng)。

簡單的理解，參考麥克風(fēng)用于接收耳機(jī)外部環(huán)境噪音，而糾錯麥克風(fēng)主要用于接收耳機(jī)內(nèi)部的噪音?？梢娤胂?，這兩個麥克風(fēng)的性能對整個降噪系統(tǒng)至關(guān)重要。

華為使用的歌爾麥克風(fēng)，來自寶藏左博士

華為FB3的麥克風(fēng)使用了歌爾股份的產(chǎn)品，歌爾是世界上硅麥（MEMS麥克風(fēng)）銷量最大的供應(yīng)商。蘋果Airpods Pro使用的也同樣是來自歌爾的硅麥。

而揚(yáng)聲器，蘋果和華為使用的都是14毫米動圈

華為FB3使用的倒相管，來自52audio

而華為除了動圈之外，還另外增加了一個倒相管，作用是提升低音的效果。但這個倒相管對降噪理論上影響不大。

而降噪算法部分，都在各自的主控芯片中。

華為麒麟A1芯片外觀，來自52audio

華為麒麟A1芯片功能模塊，來自華為

上圖是華為A1芯片的架構(gòu)，其中包含了應(yīng)用處理器，電源管理，傳感器HUB，RAM，藍(lán)牙通信和DSP。而主動降噪算法就在其DSP中實(shí)現(xiàn)。

蘋果A1芯片架構(gòu)，來自蘋果

蘋果A1的圖片中直接標(biāo)明了環(huán)境降噪（下行降噪）和語音降噪。

至于說兩家的降下行噪算法誰孰優(yōu)孰劣，本文不做探討。這個只能從最終的效果去看。從警長個人的體驗來說，兩者差不多。不過警長不是金耳朵，警長的個人體驗毫無參考意義，哈哈。

總結(jié)

華為FB3和蘋果AP都具有優(yōu)秀的上行降噪能力，從理論上看蘋果AP的性能應(yīng)該更勝一籌，但實(shí)際效果，各位看了視頻應(yīng)該能夠得出自己的結(jié)論。

而下行降噪效果，理論上兩者不分伯仲，實(shí)際效果還需要大家自己去體驗一番才好。

如果問警長的購買建議，警長的建議是如果是蘋果手機(jī)用戶，建議買AP，如果是華為手機(jī)用戶，建議是FB3。原因是兩者都有私有協(xié)議，所謂私有協(xié)議，就是只能用在自家設(shè)備上的通信協(xié)議。效果上最明顯的就是時延，兩者連接自家的手機(jī)都可以達(dá)到200ms級別的時延（人能聽出來的時延是300ms）。而如果耳機(jī)連接的不是自家的手機(jī)，這個時延就會受到影響。

那如果用的手機(jī)既不是蘋果又不是華為呢？那當(dāng)然是……換手機(jī)啦，嘿嘿