文章[1]介绍了护听器声衰减的测量方法，包括真耳听阈衰减法（REAT）、真耳内置传声器法（MIRE）和使用专用声学测试装置法（ATF）。主动降噪（Active Noise Control，ANC）耳机是近年来火热的消费类电子产品，在被动降噪的基础上引入了ANC技术，该技术通过声波相消干涉的原理实现对噪声的控制。
ANC耳机提供的降噪量（本文也将其称为声衰减量）是消费者、测试认证机构和研发机构等都关注的指标。通常关注三个值，分别是被动衰减量（PA）、主动衰减量（AA）和总/综合衰减量（TA）。被动衰减量表示仅由被动降噪提供的衰减量，主动衰减量表示仅由主动降噪提供的衰减量，总/综合衰减量表示被动降噪和主动降噪同时起作用时耳机所提供的衰减量。目前为止，国内外机构已经颁布了相关测试标准，为ANC耳机的测试及标定提供了参考。本文将对相关标准作简要介绍以及给出笔者的分析。
标准介绍
市面上常见的ANC耳机有罩耳式、入耳式和半入耳式类型，如图1所示。由于耳机结构会导致耳机与耳部/脸部的贴合情况存在差异，不同结构的耳机可能需要采用不同的测试方法。
图1 ANC耳机类型。(a)罩耳式，(b)入耳式，(c)半入耳式
2010年，美国国家标准协会颁布了ANSI/ASA S12.42[2] ，该标准规定了ANC罩耳式和入耳式耳机声衰减的测量方法。测试对象涵盖了被动/主动降噪设备、定制/非定制设备、声衰减量与声压级相关/不相关的设备。测试噪声包括连续噪声和脉冲噪声。该标准规定，REAT方法适用于所有设备的被动衰减量测量；在连续噪声环境中，推荐使用MIRE方法测量罩耳式设备的主动衰减量，推荐使用ATF方法测量大部分入耳式设备的主动衰减量（深度定制的ANC入耳式耳机除外）。
2018年，日本电子信息技术产业协会颁布了JEITA RC-81423] ，该标准规定使用ATF方法来测量ANC耳机的声衰减值。测试噪声包括粉红噪声、飞机客舱噪声和电车车厢噪声。
2019年，国际标准化组织颁布了ISO 4869-6[4] ，该标准规定了ANC罩耳式耳机声衰减的测量方法。总衰减量由两部分组成，包括使用ISO 4869-1中规定的REAT方法测得的被动衰减量和使用ISO 11904-1中规定的MIRE方法测量的主动衰减量。该标准考虑了设备在真人耳上的降噪效果。
2020年，欧洲电信标准化协会颁布了ETSI TS 103 640[5] ，该标准规定了无线和有线ANC设备的测试方法和性能要求，测试内容涵盖了ANC和音频质量功能。其中，ANC性能使用ATF方法测量，测试内容包括：插入损失、感知噪声响度降低量（利用ISO 532-1规定的响度计算模型，计算不同工况下的响度级，响度级之差表示感知噪声响度降低量）、自噪声声压级、自噪声响度级和风噪增益等。测试中使用4种不同类别的噪声，包括粉红噪声、铁路站台噪声、车内噪声和路噪。
2021年，中国电子音响行业协会颁布了团体标准T/CAIACN 006[6]，该标准规范了无线降噪耳机的技术要求，并且规定使用ATF方法测量ANC耳机的降噪性能。测试设置考虑了来自4个方向的声源和来自单方向但不同方位的声源，测试信号包括扫频、音乐、人声和噪声。按该规定进行测量可计算得到如下结果：被动降噪量、主动降噪量、综合降噪量、全频带最大降噪深度、全频带平均降噪深度和主动降噪有效频宽。
实验设置与方法举例
1. 扬声器布放
为了制造扩散声场，扬声器的布放方式可参考标准ETSI TS 103 640[5]。共使用8个扬声器，布放方式如图2所示，可以为方形或环形。定义人耳或ATF耳部所在位置为参考点，不相邻的4个扬声器的中心高度比参考点高15cm，剩余4个扬声器中心高度比参考点低15cm。8个扬声器之间的水平距离可以根据测试室的尺寸设置。
图2 扬声器布放示意图[5]
2. 测试信号
结合便利性和重复性，可选用粉红噪声作为测试信号。一些标准也考虑了真实的噪声场景，使用车站站台噪声、车内噪声、马路噪声等作为测试信号。
3. 测试方法
目前业界较多使用MIRE和ATF方法进行测量。如图3所示，MIRE方法将一个微型传声器放置在耳道内，在不戴耳机、戴耳机ANC开和戴耳机ANC关三种工况下测量声压级。ATF方法使用仿真耳或头和躯干模拟器（见图4）代替真人进行测试，在上述三种工况下测量声压级。
图3 MIRE传声器放置方式[7]
图4 常见的ATF装置[8]
4. 计算方式
经过上述测量，可由如下公式计算得到耳机的声衰减量，其中PA、AA和TA分别表示被动、主动和综合衰减量，
、
和
分别代表未佩戴耳机、戴耳机ANC关和戴耳机ANC开工况下测得的声压级。
图5展示了一款ANC罩耳式耳机的总衰减量测量结果，ATF1至ATF3为3款不同的测试设备，MIRE结果来自10名被试的测量。从图中可看出，选用不同的ATF设备可能会得到不同的测量结果，而且与基于真人的测量结果也可能存在差异。这也反应了目前ATF方法存在的一些问题。
图5 一款ANC罩耳式耳机的总衰减量测量结果[8]
总结
本文介绍了ANC耳机降噪量（声衰减量）的测量标准，并且给出了实验设置和实验方法的例子。值得注意的是，在美国国家标准ANSI/ASA S12.42[2]和国际标准ISO 4869-6[4]中，测量ANC耳机降噪量的方法包括主观和客观两种方法。通常情况下，主观方法REAT用于被动衰减量的测量，而客观方法MIRE或ATF用于主动衰减量的测量。另外一些标准则只采用了客观方法进行测量。不同的测量方法有不同的考虑因素，根据本人的经验总结和文献积累，笔者认为同时使用主客观方法来标定ANC耳机的综合降噪效果一方面是考虑到真人佩戴者与耳机之间的声学相互作用（Acoustical interaction[4]），另一方面是为了与之前发布的被动降噪护听器测量标准相对应。在实际工作中，实验者可根据需求选择合适的标准作为参考，确保测试结果与实际使用场景更为贴近。
参考文献
[1] 伍晓琳. 护听器声衰减测量方法. 2023, 21dB.
[2] American National Standards Institute. Methods for the measurement of insertion loss of hearing protection devices in continuous or impulsive noise using microphone-in-real-ear or acoustic test fixture procedures: ANSI/ASA S12.42. New York, USA: Acoustical Society of America, 2010.
[3] Japan Electronics and Information Technology Industries Association. Headphones and earphones with active noise cancelling functions: JEITA RC-8142A. Tokyo, Japan: JEITA, 2018.
[4] International Organization for Standardization. Acoustics — Hearing protectors — Part 6: Determination of sound attenuation of active noise reduction earmuffs: ISO 4869-6. Switzerland: ISO, 2019.
[5] European Telecommunications Standards Institute. Speech and multimedia transmission quality (STQ); test methods and performance requirements for active noise cancellation headsets and other earphones: ETSI TS 103 640. ETSI 2020.
[6] 中国电子音响行业协会. 无线降噪耳机技术要求和测量方法: T/CAIACN 006. 2021.
[7] International Organization for Standardization. Acoustics — Determination of sound immission from sound sources placed close to the ear — Part 1: Technique using a microphone in a real ear (MIRE technique): ISO 11904-1. Switzerland: ISO, 2002.
[8] 伍晓琳. 主动降噪耳机声衰减测量方法研究. 中国科学院大学, 2023.
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