有网友说长期佩戴降噪耳机出现了耳鸣、听力下降等问题,降噪耳机会更伤听力吗?怎样用能减轻一些损伤?
出现听力下降,应该不是降噪耳机的问题。
换句话说,问题里提到的那些“佩戴降噪耳机出现了听力下降”的受害者,就算不带降噪耳机,换带普通耳机也会出现听力下降,甚至会更严重。
我们先看下降噪耳机的原理。 波的干涉大家可能都知道,比如下图[1],一个sin信号,相位相反就会相干减弱,相位相同就会相干加强。

降噪耳机的基本原理就是如此。当外界噪声进入降噪耳机后,耳机会产生一个相位相反的震动信号,用来压制输入噪音的振幅,目的是让两股声波(输入噪音和耳机产生的反相位噪音)在耳道附近发生相消干涉,这样大家听到的声音就会少噪音,或者听到的有效信号就更清楚。
大家可以理解成下图[2]:

所以,降噪耳机的本质可以理解成通过用一个反相位的声波去抵消原来的噪声。这个技术最早可以找到1934年的专利。
下图就是专利的关键技术图纸。图中的 字母M代表microphone,即麦克风;L代表loudspeaker,即扬声器;字母V代表electronic controller,电子控制器;字母A 是 acoustic primary source,原始噪声源;T 是声波传播的波路径;S1 是主噪声波(来自环境的声音),S2 是次级声波。
上方的管道图展示了一个非常经典的主动降噪结构:麦克风先检测到不想要的主声波 S1,控制器处理信号,然后让扬声器发出幅度相等、相位相反的 S2,使两列声波发生相消干涉。

但是有一个问题,这个相位是一个空间的函数,我们产生一个反相位信号,并不能保证在空间所有点都能反相位,比如下图,P和S是两个震源,只有在白色区域的地方,波形是相消的,其他地方都有明显的震动(红色代表强振幅,浅色代表弱振幅,白色代表振幅为零)。

但是,对耳机来说,这并不是一个问题,因为声波的波长大概在米级为单位,而耳道显然远远小于这个量级,所以让耳道内的声波落在上图白色区域并不困难。
另外,值得一提的是,大家有时候带上降噪耳机,有时候可能会觉得不适,这是因为降噪耳机把低频环境声压制掉后,人耳对这样声音的突然变化,会有本能的不适感——毕竟听到的声音的频谱和平时习惯听到的不一样了。
真正决定是否伤听力的,是最终到达耳蜗的总声能量,而不是降噪耳机本身。所以,回到题目,这些听力下降的受害者,应该不是降噪耳机的问题,而是本身经常就带耳机,导致长期下来,耳蜗承受的总声能量过高,导致听力受损的。
注意,这个总声能量,是声音能量和暴露时间的函数。有的人可能会说,我平时也没有耳机声音开的很大啊,都很小声啊,怎么还会听力受损?那可能就是听的时间太长了。时间过长到达耳蜗的总声能量也会很高。
至于为什么到达耳蜗的总声能量太多会影响听力,这个就比较直观了——因为耳蜗中的毛细胞束会受损,而且不可修复。
下图是耳蜗毛细胞顶部的静纤毛束(stereocilia)[3],这是健康状态下的情况。 它们像一排排列整齐小刷毛,声音进入内耳后会引起液体振动,推动这些纤毛轻微摆动,毛细胞就能把机械振动转换成神经信号,传给大脑,我们才听见声音。

但是当耳蜗承受了太多或太长时间的声音震动后,原本整齐的纤毛会受损,比如下图。这种情况下,毛细胞就无法正常响应声音振动。

再次注意,这些毛细胞和静纤毛束一旦严重受损,基本不能自然修复,也不能再生,所以长时间大音量听耳机,或者以其他方式暴露在高噪声环境中,都是对这种不可逆的听力损伤的累积。
另外,世卫组织,对个人音频设备发布过安全听力标准[4],建议成人模式按“80 dB、每周 40 小时”来管理声暴露,儿童模式则是“75 dB、每周 40 小时”。而普通听耳机大概常在 75–105 dB 之间。
而且,我觉得听力下降的那些受害者,如果不用降噪耳机,可能出现的听力下降会更严重。
因为人会习惯性的放大声音来听清信号,也就是说,如果你用的是普通耳机,可能你开的音量会更大,这样耳蜗收到的损害也会加大。 这一点在一些文章里也被证实。 我举两个文章例子。
这篇文章《Effects of an Active Noise Control Technology Applied to Earphones on Preferred Listening Levels in Noisy Environments》[5]的实验是这样的,他们让 20—40 岁正常听力成年人在安静和噪声环境下听音乐,测量他们自己选择的音量。结果发现,普通耳机和头戴耳机的平均音量会超过 85 dBA,而带降噪的入耳式耳机则低于 75 dBA。
而且,考虑到比如地铁,公交等地方,背景噪声很大,这种情况下,人会主动提高耳机音量。所以,伤害会更大。换句话说,嘈杂环境中使用带降噪的耳机反而会保护耳蜗。 当然,如果是我的话,在这种嘈杂环境中,我会选择不带耳机。
同样的结论在另一篇文章中被证实[6]。
总之,这个听力下降的锅,不应该让“降噪耳机”来背,题目中听力下降的根源应该还是受害者高音量和长时间使用耳机导致的。降噪耳机用对了,反而是一个安全的选择。
好了,写到这里。