近年来，降噪耳机走入许多人的生活；但最佳化用户体验的问题一直都需要新思考。
具体来说，我们平时用的降噪耳机按照原理主要分为两种：一种是被动降噪（Passive Noise-Cancelling）耳机，另一种是主动降噪（Active Noise-Cancelling ）耳机。
被动降噪耳机，即透过耳机隔音材料或特殊结构尽量隔绝噪音，主要是入耳式耳塞和全罩耳式耳机，长期佩戴的话会使耳朵胀疼，过大声压甚至还会影响听力。
主动降噪耳机，即在耳机内设置专门降噪电路。一般透过音频接收器（如微型麦克风）和抗噪音输出晶片，接收、分析外界噪音的频率并产生相反频率，相互减弱或抵消，达到隔绝噪音的目的。
但事实上，无论哪种降噪耳机，用户佩戴时间过长都会影响使用体验，尤其于需要降噪的环境睡觉时。
长期以来，雪梨科技大学音频、声学和振动中心的研究人员一直都在研究新型虚拟噪音消除系统，系统可将主动降噪部件从个人音频设备转移到椅子头枕。
主动降噪技术起源可追溯到 1930 年代。当时美国授予第一项相关专利，透过反转声音的极性并播放来消除噪音。1989 年，主动降噪耳机第一个工作原型由航空业发表。1991 年，主动降噪技术用于封闭空间的噪音控制，搭载于日产汽车蓝鸟的硬顶车型。
儘管主动降噪技术发展近 100 年时间积累，但不同于主动降噪耳机，主动降噪头枕的噪音消除系统多年来几乎没有进展。
参与研究的 Tong Xiao 透露一些原因。
现有的主动降噪头枕使用的麦克风安置在用户头部周围，以採样用户能听到的声音。这些设备最适合处理高达1kHz 的低频噪音。然而耳机耳罩和隔音材料的被动降噪效果，就可有效减少高频噪音，包括 4~6kHz 的人类声音。这正是主动降噪头枕缺乏的。
为了解决这问题，研究团队需要搭建同时处理高频噪音和低频噪音的主动降噪系统。
因此，他们基于雷射都卜勒振动仪（LDV）设计出远端声学感测系统，可测量大範围内的非接触式振动。他们在耳朵内放置一层珠宝大小的反射膜，当作 LDV 的拾音器。
据 Tong Xiao 透露，测试成功了，能有效消除 6kHz 噪音，衰减效果到 10~20 分贝。
研究人员在三种有典型噪音环境测试──坐飞机时、飞机从头顶飞过时，人们说话时。Tong Xiao 表示，系统性能接近主动降噪耳机，有宽频率回应，但不需要笨重的耳机或其他设备。他说：
我们称之为「主动降噪虚拟耳机」。
▲左为两个辅助扬声器放置在头部和躯干模拟器（帽子）后面，用于声音控制。多台主扩音器任意放置，以模拟不同方向的噪音。雷射都卜勒测振仪（LDV）发出的探测雷射光束对準耳膜。右为一层反射膜放在靠近帽子左合成耳道的耳道处。LDV 可远端测量膜表面的振动频率，为主动降噪控制器发送讯号。
这些「虚拟耳机」于模拟器设备运行，以记录测量结果。不过，目前已有人类受试者进行初步测试。Tong Xiao 说：
这样配置简单又有效，目前最大限制就是成本高昂。因系统所需的 LDV 是精密的科学仪器，价格并不便宜。
当然，系统还有其他方面待解决，比如反射膜放在人耳哪个地方更合适、如何做到更高程度的主动降噪效果等。
- Noise-Canceling Headphones Without the Headphones
