樊哲宇 趙航 李美敏 次仁卓瑪

1 引言

目前全球約11億年輕人（12～35歲）由于暴露于娛樂環(huán)境中的噪音而面臨聽力損失的風險，個人音頻設(shè)備音量過大（如用手機聽音樂）是造成風險的重要原因[1]。尤其在噪聲環(huán)境下，耳機使用者只能通過提高音量掩蔽環(huán)境噪聲得以聽見或聽清耳機內(nèi)的聲音，這加大了聽力損失的風險[2]。Muchnik等[3]的研究結(jié)果顯示，大多數(shù)受試者在噪聲環(huán)境下都傾向于高音量設(shè)置。主動降噪（active noise-cancellation，ANC）技術(shù)是在利用隔聲材料的物理特性將外部噪聲與耳道隔開的基礎(chǔ)上，耳機內(nèi)部設(shè)有音頻處理電路，自動監(jiān)測背景噪聲，降噪系統(tǒng)實時產(chǎn)生與噪聲相位相反、振幅相同的聲波，通過兩者的反相疊加抵消噪聲，實現(xiàn)降噪的效果[4]。近年來，隨著ANC技術(shù)的成熟，帶有ANC功能的家用耳機也逐漸普及。本研究通過對不同類型主動降噪耳機在不同噪聲環(huán)境下的舒適音量設(shè)置和言語識別率進行比較，探討主動降噪耳機在噪聲環(huán)境下的護耳優(yōu)勢，進而為大眾挑選有利于聽力保健的家用耳機提供科學依據(jù)。

2 材料與方法

為了模擬家用耳機的兩種常見使用場景，即聽音樂和打電話，本研究分為兩個測試，測試1為舒適音量設(shè)置，測試2為噪聲下言語識別率測試，比較不同類型主動降噪耳機在不同噪聲環(huán)境下的隔噪效果。兩個測試均為2×2×2三因素重復測量實驗設(shè)計。自變量一為主動降噪功能的開閉，分為開啟和關(guān)閉2個水平；自變量二為耳機類型，分為頭戴式和入耳式2個水平；自變量三為噪聲環(huán)境，分為模擬街道[65 dB (A)]和地鐵[75 dB (A)]2個水平。

2.1 研究對象

隨機抽取30名18～24歲在校大學生，其中男女各半。聽力正常，無耳聾、中耳炎、耳蝸發(fā)育異常等耳科病史；經(jīng)純音測聽，所有受試者的平均聽閾均小于5 dB HL。

2.2 耳機選擇

綜合耳機的主動降噪技術(shù)水平與銷量等因素，本研究耳機確定為兩款市場上具有代表性的某品牌主動降噪耳機：QC20（入耳式）與QC25（頭戴式）。市場占有率較高，且兩款耳機為同一公司同時期的產(chǎn)品，主動降噪技術(shù)一致，具有代表性和可比性。

2.3 噪聲選取與測試環(huán)境

噪聲強度的選?。哼x取日常生活中較高頻率使用耳機的兩個噪聲場景——嘈雜的街道和行駛中的地鐵車廂。使用AWA6291型聲級計在兩個地點多次實地測量，計算平均聲壓級（A計權(quán)）后，確定環(huán)境噪聲分別為65 dB (A)和75 dB (A)。

噪聲的錄制與處理：首先在嘈雜街道和地鐵里進行實地錄音，再使用音頻剪輯軟件對噪聲素材進行剪輯，挑選出噪聲強度平穩(wěn)的片段作為本實驗的背景噪聲。

測試環(huán)境：兩個測試均在本底噪聲為30 dB (A)的隔聲室內(nèi)進行。背景噪聲通過聲場揚聲器播放，并通過聲級計進行聲音強度的校準。

2.4 實驗過程

2.4.1 不同類型耳機的舒適音量設(shè)置 選取歌曲《灰》，截取人聲穩(wěn)定段50 s，作為本測試的音頻材料。該歌曲節(jié)奏舒緩，強度變化較小，且比較小眾，保證受試者均未聽過，從而避免受試者因?qū)Ω枨氖煜こ潭炔煌?，影響測試結(jié)果。根據(jù)實驗設(shè)計，每名受試者需要接受2（ANC開閉）×2（耳機類型）×2（噪聲環(huán)境），共計8次測試。受試者手持平板電腦，頭戴耳機，在不同條件下聆聽平板電腦里播放的音樂，并自行進行音量調(diào)節(jié)。平板電腦的音量設(shè)置分為16級，由受試者自行調(diào)節(jié)自認為舒適的聆聽音量，測試者記錄音量級數(shù)，為與該歌曲總體RMS振幅一致的白噪聲。

2.4.2 不同類型耳機的噪聲下言語識別率測試 噪聲下言語識別率測試詞表選擇郗昕等[5]編制的《普通話言語測聽單音節(jié)識別率測試詞表》。測試由筆記本電腦直接連接耳機給聲，給聲強度為50 dB SPL，兩款耳機的輸出聲壓經(jīng)聲級計與仿真耳校準，每名受試者隨機選擇8張等價詞表進行測試。測試結(jié)束后，測試者記錄受試者在不同噪聲環(huán)境下，使用兩種耳機的言語識別率。

2.5 統(tǒng)計學方法

使用SPSS 16.0進行統(tǒng)計分析，采用重復測量方差分析進行顯著性檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

3 結(jié)果

3.1 不同類型耳機的舒適音量設(shè)置

受試者在不同噪聲環(huán)境下使用不同類型主動降噪耳機舒適音量設(shè)置的輸出聲壓級見表1。在模擬街道噪聲環(huán)境下，開啟主動降噪功能后，頭戴式耳機的舒適音量聲壓級下降6.04 dB（P=0.005），入耳式耳機的舒適音量聲壓級下降6.68 dB(P=0.003)；在模擬地鐵噪聲環(huán)境下，頭戴式耳機的舒適音量聲壓級下降7.23 dB（P=0.002），入耳式耳機的舒適音量聲壓級下降9.07 dB(P=0.001)。使用入耳式開降噪時選擇的舒適音量最低，其他依次是入耳式關(guān)、頭戴式開、頭戴式關(guān)。由上述結(jié)果可知，隨著環(huán)境噪聲的提高，兩種耳機的音量設(shè)置都逐步提高；在兩種噪聲環(huán)境下，兩種耳機開啟降噪后的音量實際輸出聲壓級均小于關(guān)閉降噪時的強度，說明降噪效果顯著；在兩種噪聲環(huán)境下，入耳式耳機的音量實際輸出聲壓級均顯著低于頭戴式耳機，降噪效果更好。

表1 不同噪聲環(huán)境下不同類型主動降噪耳機舒適音量設(shè)置的輸出聲壓級（±s）（dB SPL）

表1 不同噪聲環(huán)境下不同類型主動降噪耳機舒適音量設(shè)置的輸出聲壓級（±s）（dB SPL）

ANC設(shè)置 街道噪聲65 dB (A) 地鐵噪聲75 dB (A)頭戴式 入耳式 頭戴式 入耳式ANC 關(guān)閉 68.78±8.6760.63±10.5774.71±8.1867.27±9.05 ANC 開啟 62.74±8.8253.95±9.8967.49±7.6158.20±9.25音量降低 6.04±4.40 6.68±4.527.23±4.799.07±4.19

3.2 不同類型耳機的噪聲下言語識別率測試

受試者在不同噪聲環(huán)境下使用不同類型主動降噪耳機的言語識別率見表2。兩種耳機在開啟主動降噪功能前后的言語識別率差距均有統(tǒng)計學意義（P=0.007）。在模擬街道噪聲環(huán)境下，開啟降噪功能后，頭戴式耳機的識別率上升41.4%（P=0.001），入耳式耳機的識別率上升7.2%(P=0.009)；在模擬地鐵噪聲環(huán)境下，頭戴式耳機的識別率上升27%（P=0.005），入耳式耳機的識別率上升10.8%(P=0.007)。使用入耳式開降噪時的言語識別率最高，其他依次是入耳式關(guān)、頭戴式開、頭戴式關(guān)。由上述結(jié)果可知，隨著環(huán)境噪聲的提高，佩戴兩種耳機時的言語識別率得分均顯著降低；在兩種噪聲環(huán)境下，兩種耳機開啟降噪后的言語識別率均高于關(guān)閉降噪時的識別率，這說明降噪效果顯著；在兩種噪聲環(huán)境下，入耳式耳機的言語識別率都要顯著高于頭戴式耳機，降噪效果更好。

表2 不同噪聲環(huán)境下不同類型主動降噪耳機的言語識別率（±s）（%）

表2 不同噪聲環(huán)境下不同類型主動降噪耳機的言語識別率（±s）（%）

ANC設(shè)置 街道噪聲65 dB (A) 地鐵噪聲75 dB (A)頭戴式 入耳式 頭戴式 入耳式ANC 關(guān)閉 45.27±13.4890.53±6.3537.93±10.6786.27±7.63 ANC 開啟 86.67±9.1897.73±2.9164.93±10.2897.07±3.47音量降低 41.40±13.447.20±6.40 27.00±9.9710.80±7.67

4 討論

4.1 耳機音量設(shè)置問題

關(guān)于如何保護聽力，世界衛(wèi)生組織建議確定個人音頻設(shè)備的聽力安全水平，在安靜環(huán)境下將其音量設(shè)置在不超過最大音量60%的舒適水平，保證在聽力安全范圍內(nèi)收聽[6]。經(jīng)聲級計和仿真耳測試，平板電腦每一級音量所對應(yīng)的實際聲壓級如表3。平板電腦的音量設(shè)置共16級，按照世界衛(wèi)生組織的“60%原則”來計算，使用平板電腦聽音樂時，安全音量的設(shè)置應(yīng)低于10級，即頭戴式耳機低于71.8 dB，入耳式耳機低于66.3 dB。

4.2 模擬街道噪聲環(huán)境下的主動降噪耳機降噪效果

在舒適音量測試中，主動降噪功能開啟后，頭戴式耳機的舒適音量降低6.04±4.40 dB，入耳式耳機降低6.68±4.52 dB，效果比較明顯。Liang等[7]的研究也有類似結(jié)果，開啟主動降噪功能后，在不同噪聲情況下，舒適音量設(shè)置下降了4～6 dB不等。在模擬街道噪聲的情況下，當耳機主動降噪功能關(guān)閉時，受試者佩戴頭戴式及入耳式耳機的舒適音量均略低于最高音量的60%，雖然暫時處于安全范圍，但開啟主動降噪功能后，兩款耳機的舒適音量均下降到接近受試者在安靜環(huán)境下的舒適音量設(shè)置[8]，這樣在長時間使用耳機的情況下，能夠有效緩解用耳的疲憊感和不適感。

表3 平板音量對應(yīng)的實際聲壓級 （dB SPL）

在言語識別率測試中，頭戴式耳機主動降噪功能開啟后，言語識別率從45.27%±13.48%大幅提升至86.67%±9.18%，由無法進行正常溝通提高到可以基本進行溝通。入耳式耳機言語識別率從90.53%±6.35%提高到97.73%±2.91%，從可以基本進行溝通提高到可以正常進行溝通。

4.3 模擬地鐵噪聲環(huán)境下的主動降噪耳機降噪效果

在舒適音量測試中，主動降噪功能開啟后，頭戴式耳機的舒適音量降低了7.23±4.79 dB，入耳式耳機降低了9.07±4.19 dB，效果比較明顯。在模擬地鐵噪聲的環(huán)境下，當耳機主動降噪功能關(guān)閉時，受試者佩戴頭戴式及入耳式耳機的舒適音量均高于最高音量的60%，處于不安全范圍。但開啟主動降噪功能后，兩款耳機的舒適音量均下降到低于平板最大音量的60%，處于安全范圍。

在言語識別率測試中，頭戴式耳機主動降噪功能開啟后，言語識別率從37.93%±10.67%提高到64.93%±10.28%，但仍低于80%，無法進行正常溝通。入耳式耳機言語識別率從86.27%±7.63%提高到97.07%±3.47%，從可以基本進行溝通提高到可以正常進行溝通。這也說明了入耳式耳機的降噪效果更加明顯。

此外，耳機的降噪分為被動降噪和主動降噪。被動降噪即耳機佩戴后的物理隔音效果，丁文君等[8]研究結(jié)果顯示，在噪聲環(huán)境下，耳機的隔噪效果從優(yōu)到差分別為入耳式耳機、耳塞式耳機與頭戴式耳機，蔣從雙等[9]研究也有類似結(jié)果，本研究結(jié)果也同樣支持該結(jié)論：在模擬地鐵車廂嘈雜環(huán)境下，當受試者使用了入耳式耳機并且調(diào)高了舒適音量，人耳處實際噪聲暴露水平仍低于不使用耳機時的車廂噪聲水平，這顯示了入耳式耳機的降噪效果理想，具有較好的聽力保護作用，推薦大眾首選入耳式主動降噪耳機。