高階電聲產品新突破-內耳式主動抗噪高傳真耳機研發成果

逢甲大學機械與電腦輔助工程學系黃錦煌教授所帶領的電聲研發團隊，選擇了技術層面與設計難度相當高的內耳式耳機作為計畫研究對象，主要執行適用於此類型耳機的快速反應主動抗噪技術開發，低功耗高效率的晶片設計分析與製作，完整評估產品抗噪特性的驗證平台等三大部分，並藉由3D Scanner與3D Printer，整合技術並製作完成符合人耳配戴之新一代高效能主動抗噪內耳式耳機原型。此新式耳機在抗噪特性上不僅超越原本規劃的目標外，更在技術層面與抗噪特性結果上有更多優異表現。

此一研究開發不僅完成了主動抗噪內耳式耳機自主設計製作與驗證技術，有效提升國內高階電聲產品的技術，更藉由這樣的技術累積與研發，讓國內電聲產業未來在國際上更具有競爭力，更能佔有一席之地。 主動抗噪技術的背景介紹 所謂的「抗噪技術」簡單來說就是藉由不同的方式消除自己不喜歡的聲音。那該如何有效的隔離或阻絕那些自己不喜歡的聲音呢?最簡單方法的就是摀住耳朵或戴上耳機等，這種利用其它物體進而達到某種程度地隔離外部聲音的特性，稱之為被動消噪(Passive Noise Cancellation)；但由於這種方式僅是藉由物體本身的基本性質來達隔離的目的，因此僅適用於波長較短的高頻噪音型態，對於波長大的低頻段噪音而言，效果不大。 對於我們常身處的聲音環境中，如行走於馬路、車站或甚至在飛機機艙內等，其皆屬於中低頻豐沛的高噪音量環境；因此，該如何有效地消除這低頻段惱人的噪音，主動抗噪技術(Active Noise Cancellation)因此孕育而生。

何謂主動抗噪技術?簡單來說，透過麥克風進行低頻段噪音的收錄，藉由內部數位化處理技術將聲音進行180度的相位反轉，最後由揚聲器將此翻轉後的訊號送出，並與外界的噪音進行破壞性干涉(Destructive Interference)，最後達到低頻段噪音消除之目的。 以耳機為例，在全球主動抗噪技術如火如荼展開以及需求量與日俱增之際，相關的核心技術目前卻仍掌握在國外，如抗噪演算與晶片的設計分析與製作，乃至對於抗噪產品特性評估的量測架構。雖然目前市面上已有所謂的抗噪耳機，但多應用於體積較大的罩耳式耳機，對於內耳式耳機來說相當稀少。因此，在技術發展、市場需求以及使用便利性考量下，具主動抗噪能力之內耳式耳機絕對是下一個電聲產品的趨勢。

在科技部長期的研究支持下，黃錦煌教授的電聲研發團隊多年來與電聲產業合作，不斷地累積研究能量、完成許多創新技術，期間更陸續結合國內許多知名電聲產業，共同參與電聲產品前瞻技術研發。本計劃的執行成果相當的豐碩，除了發展計劃相關核心技術、開發設計平台、完成自主化主動抗噪產品開發設計及驗證，以及達到更多高階電聲人才之訓練外，相關創新技術並發表於國外重要SCI期刊(5篇)與國內外重要會議論文數篇，並已獲得數個新型專利的通過以及申請數個發明專利中；此外，本計畫開發之技術更移轉至合作廠商(約430萬)，並延伸應用到其他傳統產業，如工具機、主軸加工等，以及相關民生產業，如壓縮機、排油煙機等，有效地改善了產品噪音特性。在考量國內電聲產品未來的發展以及市場的需求前提下，計畫團隊將進一步籌組「電聲產學技術發展與驗證聯盟」，希望藉由這個平台的建立，能夠確實地串聯國內其它重要電聲產業，落實科技部產學計畫之精髓，達到互利互惠的雙贏局面。

因應現今人們對於工作與生活品質要求日益提升之趨勢，主動抗噪技術的發展與應用能夠為我們所帶來的不僅僅只是技術層面的提升，更能夠實質地為我們帶來安全的工作環境、舒適的生活條件以及平和的情緒與心靈。展望未來，除了因應不同的噪音特性與型態提升更高技術層面的主動抗噪技術外，如何將技術應用層面作更寬廣的延伸，順應未來IOT智慧型世代的來臨，預期相關技術運用將有更大的發展空間。

資料來源：科技部