DIY无极限：自己设计一款反馈式主动降噪耳机，其实很简单-消费电子-与非网
滤波器验证和主动降噪测试
当设计工程师发现某个滤波器在整个频率范围内都表现稳定时，那么就可以导出此滤波器。该工具整合了物料清单（BOM）输出功能，物料清单中的阻容器件都是基于E24标准的常用料。另外，由于元件指示符与评估板完全匹配，物料清单中的元器件可以直接被焊接到评估板上。
图7：主动降噪性能测试
主动降噪性能测试包含两个步骤，且不再需要相位测量。首先将耳机佩戴在人工头上进行被动衰减的量测。步骤二与步骤一类似，但需要将AS3435打开，对其按照反馈应用进行配置，并根据仿真结果设定麦克风前置放大器的增益。降噪性能可根据两次测得的数据按照如下公式计算：
可借助Excel完成计算，并制绘出降噪曲线。这条降噪曲线在业界是一项非常普遍的指标。
针对使用AS3435开发主动降噪耳机，相关的开发工具、应用笔记及模板等都已齐备，可根据要求提供。
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北京市公安局备案编号： 京ICP备：号DIY无极限：自己设计一款反馈式主动降噪耳机，其实很简单-消费电子-与非网
前馈式一般来说是比较容易开发的，因为设计工程师通常不用处理稳定性方面的问题。然而，这种拓扑的一个主要缺点就是风噪声（Wind noise），因为它的降噪麦克风是直接暴露在环境中的。克服此缺点的方法之一就是采用反馈式技术。此篇文章将说明采用ams的设计所需的步骤。
同设计前馈式耳机一样，反馈式耳机也需要特定的设备，其中最重要的就是能够测量频率响应和相位响应的音频测量系统。
适合用来进行这些测量的音频设备包括Audio Precision、Bruel Soundcheck等。搭配不同类型人工耳的人耳仿真器可用来模拟人耳的声学响应。推荐采用Head Acoustics、Bruel GRAS的产品。
常用于前馈入耳式产品的IEC711耦合器在这项应用中是不需要的。在反馈入耳式系统中，麦克风的摆放会受到空间限制。所以，99%的反馈式耳机一般都是罩耳式（on-ear）或者包耳式（over-ear）设计。当然，目前市场上还是有反馈入耳式设计的。除了仿真人耳和能够测量增益和相位的音频测量设备之外，其余的用于前馈式设计的设备已经包含了所有开发反馈式主动降噪耳机的需求。为测定耳机的主动降噪性能，还需要一个双向式扬声器系统（最好是双向同轴扬声器），以便将主动降噪耳机暴露在噪音场中进行测试。
设计反馈式主动降噪耳机所需的最后一个要素是AS3435评估板（EVB），它包括了所有必要的连接器和前置放大器，满足了耳机声学特性量测时的需求。
如何量测反馈式耳机声学特性？
除了衬垫（cushion）和扬声器声腔等机械组件之外，每部主动降噪耳机还需要扬声器和主动降噪麦克风等电声组件。这些组件集合在一起，决定了耳机的频率和相位响应。不同的耳机会有不同的频率和相位响应，所以需要正确的特性量测来实现各个耳机主动降噪性能的优化，以达到最大的带宽。
相较于前馈式系统，反馈式系统的主动降噪特性测量是非常简单的，所需要的就只是量测耳机扬声器和主动降噪麦克风之间的开环回路。
图1：反馈式耳机特性测量
测量装置包括图1所示的Audio DAQ（数据撷取）系统、人工头及主动降噪耳机。数据获取（Data Acquisition）系统的输出连接至AS3435评估板的输入，主动降噪耳机的扬声器需连接至AS3435评估板的耳机放大器输出，同时，主动降噪麦克风连接至评估板的麦克风输入。设计所需的麦克风偏压（bias voltage）由评估板提供，因此麦克风连接无需额外的外部组件。
最后一个重要且必需的连接，是从评估板的QMICx引脚（麦克风前置放大器输出）连接至DAQ系统的模拟音频输入。在测量开始前，AS3435评估板必须进行正确配置。评估板软件的屏幕截图如图2所示。很重要的一点是，要将麦克风前置放大器增益设定为0dB，使其之后能匹配ams的计算模板。
图2：反馈系统特性测量时的软件配置
另外，将耳机多路输入设定到&未连接&位置也是必需的，有助于避免麦克风信号回馈至扬声器。当然，这是主动降噪运作期间所需的，而非针对开环回路特性的测量。
当评估板得到正确配置后，DAQ系统就会产生一个从20kHz至20Hz的正弦扫频信号。然后DAQ系统便会测量麦克风前置放大器输出端的增益和相位响应。该测量包括所有反馈滤波器设计所需的相关信息。
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安静的做个美男子 - 索尼无线降噪耳机MDR-1000X
脑力工作需要安静的工作环境；经常出差的朋友，很多时间在嘈杂的飞机、火车、汽车上，需要舒适的休息氛围，这时候如果有一只主动降噪耳机，就能够帮他们营造安静舒适的环境。“主动降噪”顾名思义就是主动消除外界噪音，“噪音”并不是所有外界声音，而是指我们在特殊环境中所不需要的声音。所以，有选择的降低、消除噪音才是最好的方式。
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作为在降噪领域耕耘了十多年的索尼，主动降噪技术已经修炼到如火纯青，用黑黑科技来称呼也不为过。2016年9月，索尼在 2016 IFA Berlin 上发布了旗舰级降噪耳机 MDR-1000X，搭载索尼最新的“Sense Engine”智能降噪引擎，以及众多便携性智能功能，接下来慢慢看。
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无意外的小金标，解析有保证；最新的“Sense Engine”智能降噪引擎，AI 降噪支持飞机、通勤、办公室三种模式自动切换的；LDAC、aptX/SBC/AAC 蓝牙音频技术保证音质；触摸操作、NFC 一触即连，让操控更便捷；支持使用 Siri、Google Now 语音助手、接打电话，保证实用性。
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内置 S-MASTER HX 数字功放，能降低频率范围内的干扰和噪音，重现人声和弦乐的微细变化，在众多的索尼数码、音频设备中都有应用。HX 属于第三代 S-MASTER 技术，能够有效降低Hi-Res Audio的超高频特有的噪声。
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MDR-1000X 有黑色、米色两种配色，跟MDR-100ABN相比要少一些，我手中的是黑色，除最外层包装，其他均是纯正的黑色。精致的包装，精致的收纳盒，作为一款3K级别的耳机，收纳盒的做工也很到位。外层使用黑色革，手感细腻舒服，中间有硬质材料支撑，外出携带有较强的保护性。
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配件不多但也实用，虽然主打无线降噪，但也不是所有设备都支持无线技术，有线传输还是需要的，所以3.5mm音频线要有。经常出差飞来飞去的朋友，飞机音频插头也是必须的。最后MDR-1000X是内置锂电池设计，MicroUSB接口电源线也必须要有。
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日常通勤或者出差的时候，收纳盒背部的小口袋还能用来放音频线、电源线，飞机音频可以放在收纳盒内，后面会看到。
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收纳盒内侧材料比较柔软，保护性好不会划伤耳机。耳罩之间还有固定的固定的隔断，防止耳罩之间的摩擦。
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飞机插头的收纳，一个很细心的设计。
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MDR-1000X的耳罩外侧是黑色人造皮革，手感柔软舒服，跟塑料比较，皮革大大提升耳机的质感。跟MDR-100ABN类似的设计风格，只是更厚实一些。
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包耳设计搭配不算很软但回弹较慢的耳垫，平时佩戴的舒适度还不错。外层材质应该是人造皮革，不过还是比较舒服，上班的时候就算不听歌，我也会带着保持安静的环境。
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更之前使用的MDR-100ABN一样，1000X的耳罩只能向一侧旋转90°，另一侧只有约30°。
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耳罩调节也是一样，可以打开约 20°~ 30°，不过这些在日常使用中绰绰有余，并没有发现不舒服的地方。
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MDR-1000X 的头梁有些单薄，海绵偏软比较薄，舒适度不及耳罩。也许是我头大的缘故，头顶会有少许的压迫感，好在整体舒适度还能接受，压迫感很快会消失。
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头梁调节有明显的段落感，调整阻尼适中。头梁外出是金属材料，有效增加头梁的轻度，观感也更加扎实。
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所有的按钮都在左侧耳罩上，分别是电源、NC、AMBIENT SOUND（降噪），最后加上3.5mm插孔，而右侧只有一个MicroUSB电源插孔。
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看到这里也许有人会有疑问，音量、播放控制按钮在哪里呢？说好的语音操控又在哪儿呢？其实在包装盒里面都有说明了，一目了然。左侧耳罩是NFC，而右侧耳罩光滑的表面就是触控操作的地方，上下滑动调节音量，前后滑动调节歌曲，中间双击控制播放或者接听电话，长按可以激活Siri等语音助手（手机上也是相似操作）。相比按钮更容易操作，毕竟小小的按钮还要慢慢摸才行。
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MDR-1000X 左右耳罩的内外均配置了麦克风，以达到双重降噪的效果，结合最新的索尼 Sense Engine 主动降噪引擎。耳机支持两种降噪模式，分别是普通及语音模式。上班的时候我主要使用语音模式，有安静的音乐环境，也能及时关注到同事的请求。外出乘坐地铁、公交或者在咖啡馆（有些咖啡馆都快赶上菜市场了），我主要使用普通模式，再次模式下几乎可以隔绝一切外接噪音。
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还有，工作中喜欢听音乐的朋友，需要经常拿下耳机跟同事进行交流，总觉得不方便。然而，MDR-1000X 有一个黑科技一般的存在，用手覆盖右侧耳罩上会开启 Quick attention Mode （快速反应模式），此时耳机内的其他声音将中断，周围的声音会通过MIC传入，在跟同事短暂交流时非常有用。当然了，如果需要长时间交流，还是把耳机拿下来为好。
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虽然可以使用有线模式，不过我最常用的场景就是用手机听音乐，毕竟是很方便的模式，只要距离不太长，怎么走动都没有关系。正常使用的时候，左侧按键都位于耳罩的后方，也就是左手拇指容易暗道的位置。
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其实NFC、LDAC也是MDR-1000X的精妙所在，NFC一触即连没有了手动蓝牙连接的麻烦，之前用过一段时间A25，搭配NFC异常便捷，而且想断开连接只要再刷一次NFC就行了。LDAC 是索尼的无线蓝牙音频技术，跟高通的 apt-x 相似，不过LDAC的效果更好一些。
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当然了，没有LDAC或者apt-x的加持，像iPhone这样的手机也能够享受好效果，而且有线模式下同样具有降噪功能，续航还更久。无线模式下续航约20小时，日常使用能坚持 5 ~ 6 天，有线模式的续航则要翻倍，达到40小时左右。
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MDR-1000X 其实算是延续了 h.ear on 系列的设计，只是配色更简单，设计更加稳重一些，不过正是我喜欢的风格（其实是年纪大了，驾驭不了太时尚的）。
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我前后使用了约10天，相比于手中的其他无线耳机，我更愿意用索尼 MDR-1000X，首先这是一款相当出色的主动降噪耳机，而且音质效果也可以与索尼 1.5K ~ 2K 间的非降噪耳机比一比。MDR-1000X 有时尚的外形稳重的设计，手中的黑色更适合男生使用，而女生使用米色款也是不错的搭配。而作为主要功能的降噪，也是非常优异，以至于我不听歌也会用它，尤其是坐地铁是刺耳的刹车声没有了。这当然是得益于索尼全新开发的 Sense Engine，AI 自动模式切换、快速注意则让 MDR-1000X 的实用性更高。
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因为是索尼出品，所以少不了Hi-Res、LDAC的加持，音质效果没有太明显的索尼味（也许是搭配iPhone的原因）。有独家的 DSEE HX 音质增强技术支持，不需要过分音频文件的码率，也会有可接受的效果。低音下潜到位，但是不轰头，人声有一些距离，带来不错的空间感，解析能力也相当出色。
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> 设计一款主动降噪（ANC）耳机
设计一款主动降噪（ANC）耳机
在我最新的文章（发展趋势、概念及技术难题）中，阐述了现有的各种拓扑结构，并对原始设计商和合约制造商在生产过程中遇到的困难进行了分析。开发过程的另一个难题是回路本身。本文将叙述以AS3415主动降噪芯片为基础设计一款主动降噪前馈的必要步骤。本文引用地址：在正式开始制作一款主动降噪之前，我们需要特殊的音频设备。首先是用于测量频率响应和相位响应的音频测量系统。可选用的音频设备有Audio
Precision、Br&elKjaer、Soundcheck等。除了音频测量系统，人耳模拟装置也是重要的一部分，如来自Head
Acoustics、Br&elKjaer或GRAS的IEC711（入耳式主动降噪产品）或HeadTorso模拟器（头戴式及耳罩式产品）。人耳模拟装置可在量测特性时用于模拟人耳响应。这些人工耳集成了高度精确的麦克风，能够测量到人戴耳机时真实听到的声音。另外还需要一个扬声器，用于测量耳机的被动衰减特性，这是滤波器设计的一部分。此扬声器应该是双向式扬声器，且最好是同轴双向式扬声器，以保证从扬声器到耳机的高频与低频的传输距离相等。最后需要AS3415评估板，它包含了所有必要的连接器和前置放大器，使性能测试过程尽可能流畅地进行。为什么要对耳机进行性能测试？每个耳机的声学表现都不尽相同。原因很简单，因为耳机采用不同的组件，如拥有不同阻抗和传递系数的扬声器。且每一款耳机的弹性衬垫以及前后声腔也都不一样。要制作主动降噪耳机，了解耳机的特性很重要，这样才能获得良好的降噪性能。主动降噪前馈耳机使用ECM麦克风捕捉耳机外部的噪音。电子线路会产生一个抗噪反信号，然后通过扬声器播放出来。理论上，ANC回路是一个简单的反相电路，但事实并非如此。由于耳机的不同组件会影响频率响应和相位响应，简单的反相无法令ANC达到性能要求。为了解耳机在增益和相位方面的表现，ANC耳机的性能测试显得尤为重要。为了得到理想的ANC滤波曲线，我们必须采用第一段提到的设备进行三项测量。第一项测量是被动衰减测量，如图1所示。图1：前馈性能测量一我们用同轴扬声器发出20Hz-22kHz的扫频声波，并测量到达人耳的声波。到达人耳的声波可使用人耳模拟器内部的麦克风来测量。这样，我们测到耳机自身引起的噪声衰减，即被动衰减。如图2所示，第二项是捕捉噪音的麦克风的频率响应测量。同样，正弦扫频信号通过同轴扬声器播放出来，并由ANC麦克风收集。图2：前馈性能测量二第三项，也就是最后一项，（如图3）是耳机内部扬声器的频率响应和相位响应测量。20Hz至22
kHz的扫频信号由耳机内部的扬声器发出，供测试使用的人工头内的麦克风收集到该信号。该项检测测量了降噪信号通过扬声器播出时的传递函数，以及信号是如何被人耳接收的。相位对这三项测量都十分重要，如果扬声器播出的抗噪信号与从环境进入人耳的噪音具有相同的相位，噪音非但不会减弱，还会被放大。图3：前馈性能测量三计算主动降噪滤波器的理想值一旦完成这三项测量，我们就能够用测量结果来计算ANC滤波器的理想值。所需的滤波器振幅计算如下：所需滤波器的相位计算如下：计算结果能够很容易通过Excel表格得出，一个滤波器范例如图6显示。范例的频率响应及相位响应表明，仅使用一个全频宽的反相放大器是难以做出理想降噪信号的。开发滤波器一个好的ANC耳机的关键在于滤波器的设计。如果滤波器的设计不合理，即使再好的ANC芯片也没用。滤波器设计的目标是尽量匹配增益和相位响应。在特定频率匹配得越好，ANC性能也就越好。因为是模拟信号处理，滤波器的仿真通常是通过spice仿真工具完成的。图4是一个spice仿真线路，该线路体现了ANC麦克风滤波器的信号路径。图4：Spice滤波器仿真范例ANC滤波器设计工程师的目的是将图4滤波器仿真线路中的增益和相位响应与计算出的理想曲线匹配起来。现在人们使用的典型滤波器有一阶低通滤波器、陷波滤波器、高架及低架滤波器。设计师必须了解不同的拓扑结构以及截止频率、通带、阻带的计算方法。这当然不是一个简单的任务，尤其是当他们不习惯使用spice仿真工具和模拟滤波器开发工具时。图5：AS3415前馈滤波仿真工具为了解决这一问题，AS3415评估软件整合了前馈滤波器仿真工具，如图5所示。设计工程师能够使用这一工具来设计理想的ANC滤波器。这一工具提供了一套预定义的滤波器架构，取代了修改零件值及滤波器结构的做法。基于为许多不同客户模拟的滤波器结构，这些预定义的滤波器结构能够涵盖90%的ANC声学需求。图6显示了该工具的模拟结果。绿色曲线代表理想的ANC增益和相位响应，蓝色曲线显示了利用图5的工具制作的ANC滤波器的模拟结果。设计滤波器时，有一点很重要，那就是我们要注重哪些频段。ANC耳机的运作有特定的频率范围，这并非由于AS3415本身的局限性，而是跟声音的传播速度及耳机的声学特性相关。如果我们只关注理想滤波曲线中的增益响应，设计符合该曲线的滤波器则很容易。但问题是在ANC滤波器的设计中也得同时匹配相位。由于更高频率下的相位几乎旋转了180度，设计出的滤波器很有可能与频率响应匹配，而不与相位匹配。取决于不同的耳机及其相位响应，我们通常可以做到1.5kHz频率以下的滤波器匹配。更高频的部分需要尽可能的衰减。如果不衰减这些未匹配的高频部分，可能会引入噪音。我们在低频部分减弱噪音，但如果高频的相位失配，就会导致噪音被放大。为了避免这一现象，我们会尽量在无法匹配的区域降低增益。图6中的绿色透明区域代表我们通常能达到的增益和相位的最小失配。红色区域是我们要尽量衰减的部分。高频衰减和相位响应之间必须达到一个良好的平衡。如果在高频下衰减得太多，会影响到低频的相位响应，从而可能失去ANC的效果。图6：模拟结果滤波器检验及ANC测试得到令人满意的滤波曲线以后，AS3415滤波器仿真工具同时提供材料清单输出功能。由于该工具和AS3415的评估板相匹配，材料清单中列出的项目能够被焊接在评估板上，以测试带有该滤波器的ANC的性能。测试包含两项内容：一是耳机戴在人工头上时的被动衰减测试，二是打开AS3415芯片并配置好前馈降噪功能时的频响测试。ANC性能计算如下：这些计算可以通过一个Excel表格来完成，并生成一份音频范围内的ANC降噪性能曲线图。这张ANC降噪性能曲线图在降噪耳机的设计及生产过程中是十分重要及常见的。AS3415的开发工具以及ANC降噪耳机开发相关的应用注解和样板现已上线。
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引言：那天真的是无意间微博时，发现了这样一个品牌：233621，开始以为是某个产品的型号，百度之后，才知道：这一串数字是个品牌，隶属深圳市冠旭电子有限公司，是一家专业从事高速连接器件、智能降噪类电子产品的研发、制造及销售的国家级高新技术企业。旗下的新创品牌233621侧是一个专注于全新高端智能降噪耳机品牌。并且这个微博是个试用活动，以前只在论坛中参加过试用，还不够了解，就又去官网查了查：这里网址就不公布了。同时我也去查看了一下官网上所示的联系方式，和官方微博地址。这时我才确定这个试用活动的权威性，随后就交了押金参加了试用。本次试用有多款产品，我选择的是此款H501觅静人降噪耳机，采用头戴式设计，独有的“耳环境INC”技术，高效消除噪音又保证音质的表现。在官网上有个飞机上降噪的试验。感觉还不错。一般所说的降噪指的是主动降噪功能的耳机。降噪耳机最早作为工业用途是被用来在飞机上降低噪音而用的。因此在生活中常常乘坐飞机、地铁、公交地铁，工作在环境比较噪杂的场所的人们，降噪耳机的使用能够大幅度削弱周围嘈杂环境的影响。如今降噪功能也被应用在民用消费数码上。评论刚刚收到货时，打开快递外包装一看，正正方方的外表，外包装感觉还比较豪华，主色为黑，配绿色字体，有点气派。从包装上两行突显的中英文大字“降噪率高达百分之九十二”。该产品品牌：233621，不查还真不知道，原来这号码是个品牌。产品型号：H501觅静人。纸盒左下角清楚地标记着Made&for&iPod、iPhone、iPad，H501耳机通过苹果MFI认证，感觉产品就是针对苹果产品，或是为苹果产品而设计。所以后面我就去专门用“爱疯”手机去试了试。包装左下：纯净之乐，产品励志为音乐爱好者打造纯净的音乐环境。另外左下角还有一段诗歌：9000米高空，7小时时差，7000多英里的距离，机舱中混合着旅途的疲惫和独有的气味，裹在衬衫中的身体终于可以放松，片刻放空显得弥足珍贵，换个姿势，挑首老歌，戴上耳机，短暂休憩，摆脱掉飞机的轰鸣声，逃离严谨认真事无巨细，剥离出最真实的自己，享悦这惬意，一生的追逐，混迹于喧嚣嘈杂，终归淡泊于平静，233621给你独享最纯净的空间......评论包装背面标注了产品的详细信息，主要特点以及安全环保认证。产品质量防伪做的也比较到位，可以在中国产品质量电子监管网上查到。评论H501的包装采用抽拉式硬纸盒精装设计，高贵十足。评论抽拉出的内盒上面有条黑色条带，拉起便可看到包装的内层提供的一个便携包。评论评论评论说明书，质保书：评论评论将把耳机和配件全部收纳在内，这个便携包既起到了包装的作用，又能用作收纳袋。平日可将外包装放置家中，携带便携包即可，随身耳机、连接线都可收纳其中一同携带，避免丢失。评论评论耳机采用了机线分离设计。附赠的配件：一根带线控的音频线，一根普通音频线、6.3mm转接插头和航空插头适配器、AAA碱性电池、说明书、便携包。两根音频线采用可分离式设计，线材采用了扁平设计，柔软富有弹性，避免了线材缠结在一起。其中一根音频线带有线控器(上有MIC麦克风采音孔)。评论H501耳机通体采用了黑色为主色调，并简单地以银色镶边，颇具科技感，却又酷劲十足。H501耳机给人一种低调而专业的好感，简单却又不失简约。细看细节，H501的做工十分出色。这个耳罩可以旋转&90&度平折，方便携带。评论评论H501耳机符合人体工程力学设计，采用棉质材质处理，且能够进行多维度调整，令用户使用的时候佩戴更加舒适，即使长时间使用也不会产生压迫感和不舒适的感觉。H501耳机支架采用了可旋转90°的耳罩，平折后便于存放和携带。耳罩除了可以做垂面旋转外，还能做上下旋转，旋转角度大约在30度到40度左右，可以适应绝大部分的用户脸型。评论对于头型比较大点的用户来说，可以拉开两侧的长度调节，调节幅度在每边2.6厘米左右。不过总体张开幅度比较紧实点，头大的用户可能会觉得打开到最大后还觉得紧；不过这个设计对于减噪也有一定的辅助，可以让耳罩更加贴近耳朵。评论评论右侧的耳罩背盖可以旋转打开，里面可以放进去一个电池。这个电池主要是用来提供降噪功能的。评论左侧的耳罩上有一个开关，可以把降噪功能进行开启和关闭。由于一开始，我手上并没有苹果产品，于是我就用诺机58试了一下，用带麦克的音频线连接，可正常输出音源，但线控不可用。评论评论之后为了测试其性能，我就去借用朋友的iPhone三代，和iPhone4评论评论评论评论评论评论评论评论评论评论评论评论在爱疯中，线控可用，可进退，也可音量增减等！评论音质方面表现小结：高频方面，高频比较保守，延伸相对一般，不过人声很细，连换气声也能听得十分清楚，3D环绕的立体感很强。中频的形体比较纤瘦，不过乐器的轮廓还不算模糊。低频部分，低音下潜稍感不足。H501给我总体感觉就是让音乐更清晰，确实将我们与室内其他环境隔绝一般，让用户精心聆听自己营造的音乐世界。每次打开主动降噪那个开关时，音乐声音会稍有放大，外界的吵杂声会变的小。比如在汽车中（飞机中，暂时还没机会体会），发动机吵杂的“嗡嗡”声，会变成细小的，其实降噪不可能很彻底，100%对于一个耳机来说，是不可能做到的，92%降噪，亲，你可以想到那样的吵杂的“嗡嗡”声会变成有多小，呵，试用到此告以段落，谢谢观赏！
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