IEC 60268-242023 音响系统设备.第24部分耳机和耳机.有源声学噪声消除特性标准立项发展报告

音响系统设备第24部分：耳机和耳塞有源声学噪声消除特性StandardizationDevelopmentReport:SoundSystemEquipment—Part24:HeadphonesandEarphones—ActiveAcousticNoiseCancellingCharacteristics摘要随着消费电子产业的迅猛发展，耳机和耳塞类产品已成为日常生活中不可或缺的音频终端设备，其中主动声学噪声消除（ActiveNoiseCancelling，ANC）技术的应用日趋广泛，从高端旗舰到入门级产品均有覆盖。然而，由于长期以来缺乏统一的国际测量与评价标准，各厂商在噪声消除深度、有效频段等核心参数上表述不一，消费者难以进行客观比较，亦给市场监管与产品研发带来了困扰。本文以国际电工委员会（IEC）发布的IEC60268-24:2023标准为研究对象，系统阐述其立项背景、制定过程与技术框架。该标准作为IEC60268《音响系统设备》系列标准的第24部分，首次为耳机与耳塞的有源声学噪声消除特性建立了统一的测量条件、测试方法及性能表述要求。本报告梳理了标准的适用范围、核心术语与定义、测量环境与设备配置要求，并对标准在产业应用与国际贸易中的价值进行了深层解析。总体而言，该标准的发布填补了国际空白，对推动噪声消除耳机的技术创新、质量提升及全球化市场准入具有里程碑式意义。关键词：有源噪声消除；耳机；耳塞；IEC60268-24；声学测量；标准化；主动降噪Keywords:ActiveNoiseCancelling;Headphones;Earphones;IEC60268-24;AcousticMeasurement;Standardization;ANC一、引言1.1标准立项背景在过去十余年间，全球耳机市场规模持续扩张，主动噪声消除技术从专业航空通信领域逐步渗透至民用消费市场，成为降噪耳机、真无线立体声（TWS）耳机等品类的核心卖点之一。据行业统计，具备主动降噪功能的耳机产品出货量在2020至2023年间实现了数倍增长，市场渗透率显著提升。然而，产业快速发展的同时，标准化进程却相对滞后：不同制造商在测量噪声消除效果时采用各自设定的测试信号、假人头与声场条件，导致标称降噪深度与实际听感之间存在较大差异，消费者投诉和争议时有发生，国际贸易中也缺乏各方共同认可的合格评定依据。在此背景下，IEC第100音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会（TC100）于2018年前后启动了针对耳机主动噪声消除特性的标准化预研工作。经过多轮工作组讨论、实验室比对试验及草案征集，最终形成了IEC60268-24国际标准，并于2023年11月30日正式发布。该标准的出台标志着耳机主动降噪特性的测量与评价在全球范围内首次拥有了统一的规范性技术依据。1.2标准定位与作用IEC60268-24是IEC60268《音响系统设备》系列标准的重要组成部分。该系列标准覆盖了从专业音响到消费电子各类音频设备的性能要求和测量方法，是全球音频行业引用最为广泛的基础性标准体系之一。第24部分聚焦于耳机与耳塞的主动噪声消除特性，系统解决了“降噪能力如何测、如何算、如何报”的行业核心问题。其发布对规范市场秩序、增强产品可比性、支持国际贸易便利化以及引导技术研发方向均具有重要意义。二、标准范围与适用对象2.1适用范围IEC60268-24:2023规定了耳机和耳塞（包括头戴式、入耳式、耳挂式等多种佩戴形式）在有源声学噪声消除模式下的性能测量与评价方法。具体适用范围包括但不限于：-具备模拟或数字信号处理式主动降噪功能的耳机和耳塞；-兼具透听（Transparency/See-through）模式与环境声增强功能的设备（涉及相应模式下的声学性能评估）；-有线连接及无线连接（如蓝牙、2.4GHz私有协议等）的主动降噪耳机产品。该标准适用于消费级产品，亦适用于专业监听与通信领域使用的主动降噪耳机设备。对于仅依靠物理隔离实现被动降噪的产品，以及以骨传导方式传输音频的设备，不属于本标准的适用范围。2.2不适用情形标准明确排除了以下情形：主动降噪功能涉及助听器类医疗器械设备的，应遵循相应医疗器械标准；以语音通话降噪为主要目的（即双麦克风通话降噪）的测量方法，不在本标准的适用范围内。这种明确的边界划分有助于避免标准之间的交叉与混淆，提高标准实施的清晰度。三、核心术语与定义IEC60268-24:2023对主动噪声消除领域的核心术语进行了规范化定义，为测量和评价提供了统一的语言基础。主要术语包括：1.主动声学噪声消除（ActiveAcousticNoiseCancelling）：通过电子手段产生与环境中噪声相位相反的声学信号，与泄漏至耳道内的噪声进行相消干涉，从而降低使用者耳内噪声水平的技术。2.插入损耗（InsertionLoss）：在规定的声场条件和测量配置下，开启与关闭主动降噪功能时，耳道内指定位置处声压级之差。插入损耗是量化主动降噪效果的核心参数。3.有效降噪频带（EffectiveNoiseCancellingBandwidth）：插入损耗达到某一规定阈值（如10dB）所覆盖的连续频率范围。4.残余噪声（ResidualNoise）：主动降噪功能开启状态下，在耳道内指定测量点处仍可测得的噪声声压级。5.参考点（ReferencePoint）：用于放置测量麦克风以拾取耳道附近声压的特定位置。6.假人头（ArtificialHead）：模拟成年人体头部和耳廓声学特性的测试装置，需符合IEC60318系列相关标准的要求。7.扩散场（DiffuseField）与自由场（FreeField）：两种标准声场条件，用以模拟不同实际使用场景下的外界噪声环境。这些定义的建立确保了不同实验室、不同测试人员之间对同一测量结果的理解具有一致性，为后续测量方法的可重复性和可复现性奠定了基础。四、测量条件与设备要求4.1声场环境IEC60268-24:2023规定，主动降噪特性的测量应在受控声学环境中进行。标准允许在以下两种声场条件下实施测量：-扩散声场：模拟开放办公空间、交通工具客舱等多方向入射噪声环境，要求测试房间的混响时间和声场扩散性满足特定技术条件；-自由声场：模拟单一方向噪声源（如马路交通噪声从特定方向传来）的入射条件，通常在半消声室或全消声室中实现。标准要求测量报告应明确标注所采用的声场类型，因为不同声场下测得的结果可能存在显著差异。4.2测试信号标准规定了用于主动降噪性能评估的激励信号类型，主要包括：-粉红噪声（PinkNoise）：用于宽带噪声环境下的降噪效果测量；-多音信号（MultitoneSignal）：用于频域内逐点测量插入损耗，以便绘制降噪深度-频率特性曲线；-语音模拟信号（Speech-likeSignal）：用于评估主动降噪功能对语音频段（如250Hz至4kHz）的影响，确保降噪设计不会过度损害语音可懂度。标准对信号的频谱特性、电平和持续时间均给出了具体的规范值，以保证测量结果的实验室间一致性。4.3测试装置测量系统应包含以下核心设备：1.假人头及耳模拟器：应符合IEC60318-1（耳模拟器）和IEC60318-7（人耳及耳道声学测试装置）等标准的要求。假人头的几何尺寸和声学特性应能代表成年人群的平均特征。2.测量传声器：应具有平坦的频率响应和足够的动态范围，推荐使用1/2英寸或1/4英寸预极化电容传声器。3.数据采集与信号分析系统：应具备多通道同步采样能力，采样频率不低于48kHz，频率分析应覆盖20Hz至20kHz。4.4样品安装与佩戴被测耳机应按照制造商规定的佩戴方式进行安装，确保佩戴位置与实际使用一致。对于头戴式耳机，夹紧力应调整至制造商标称的范围；对于入耳式耳塞，应确保耳塞硅胶套或其他耦合装置与耳道模拟器之间密封良好，避免声泄漏导致测量偏差。五、测量方法与性能指标5.1插入损耗测量插入损耗是评价主动降噪性能的核心指标。IEC60268-24:2023规定的插入损耗测量步骤如下：1.在规定的声场中，于假人头参考点处建立稳定的噪声环境；2.在被测耳机处于关闭状态（即被动模式）时，记录耳道内测量点的声压级频谱；3.开启被测耳机的主动降噪功能，在相同声场条件下再次记录该点的声压级频谱；4.计算两种状态下各频率点的声压级差值，即为插入损耗。5.2性能指标表述标准要求制造商或检测机构在报告中至少提供以下性能指标：-宽带插入损耗：以dB为单位，表示在某一频率加权（如A计权）条件下的总体降噪深度；-插入损耗频率响应曲线：以1/3倍频程或更精细的频率分辨率绘制的降噪深度-频率特性曲线；-有效降噪频率范围：标明插入损耗大于等于10dB的频率区间上下限；-最大降噪深度及对应频率：指出插入损耗峰值的大小及所在频率，便于消费者理解产品在特定频段的突出表现。此外，标准鼓励在报告中注明测量条件（声场类型、测试信号类型、佩戴方式等）和测量不确定度，以提升数据的科学性和可信度。5.3测量不确定度IEC60268-24:2023对测量不确定度的评定提出了明确要求。标准建议采用ISO/IECGuide98-3（测量不确定度表示指南）所规定的方法，分析包括声场均匀性、传声器校准不确定度、样品佩戴重复性等影响因素在内的合成不确定度。这一规定凸显了标准对测量结果质量的重视，也为实验室间比对和合格评定活动提供了统计基础。六、标准实施的意义与影响6.1推动产业规范化发展IEC60268-24:2023的发布为耳机主动降噪性能的宣称与验证提供了统一的国际基准。制造商在设计阶段即可依据标准规定的测量方法进行调校和优化，避免了因测试方法不一致导致的“虚标”或“错标”问题。对于消费者而言，标准中的统一指标（如插入损耗曲线和有效降噪频带）使得不同品牌、不同价位产品之间的横向比较成为可能，有助于建立理性的消费预期。6.2服务国际贸易与市场监管在国际贸易层面，IEC标准被世界贸易组织《技术性贸易壁垒协定》（WTO/TBT）认可为国际贸易中技术协调的重要工具。IEC60268-24:2023发布后，各成员国可依据该标准建立国家层面的合格评定程序，减少重复检测，降低贸易壁垒。对市场监管部门而言，该标准为监督抽查和市场抽检提供了明确的技术依据，有助于打击虚假宣传，保护消费者权益。6.3引导技术演进与创新标准中规定的测量方法虽然以当前主流的有源降噪技术为对象，但其框架具有良好的可扩展性。随着自适应降噪算法、多麦克风波束形成技术以及脑机接口降噪等前沿方向的发展，标准的后续修订版本可以在现有框架内增加新的测量模块，保持标准的时效性和生命力。七、主要起草单位介绍IEC60268-24:2023的制定工作由IEC/TC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）下设的WG10工作组牵头组织。WG10工作组汇集了来自全球主要音频企业、测试机构、高等院校及监管部门的专家。其中，德国FraunhoferInstituteforDigitalMediaTechnology（弗劳恩霍夫数字媒体技术研究所，简称IDMT）作为核心技术贡献单位之一，在标准制定过程中发挥了关键作用。弗劳恩霍夫IDMT总部位于德国伊尔梅瑙，是欧洲领先的音频与声学技术研究机构，长期从事心理声学、空间音频、主动噪声控制和声学测量技术研究。在IEC60268-24的起草过程中，IDMT的研究团队承担了以下重要任务：-牵头设计了插入损耗测量的实验室验证方案，组织多轮循环比对试验，确保了测量方法的实验室间可重复性；-贡献了心理声学方面的研究成果，为确定有效降噪频带阈值（10dB）和技术指标合理性提供了科学依据；-开发了用于扩散声场模拟的多扬声器阵列激励系统，并起草了相应的声场校准技术要求；-承担了标准中假人头适配与耳模拟器接口规范的主要起草工作。凭借其在主动降噪评价技术领域十余年的深厚积累，弗劳恩霍夫IDMT的参与显著提升了IEC60268-24的学术严谨性和工程实用性，为该标准的顺利发布奠定了坚实的技术基础。除该研究所外，来自中国、日本、美国、丹麦等国家的多家知名声学测试机构和消费电子企业亦深度参与了标准的工作组讨论和技术贡献。八、结论与展望IEC60268-24:2023是国际音频标准化领域的一项具有里程碑意义的重要成果。它首次建立了耳机和耳塞主动声学噪声消除特性的统一测量与评价框架，填补了长期存在的国际标准空白。该标准的发布不仅为制造商提供了明确的设计验证依据，为消费者提供了可比较的性能信息，也为各国市场监管和国际贸易协调提供了权威的技术支撑。展望未来，随着主动降噪技术在助听消费电子（OTC助听器）、智能穿戴设备及汽车座舱音频系统等新场景中的广泛应用，IEC60268-24标准体系和相关测量方法的应用范围有望进一步拓展。同时，伴随人工智能赋能的自适应降噪系统日趋复杂，如何在标准化框架内评价自适应算法的实时性能，将成为下一阶段标准修订的重要议题。我国作为全球最大的耳机生产和消费国，应积极主导和参与IEC相关标准的持续修订工作，推动中国制造从规模优势向质量优势和标准优势转型，在全球音频标准化进程中贡献更多中国智慧和中国方案。参考文献[1]IEC60268-24:2023,Soundsystemequipment—Part24:Headphonesandearphones—Activeacousticnoisecancellingcharacteristics,InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC60268-1:2018,Soundsystemequipment—Part1:General,InternationalElectrotechnicalCommission