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标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SoundSystemEquipment–Part24:HeadphonesandEarphones–ActiveAcousticNoiseCancellingCharacteristics摘要随着消费电子产业的迅猛发展，耳机和耳塞已成为人们日常聆听、通信及专业监听的核心终端设备。其中，有源声学噪声消除（ActiveAcousticNoiseCancelling,AANC）技术因其在嘈杂环境中显著提升听音体验的能力，已从高端旗舰功能逐步普及至中端主流产品，市场规模持续高速增长。然而，由于长期缺乏统一的国际测量与评价标准，各制造商在降噪深度、有效频段、残余噪声等核心指标的测试方法上存在显著差异，导致产品标称参数与实际体验脱节，严重制约了行业的技术进步与消费者的理性选择。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年11月30日正式发布了IEC60268-24:2023《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》，填补了该领域国际标准的空白。本标准基于人工耳与声学测试假人（HATS）平台，规定了AANC系统在理想扩散场与人工耳耦合条件下的声压传递函数测量方法，定义了插入损耗、降噪量级等关键性能指标，并提出了系统的数据报告格式要求。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容、关键指标定义及试验方法，分析了其对产业生态和国际贸易的深远影响，并对标准的后续修订方向与未来演进趋势进行了展望。关键词：有源噪声消除；耳机标准；IEC60268-24；声学测量；插入损耗；声压传递函数Keywords:ActiveNoiseCancelling;HeadphoneStandard;IEC60268-24;AcousticMeasurement;InsertionLoss;SoundPressureTransferFunction第一章引言1.1研究背景噪声环境下聆听音频内容已成为现代生活的新常态。无论是通勤途中的公共交通噪声、开放式办公环境中的背景人声，还是航空旅行中的舱内低频轰鸣，均对语音通信清晰度和音乐欣赏质量构成了严峻挑战。有源声学噪声消除技术通过内置的参考麦克风拾取环境噪声，由数字信号处理器（DSP）生成反相声波，在耳道入口处实现声场抵消，从而在不依赖物理隔音材料的前提下显著降低到达鼓膜的噪声能量。自2000年前后首个商用主动降噪耳机问世以来，AANC技术历经了模拟电路、数字自适应滤波、多麦克风混合式架构以及基于机器学习的智能降噪算法的多代演进。截至2023年，全球主动降噪耳机市场出货量已突破数亿副，成为消费音频领域增长最为迅速的品类之一。与此同时，随着TrueWirelessStereo（TWS）耳机的爆发式普及，微型化AANC方案的工程实现复杂度大幅提升，产品性能差异亦随之扩大。然而，标准化的脚步明显滞后于产业的飞速发展。在IEC60268-24发布之前，行业内缺乏对"降噪深度""有效降噪频宽"等关键术语的统一界定。各厂商基于各自内部测试方法得出的标称值（如-35dB、-45dB等）往往仅反映特定频点的实验室最优值，难以代表真实佩戴条件下的综合性能。这一状况不仅造成了市场宣传的混乱，也为采购方和监管机构验收产品带来了困难。1.2标准化必要性分析从技术角度看，AANC性能的准确测量面临多重难点：第一，噪声消除效果涉及声源定位、耳道声学耦合、佩戴泄漏等多变量因素，测量条件的高度敏感性要求测试方法具有严格的受控性；第二，降噪效果不仅取决于系统在稳态下的频响表现，还与自适应算法的收敛速度和稳定性密切相关；第三，对于反馈式与混合式架构，需区分前馈与反馈回路的独立贡献，对测量设备的时间同步性提出了更高要求。从产业角度而言，统一标准能够为制造商提供可复现的性能验证手段，缩短研发迭代周期；为消费者提供可比较的第三方数据基础，提升选购效率；为电商平台和检测认证机构提供权威的技术依据，规范市场秩序。同时，作为国际贸易的技术协调工具，统一的IEC标准也为关税互认和消除技术性贸易壁垒提供了制度保障。第二章标准制定历程与组织架构2.1立项与编制过程IEC60268系列标准的归口管理机构为国际电工委员会音频、视频和视听系统技术委员会（IEC/TC100），具体由TA23（音频系统）工作组负责推进。随着主动降噪技术的快速普及，TA23内部于2017年前后开始讨论制定专门的AANC测量标准。2019年，经各成员国国家委员会投票表决，正式通过了新工作项目提案（NWIP），项目编号确定为IEC60268-24。在标准编制过程中，工作组广泛吸纳了来自全球主要音频设备制造商、声学实验室、检测认证机构及学术界的专家参与。编制工作大致经历了以下阶段：-2019—2020年：完成国际标准草案（CD）的编制，核心工作在于确立测量原理和基础定义，围绕"测量条件—换能器激励—数据后处理"三个环节展开多轮技术讨论；-2021年：发布委员会草案（CDV），在IEC成员国范围内开展为期三个月的投票与意见征集。各方分歧主要集中在参考声场条件的选择、人工耳耦合方式的标准化程度以及降噪数据的呈现形式等方面；-2022年：发布最终国际标准草案（FDIS），对全部技术条款进行了最终审校；-2023年11月30日：正式发布为国际标准IEC60268-24:2023，现行有效。2.2参编单位介绍：HEADacousticsGmbH在IEC60268-24的制定过程中，德国HEADacousticsGmbH发挥了关键的牵头与技术支撑作用。作为全球声学测试与传感技术领域的领导者，HEADacoustics深耕声学测量领域三十余年，其开发的HMS系列人工头（HeadandTorsoSimulator）及声学测试与分析软件系统，长期以来被视为汽车、通信及消费电子行业中声学测试的参考基准。在本标准的编制过程中，HEADacoustics贡献了多项核心技术积累。首先，其在高精度人工耳设计方面的经验为确定标准中人工耳声学阻抗与耦合方式的技术参数提供了实验基础。其次，该公司在双耳声学测量和空间声场复现方面的长期实践，为标准中关于测试声场条件（扩散场、自由场）的规定提供了方法论参照。此外，HEADacoustics积极参与了组织多个国际实验室间的循环比对测试（RoundRobinTest），通过数据分析验证了测量方法的可重复性和可再现性，为最终技术指标的确定提供了强有力的数据支撑。第三章标准核心技术内容解析3.1范围与适用对象IEC60268-24:2023适用于各类具有有源声学噪声消除功能的耳机、耳塞（含TWS入耳式耳机）及头戴式耳机，覆盖消费类、专业监听类及通信类产品。该标准重点针对"主动式"降噪系统，即依赖电子信号处理产生反相声波进行噪声抵消的系统。对于仅依赖被动隔音的降噪方案，其在标准中仅作为背景参考讨论，不作为主要评估对象。该标准同样适用于多模式降噪产品（如可切换通透模式、自适应降噪模式的产品），要求各模式分别进行测量与评价。这为评估产品在不同使用场景下的综合性能提供了依据。3.2规范性引用文件该标准在技术层面引用了多项IEC及ISO基础标准，形成了一套完整的溯源体系，主要包括：-IEC60268-1：音响系统设备基础术语与通用测量方法，为系统级的电声学测量提供了基础定义；-IEC60318-4：用于耳机测量的人耳模拟器（耳模拟器）声学阻抗规范，规定了人工耳的几何尺寸与声学阻抗特性；-IEC61672-1：声级计的相关性能规范，用于确保测量链中声压级测量的准确性与一致性；-ISO1996-1及ISO9613-1等环境声学标准，为测试环境噪声水平的控制和声波传播模型提供参考。3.3术语与定义为统一各参与方对技术概念的理解，标准对以下核心术语作出了明确定义：-有源声学噪声消除（AANC）：通过电声系统产生与目标噪声声压幅值相等、相位相反的声波，在空间特定区域（如耳道入口）实现噪声能量显著降低的技术手段；-插入损耗（InsertionLoss,IL）：在规定的声场条件下，佩戴有源降噪耳机（系统开启）相对于未佩戴耳机（或系统关闭）工况下，耳道入口处声压级之差的频率响应函数。IL是衡量降噪系统综合性能的核心物理量；-降噪量（NoiseReduction,NR）：在宽带或特定频带条件下，AANC系统开启后与关闭前耳道内声压级的总差值，通常以dB为单位；-有效降噪频率范围：插入损耗超过特定阈值（如-3dB或-10dB）的频率区间；-残余噪声：降噪系统开启后，在耳道内剩余的环境噪声声压级；-参考声场：标准中规定的用于测量的理想化声场条件（自由场或扩散场），以保证不同测试机构间数据的一致性。3.4测量条件与设备要求为保证测量结果的准确性和可对比性，标准对测量环境、测量链及样品安装提出了严格的系统性要求。（1）消声环境要求：测量须在满足自由场或扩散场条件的声学实验室中进行。对于自由场测量，环境背景噪声应低于被测信号最低声压级至少10dB；扩散场应通过多面体扬声器阵列或混响室实现空间均匀的声能密度分布。（2）测量链配置：测量系统由信号发生器、功率放大器、声场扬声器系统、人工耳或声学测试假人（HATS）、测量传声器、数据采集与分析软件等组成。信号采集与分析系统须满足IEC61672-1规定的1型声级计精度要求。测量传声器在20Hz至20kHz频率范围内的灵敏度偏差不得超过±0.5dB。（3）人工耳与HATS：对于入耳式耳机，应使用符合IEC60318-4的耳模拟器耦合；对于头戴式耳机，应使用符合IEC60318-4且带有耳廓模拟器的HATS作为测量平台，以保证耳机与人耳之间的声学泄漏特性与真实佩戴状态的一致性。3.5测量方法与数据表达标准建立了完整的测试信号与数据处理规范，主要程序包括：（1）测试信号选择：推荐采用稳态粉红噪声、白噪声以及多频正弦扫描信号作为激励。粉红噪声因其每倍频程能量相等的特性，适合模拟宽带环境噪声；多频正弦扫描信号则用于获取高分辨率的频率响应函数。（2）测量步骤：首先在无佩戴状态（或AANC系统关闭状态）下测量人工耳接收到的参考声压信号；随后佩戴耳机并开启AANC系统，在完全相同的声场激励条件下再次测量耳道内的声压信号；计算两者之间的声压传递函数，得出插入损耗谱。（3）数据后处理与报告：标准规定，降噪性能应以1/3倍频程或1/1倍频程格式呈现，并应同时报告计算得到的宽带总降噪量。此外，多模式产品应分别报告各模式下的插入损耗数据。测量报告须详述测试环境、设备配置、传声器校准记录及样品佩戴方式等元数据，以保证数据的完整可追溯性。(4)不确定性评估：标准还引入了测量不确定度的评定建议，要求报告应包含由重复测量和不同操作者引入的标准偏差信息。该条款的增设标志着IEC60268-24在计量严谨性上达到了与精密声学仪器校准规范相当的水平。3.6标准的关键创新点相较于以往仅以"降噪深度"单一参数标称的做法，IEC60268-24具备以下几方面的创新意义：-首次建立了AANC系统完整的频率相关评价体系，从单一降噪深度扩展为基于插入损耗全频段的综合描述，客观反映系统在实际环境噪声谱下的表现；-首次将HATS人工耳平台引入主动降噪测量标准，实现了佩戴泄漏等个体因素的统计控制，显著提升了测量结果间的可重复性；-引入了对多模式降噪系统的统一评测方法论，对各模式间的性能迁移和一致性提供了评价框架；-数据报告格式的表单化与结构化，为不同实验室间数据的横向比较和软件自动化解析提供了便利，有效降低了后续数据交换的成本。第四章标准实施的意义与影响4.1对生产企业的影响IEC60268-24的发布为制造商提供了一套统一的研发验证工具。在标准发布之前，企业往往需借助自制或委托开发的非标测试系统进行降噪性能评估，测量方案的差异导致研发数据与第三方测试结果之间存在较大偏差。依据该标准建立的标准化测量方法，研发人员可以更精准地定位算法参数与声学结构之间的匹配关系，有效缩短产品调优周期。同时，标准也将合规成本透明化。对于计划进入欧盟、东南亚、日韩等市场的制造商而言，符合国际标准的产品在目的国检测认证中的通过率将显著提升，降低了重复检测和多次送样的财务与时间负担。4.2对消费者与市场秩序的影响消费者将从标准化中直接受益。明确的定义、统一的度量单位（dB插入损耗谱）和标准化的数据呈现格式，使不同品牌、不同价位产品间的降噪性能具备了横向可比性。第三方评测机构亦能够基于统一的标准方法发布权威的横向对比测试报告，为消费者选购提供客观依据。此外，标准的实施有助于遏制"参数虚标"现象。由于测量方法与数据表达方式在标准中已被强制统一，依赖特殊测试条件获取"实验室奇迹"数据的营销手法将得到有效遏制，市场信息的透明度将大幅提高。4.3对国际贸易与检测认证体系的影响IEC标准作为WTO/TBT协定框架下国际贸易技术协调的重要工具，其发布为各成员国的合格评定互认奠定了基础。可以预见，未来一段时期内，主要经济体将陆续采标为各自的国家标准（如中国将采标为GB/T推荐性国家标准），并以此为基础建立或调整自愿性认证制度。标准的统一也为跨境电商平台对音频产品的质量管控提供了可执行的技术手段，有助于降低跨境交易的信任成本。第五章修订单位情况介绍IEC60268-24:2023的制定由IEC/TC100/TA23主导，凝聚了来自全球各主要工业国的智慧。其中，德国HEADacousticsGmbH作为核心起草单位之一，在标准的测量方法学层面发挥了突出作用。HEADacousticsGmbH成立于1986年，总部位于德国亚琛（Aachen），是全球领先的声学测试与传感技术解决方案供应商。公司在声学测量、振动分析、声音品质评估及语音通信测试等领域拥有深厚的技术积累，其产品广泛应用于汽车工业、消费电子、通信设备及航空航天等行业。在IEC60268-24的标准研制过程中，HEADacoustics贡献了其在人工头测量技术领域的核心积累。其HMS系列人工头系统采用高精度无反射耳道模拟结构，能够准确复现人耳对声场的物理响应特性，成为标准中推荐的HATS平台参考方案之一。同时，该公司开发的多通道声学分析软件平台，支持高分辨率声压传递函数的实时采集与全频段分析，为标准中的数据处理方法提供了工程验证工具。此外，HEADacoustics的声学专家全程深度参与了标准草案各阶段的技术讨论和实验室间比对试验。其研究团队关于佩戴泄漏对降噪性能影响的系统性实验数据，为标准中关于佩戴条件控制条款的制定提供了直接实证。可以说，HEADacoustics在声学基础理论、测量工程技术以及标准落地验证三个层面，均对IEC60268-24的最终发布作出了不可替代的贡献。第六章结论与展望IEC60268-24:2023的发布是消费声学领域标准化进程中的一个重要里程碑。该标准首次在国际层面为耳机和耳塞的有源声学噪声消除性能提供了统一的定义、测量方法与数据表达规范，为技术研发、生产制造、市场评测及国际贸易构建了权威的共同语言。标准在测量原理上兼顾了理论严谨性与工程可行性，在内容架构上覆盖了从仪器设备、测量环境到数据报告的完整链条，体现了当代计量科学和声学工程的前沿水平。展望未来，AANC技术的演进仍将持续。随着多核DSP算力的不断提高以及边缘人工智能算法的深度引入，自适应降噪系统将向场景感知、个性化定制及多模态融合方向持续发展。IEC60268-24将面临不断更新的技术挑战，例如，如何评估自适应算法在非平稳噪声环境下的动态降噪表现、如何处理耳道泄漏自适应补偿的个性化差异、如何纳入低延迟无线传输链路的系统级性能评估等，均可能成为后续修订或