张潮有诗云：“松下听琴，月下听箫。涧边听瀑布，山中听松风，觉耳中别有不同。”无论对于动物还是人类，听声都是很重要的事情，耳朵则是我们感知声音的重要器官。那么，为什么当我们捂住双耳时也依然能听到自己说话的声音呢？为什么我们总觉得自己的录音听上去不像自己的声音呢？为什么当我们小心地咀嚼食物时还是感觉很吵呢？这是因为声音主要通过两种途径传入内耳，即空气传导和骨传导。通常情况下，两种传播路径同时运行。只不过，我们听到的绝大多数声音是依靠气导的方式传入我们耳内。

一、气传导与骨传导的原理

如图所示，人耳按结构和功能，可以分为外耳、中耳、内耳三个部分。

正常人耳感知声音的基本过程如上图蓝色线条所示：声源发出声波——被耳廓收集——经外耳道传导——鼓膜将声波转换为振动——引起听骨链的机械运动——镫骨底板的振动引起前庭窗的运动——能量传入了耳蜗中的内外淋巴液，变成液体振动——基底膜上的毛细胞运动产生生物电活动——神经冲动通过听神经，延上传神经通路——到达听皮层中枢——听觉产生。

以上就是气导的机制。与气导不同，骨传导是将声音转化为不同频率的固体振动，通过人的颅骨、骨骼等结构传递声波，即直接将人体骨结构作为传声介质。其基本过程如图中红色线条所示：声源产生声波——引起颅骨振动——振动传递到耳蜗并引起淋巴液振动——往后的传输路径与空气传导是一致的，它对声音的传输不需要外耳与中耳的参与。通常人们也并不需要利用自己的颅骨去感受声音，但是当外耳和中耳的病变使声波传递受阻时，则可以用骨传导来弥补听力。

贝多芬双耳失聪后尝试了由乔瓦尼发明的一项技术，他咬着一根与钢琴相连的棍子就可以听到由颚骨传来的音乐，这就是声音的骨传导原理的早期应用。

二、骨传导设备的分类

1）按声音频率分类，分为超声骨传导与常态骨传导

超声骨传导助听器把声音信号调制到超声范围，再通过骨传导的方式传递到人的听神经，主要用于全聋人或者深度耳聋患者,是替代人工耳蜗的有效方式。

常态骨传导听觉装置把所接收到的语音信号直接转变为振动信号,这是目前大多数骨传导设备的传声原理。

2）从佩戴方式分类,可分为外部佩戴式与植入固定式两种

外部佩戴式不需要采取手术固定方式进行佩戴,如骨传导耳机等。植入固定式骨传导听觉装置需要通过手术植入到人体内，使感音神经性耳聋、传导性耳聋以及混合性耳聋的患者恢复听力。

3）按发声原理分类，骨导助听器可分为电磁式、压电式、超磁致伸缩式三种

三、骨传导技术的应用

目前市场上大多数的耳机与助听器都是利用空气振动的原理做成的产品，因此本文对气导的应用不进行赘述。而骨传导省去了部分声波传递的步骤，能在嘈杂的环境中实现清晰的声音还原，同时声波也不会因为在空气中扩散而影响到他人，利用这个特点，人们将骨传导技术应用在不同领域中。

骨导技术的具体应用如下：

(1) 骨传导助听器

对于传导性失聪（指患者耳朵中的声音通道受阻，外界声音无法正常的传入，使其不能感知声音），我们可以借助助听器打通或重新开辟一条通道，使声音通过振动直接传入人脑，再通过听觉神经，使失聪患者重新感知外界声音。如今市面上的骨导助听器通常分为外挂式和植入式两种。外挂式不需要采取手术固定方式进行佩戴，植入式助听器通常可分为骨锚式、中耳植入式与外耳植入式等三种。

(2) 骨传导麦克风

骨传导麦克风是利用人讲话时引起的头颈部骨骼的轻微振动来把声音信号收集起来转为电信号。由于声音在骨传导的损失率远低于气导，它在很嘈杂的环境里也可以把声音清晰地传出来，在很多需要有较强抗噪能力的场合下有着重要的应用价值。例如在军事行动中，有时不能大声讲话，佩戴骨传导麦克风的士兵只需要发出很小的声音就能准确地传递指令。

华为FreeBuds系列耳机还推出了骨声纹识别功能，将骨传导麦克风+声纹识别结合到耳机上，使得用户可以通过耳机完成微信支付、解锁手机等操作。

(3) 骨传导耳机

同骨传导麦克风一样，骨传导耳机也是通过颅骨的振动将声音传入内耳。因为是与骨骼直接接触，所以在堵住双耳的情况下也可以照常清晰地听到声音，也可以在非常嘈杂的环境下分辨来自骨传导耳机的声音。

随着人们运动健康意识的加强，舒适牢固、防水防汗已经成为行业共识的产品基本特点，在此基础上，尤其对于户外运动而言，需要既能听到音乐，也能无障碍地感知外界的声音，这样能让运动者的安全更受保障，因此，更适合在运动场景下使用的骨传导耳机也受到了越来越多专业运动爱好者的青睐。

与气导设备相比，骨传导设备的佩戴方式无需入耳，能够减少耳道内的细菌滋生从而保护耳道。骨传导耳机的振动单元直接作用于颅骨，避免了因长期使用传统耳机对耳朵的鼓膜造成伤害，当然，并不是说骨传导耳机开大音量且长时间使用就不会造成听力损伤，只是危害会小很多。

但是，由于骨传导的原理特性，相比于同价位气导产品，骨导产品的传音效果较差，还可能会存在漏音的情况，骨传导技术对设备与使用者的贴合程度要求比较高，如果贴合程度不太好将大大影响音质。

骨传导技术以其独有的优越性在这几年越来越受到人们的关注，如果能解决其音质低成本高的问题，势必会有更广阔的市场。

参考文献：

[1]赵禹,张怿翔,刘后广,王浩,潘啸,黄新生.外耳道与中耳腔对气传导及骨传导影响的人耳有限元模型研究[J].临床耳鼻咽喉头颈外科杂志,2019,33(03):251-254+258.

[2]王草山.骨传导技术发展综述[J].化学工程与装备,2016,(01):180-184.

作者： 宋芳葶、黄君如  /  21dB声学人