Cum funcționează anularea zgomotului în căști și de ce nu salvează toate sunetele externe

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 04:09

Fizica nemiloasă împiedică sistemele de anulare a zgomotului să creeze liniște perfectă.

În 2020, din cauza tranziției la telecommuting, mulți oameni au avut nevoie de căști pentru a comunica cu colegii în cadrul conferințelor online și a se distanța de membrii gospodăriei. Gadget-urile cu anulare a zgomotului au câștigat o popularitate deosebită: au ajutat să se concentreze mai bine pe muncă datorită faptului că au redus nivelul de zgomot extern.

Dar există astfel de modele de multă vreme: căștile de uz casnic cu sistem de anulare a zgomotului au apărut pentru prima dată încă din 1989. Mai recent, Apple a atras atenția asupra acestei caracteristici odată cu lansarea AirPods Pro și apoi AirPods Max.

Mulți se așteaptă ca căștile cu anulare a zgomotului să „oprească” complet sunetul ambiental și sunt dezamăgiți când nu o fac. Pentru a înțelege de ce tehnologia nu imită butonul Mute, trebuie să înțelegeți cum funcționează.

Cum funcționează anularea activă a zgomotului

Tehnologia de anulare activă a zgomotului a migrat către aparatele de uz casnic din armată: deja la mijlocul secolului al XX-lea, astfel de sisteme erau folosite pentru a reduce nivelul de zgomot în carlingele aeronavelor și elicopterelor. Primele căști on-ear cu anulare activă a zgomotului au fost create pentru elicoptere în 1957.

Pentru uz casnic, tehnologia a fost adaptată de Bose - căștile sale au devenit pionierii anulării zgomotului pe piața de electronice de larg consum în 1989.

Principiul de funcționare este următorul: sistemul de microfon detectează nivelul de zgomot din jurul căștilor, iar apoi un semnal cu aceeași amplitudine, dar în antifază, este reprodus în difuzoare. Ca rezultat, undele de zgomot și anti-zgomot se suprimă reciproc. Desigur, pentru a se crea o undă antifază, căștile trebuie conectate la un fel de sursă de alimentare, motiv pentru care un astfel de sistem se numește activ.

Implementarea acestuia în practică nu este atât de ușoară pe cât pare. Totul ține de însăși natura sunetului. Generarea unui semnal în antifază este o sarcină dificilă: trebuie finalizată rapid și precis. Rapid, pentru că zgomotul se poate schimba, de exemplu, într-o cafenea, fie căștile bat pe farfurioare, fie cineva este felicitat de ziua lui, adică un fundal sonor inconstant și trebuie să te adaptezi la el. Exact, pentru că abaterea dintre fază și antifază poate duce la distorsiuni neplăcute.

Acesta este motivul pentru care anularea activă a zgomotului este cea mai bună pentru a face față sunetelor monotone de joasă frecvență, cum ar fi zumzetul motoarelor de aeronave sau ventilația. Au o amplitudine mai mult sau mai puțin constantă, iar lungimea de undă la frecvențe joase este destul de mare și scutește o oarecare discrepanță de semnal în fază și antifază. În cazul unei cafenele, baza zgomotului este creată de sunete de frecvență medie și înaltă, pentru care lungimea de undă este mult mai mică și amplitudinea se modifică mai brusc - au cerințe mai mari pentru un semnal antifază.

Sistemele moderne de anulare activă a zgomotului nu au încă suficientă putere de calcul pentru a reduce la tăcere conversațiile străinilor și zgomotul brusc. Dar ele gestionează bine zgomotul de fundal monoton.

Cum funcționează anularea pasivă a zgomotului

Pe lângă anularea activă a zgomotului, există și anularea pasivă a zgomotului. Se poate spune că este izolare fonică: îți pui căști - și totul în jur devine înfundat. Nu necesită energie electrică și depinde doar de cât de strâns se potrivește dispozitivul la urechi și cap. Dacă există vreun gol, se va auzi zgomotul.

De aceea, căștile intraauriculare vin cu mai multe perechi de căști, diferite ca mărime: urechile fiecăruia sunt diferite, iar uneori nu este ușor să găsești căștile perfecte. Dacă nu stau foarte ferm, gadgetul nu va oferi nivelul adecvat de izolare fonică.

Dar duzele perfect potrivite amortizează efectiv exact zgomotul căruia anularea activă a zgomotului nu îl poate face față: frecvențe medii și înalte, sunete ascuțite, bruște. Pentru că acest circuit nu se bazează pe viteza electronicii, ci pur și simplu înăbușește totul în jur, deși nu pentru a o liniște completă.

Anularea pasivă a zgomotului joacă, de asemenea, un rol semnificativ în căștile de dimensiuni mari cu cupe mari. Cu cât pernițele pentru urechi sunt mai strânse pe capul tău, cu atât auzi mai puțin zgomot și mai puține persoane care se află în apropiere vor ști despre muzica ta. Dar dacă puteți schimba atașamente nepotrivite pentru căștile intraauriculare, atunci nu se poate face nimic cu cele de dimensiuni mari care nu se potrivesc bine pe cap.

Și totuși, liniștea perfectă cu un astfel de gadget nu poate fi realizată. Motivul constă din nou în natura sunetului și în materiale. Sunetul se propagă oriunde există un mediu. Obstacolele fizice îl pot împiedica, așa că poți pur și simplu să-ți acoperi urechile cu mâinile și să îneci lumea din jur.

Cu toate acestea, pentru a obține o izolare fonică completă, trebuie utilizate materiale speciale fonoabsorbante.

Îți amintești căștile mari de construcție purtate pentru a te proteja împotriva sunetelor dure precum un ciocan-pilot? Nu există umplere electronică în ele - pur și simplu acoperă urechile, creând o barieră fizică pentru zgomot și eliberând mâinile. În același timp, ele încă nu dau liniște deplină: ciocanul perforator se aude, deși plictisitor.

Pentru a obține o izolare fonică maximă în aceste căști, trebuie să adăugați mai mult material absorbant, care le va face vizibil mai grele și mai voluminoase. Acum imaginați-vă că va trebui să conectați toate componentele electronice necesare la căștile care cresc deja în greutate. Modelul va deveni foarte greu.

Desigur, producătorii îmbunătățesc atât materialele din care sunt fabricate căștile, cât și umplerea lor electronică, dar sunt încă departe de a crea liniște ideală. Acum încearcă să găsească un echilibru între confortul de utilizare și eficiența funcțiilor oferite.

Ce afectează calitatea reducerii zgomotului

Există multe companii pe piață care oferă căști cu anulare activă a zgomotului, dar de unde știi cine are cel mai bun?

Puteți arunca o privire asupra caracteristicilor. De exemplu, cu cât funcționează mai multe microfoane în sistemul de reducere a zgomotului, cu atât va fi citit mai precis nivelul de zgomot ambiental și cu atât mai corect va fi construit semnalul antifază. Cu cât procesorul este mai puternic și mai modern, cu atât sistemul va răspunde mai rapid la modificările zgomotului din jur. Teoretic.

Unele companii oferă chiar algoritmi personalizați de reducere a zgomotului, cum ar fi Sony, Bose, Samsung, Apple. Căștile echipate cu astfel de sisteme, pe lângă microfoanele care ascultă zgomotul din exteriorul dispozitivului, au și microfoane care captează zgomotul din interior.

În timpul calibrării, căștile reproduc semnale de testare, iar aceleași microfoane interne citesc răspunsul. Pe baza rezultatelor calibrării, algoritmul de reducere a zgomotului își corectează activitatea: acum este ajustat la geometria urechilor și a capului specifice.

Izolarea fonică pasivă afectează și funcționarea sistemului activ de reducere a zgomotului. Dacă căștile sunt slăbite și trec prin zgomot, semnalul antifază nu va funcționa la fel de eficient. Majoritatea căștilor cu anulare activă a zgomotului de dimensiune completă au perne pentru urechi mari și moi care îmbrățișează curbele capului pentru o izolare maximă a sunetului.

Cum să nu îndrăznești trucurile marketerilor

Problema cu căștile cu anulare a zgomotului este că companiile mint: în reclame, când anularea zgomotului este activată, petrecerea este înlocuită cu o tăcere, locul roților bătătoare ale trenului este ocupat de pajiști alpine senine, iar bebelușul care țipă. următorul scaun se dizolvă în ceață.

Dar din cauza fizicii procesului de reducere a zgomotului în sine, este nerealist să se obțină un astfel de efect. Inițial, apropo, compania Bose și-a numit sincer căștile Noise-Reducing - „noise reducing”, dar apoi, ca și altele, a trecut la termenul Noise-Canceling – „noise cancelling”.

Drept urmare, utilizatorii, sperând tăcere, coboară în astfel de căști în metrou, activează anularea zgomotului… Urletul vântului din tunel dispare, dar studenții care vorbesc despre trecerea sesiunii cu angoasa lui Stanislavski nu o fac.. Și felul în care cineva a tușit în apropiere se aude. Plictisitor, dar încă audibil.

Unde sunt tăcerea mea promisă, pajiştile şi prospeţimea alpină? În vise. Pentru că tehnologia nu a atins încă acest nivel.

În același timp, în materialele de marketing, dezvoltatorilor le place foarte mult să se laude cu faptul că sistemul lor oferă o reducere a zgomotului, de exemplu, până la -15 dB. Primul lucru la care acordăm atenție este cuvântul „înainte”. Al doilea este că nu este specificat în ce condiții pot fi atinse acești −15 dB. Adică există câteva cifre, dar cum să le comparăm cu realitatea nu este foarte clar.

Un alt truc este înlocuirea conceptelor. Se întâmplă că în descrierea căștilor, anularea zgomotului este un sistem care atenuează zgomotul în timpul transmisiei vocale în timpul apelurilor. Adică interlocutorul tău te aude mai clar. Dar nu afectează suprimarea zgomotului extern atunci când ascultați muzică.

Care este linia de jos

Tehnologia de anulare a zgomotului în forma în care este prezentată de către departamentele de publicitate ale producătorilor de căști nu există. Mai mult, efectul acestuia este individual și depinde de parametrii fizici ai unui anumit ascultător. Pentru unii, căștile de dimensiuni mari oferă o izolare pasivă adecvată a sunetului, astfel încât anularea activă a zgomotului să funcționeze bine. Și la o altă persoană, de exemplu, din cauza unei structuri diferite a pomeților, căștile nu se vor potrivi atât de bine, iar algoritmul va fi ineficient. Deci totul trebuie încercat.

Modelele cu anulare activă a zgomotului sunt potrivite pentru cei care călătoresc mult în transport: în autobuze, trenuri și avioane. Caracteristica principală a unor astfel de căști este capacitatea de a înăbuși zumzetul monoton de joasă frecvență și el este cel care însoțește cel mai adesea în călătorii. Ele diferă prin anularea activă a zgomotului de înaltă calitate, de exemplu:

• Sony WH - 1000XM4,
• Soundcore Liberty Air 2 Pro,
• Sennheiser Momentum True Wireless 2,
• Marshall Monitor II ANC,
• Samsung Galaxy Buds Pro.

Cei care încearcă să evadeze din birourile și gospodăriile zgomotoase ar trebui să acorde o atenție deosebită potrivirii căștilor și să caute modele care se potrivesc cât mai aproape de cap sau de canalul urechii. Aceste căști reduc nivelul întregului zgomot din jur, inclusiv al vocilor. Dar nu le poți alege după sfaturi: trebuie să le încerci.

Dacă întâlniți un model care se potrivește perfect și care vine cu anulare activă a zgomotului, vă puteți bucura: obțineți tot ce este mai bun din ambele lumi. Dar tot nu poți obține tăcerea perfectă.