Kako funkcionira poništavanje buke u slušalicama i zašto ne štedi od svih vanjskih zvukova

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 03:49

Nemilosrdna fizika sprečava sisteme za poništavanje buke da stvore savršenu tišinu.

U 2020. godini, zbog prelaska na rad na daljinu, mnogim ljudima su bile potrebne slušalice za komunikaciju sa kolegama na onlajn konferencijama i distanciranje od članova domaćinstva. Gadžeti s poništavanjem buke stekli su posebnu popularnost: pomogli su da se bolje fokusirate na posao zbog činjenice da su smanjili razinu vanjske buke.

Ali takvi modeli postoje već dugo: kućne slušalice sa sistemom za poništavanje buke prvi put su se pojavile još 1989. godine. Nedavno je Apple skrenuo pažnju na ovu funkciju izdavanjem AirPods Pro, a zatim AirPods Max.

Mnogi očekuju da slušalice za poništavanje buke potpuno "isključe" ambijentalni zvuk, a razočarani su kada to ne učine. Da biste razumjeli zašto tehnologija ne oponaša dugme Mute, morate razumjeti kako ono funkcionira.

Kako funkcionira aktivno poništavanje buke

Tehnologija aktivnog poništavanja buke prešla je na kućne aparate iz vojske: već sredinom 20. stoljeća takvi sistemi su korišteni za smanjenje nivoa buke u pilotskim kabinama aviona i helikoptera. Prve slušalice sa aktivnim poništavanjem buke na uhu stvorene su za helikoptere 1957. godine.

Za kućnu upotrebu, Bose je prilagodio tehnologiju - upravo su njegove slušalice postale pioniri za poništavanje buke na tržištu potrošačke elektronike 1989. godine.

Princip rada je sljedeći: mikrofonski sistem detektuje nivo buke oko slušalica, a zatim se u zvučnicima reprodukuje signal iste amplitude, ali u antifazi. Kao rezultat toga, talasi buke i antibuke međusobno potiskuju jedni druge. Naravno, da bi se stvorio antifazni val, slušalice moraju biti spojene na neku vrstu izvora napajanja, zbog čega se takav sistem naziva aktivnim.

Implementacija u praksi nije tako laka kao što se čini. Sve je u samoj prirodi zvuka. Generiranje signala u antifazi je težak zadatak: mora se završiti brzo i precizno. Brzo, jer se buka može promeniti, na primer u kafiću, ili šolje kucaju na tanjire, ili se nekome čestita rođendan, odnosno prevrtljiva zvučna pozadina i tome se treba prilagoditi. Upravo tako, jer odstupanje između faze i antifaze može dovesti do neugodnog izobličenja.

Zbog toga je aktivno poništavanje buke najbolje za rješavanje monotonih niskofrekventnih zvukova poput zujanja avionskih motora ili ventilacije. Imaju manje-više konstantnu amplitudu, a talasna dužina na niskim frekvencijama je prilično velika i oprašta neke odstupanja signala u fazi i antifazi. U slučaju kafića, osnovu buke stvaraju zvuci srednje i visoke frekvencije, za koje je talasna dužina znatno kraća, a amplituda se oštrije menja - imaju veće zahteve za antifaznim signalom.

Moderni sistemi aktivnog poništavanja buke još nemaju dovoljno računarske snage da utišaju razgovore stranaca i iznenadnu tutnjavu. Ali dobro se nose s monotonom pozadinskom bukom.

Kako funkcionira pasivno poništavanje buke

Osim aktivnog poništavanja buke, postoji i pasivno poništavanje buke. Može se reći da je ovo zvučna izolacija: stavite slušalice - i sve okolo postaje prigušeno. Ne zahtijeva struju i ovisi samo o tome koliko čvrsto uređaj pristaje uz uši i glavu. Ako postoji bilo kakav zazor, buka će se čuti.

Zato slušalice za uši dolaze sa nekoliko pari slušalica, različitih veličina: uši su kod svih različite, a ponekad nije lako pronaći savršene jastučiće za uši. Ako ne sjede vrlo čvrsto, uređaj neće pružiti odgovarajući nivo zvučne izolacije.

Ali savršeno usklađene mlaznice efikasno prigušuju upravo onu buku sa kojom aktivno poništavanje buke ne može da se nosi: srednje i visoke frekvencije, oštri, iznenadni zvukovi. Jer ovaj sklop se ne oslanja na brzinu elektronike, već jednostavno prigušuje sve oko sebe, iako ne do potpune tišine.

Pasivno poništavanje buke takođe igra značajnu ulogu u slušalicama pune veličine sa velikim čašama. Što su jastučići za uši čvršće pritisnuti uz vašu glavu, manje buke čujete i manje će ljudi koji su u blizini znati za vašu muziku. Ali ako možete promijeniti neprikladne dodatke za slušalice u ušima, onda se ništa ne može učiniti s onima u punoj veličini koji ne pristaju dobro na glavi.

A svejedno, savršena tišina s takvim gadgetom se ne može postići. Razlog opet leži u prirodi zvuka i materijalima. Zvuk se širi svuda gdje postoji medij. Fizičke prepreke ga mogu spriječiti, tako da jednostavno pokrijete uši rukama i zaglušite svijet oko sebe.

Međutim, da bi se postigla potpuna zvučna izolacija, moraju se koristiti posebni materijali koji upijaju zvuk.

Sjećate se velikih građevinskih slušalica koje se nose za zaštitu od oštrih zvukova poput udarnog čekića? U njima nema elektronskog punjenja - jednostavno prekrivaju uši, stvarajući fizičku barijeru za buku i oslobađajući vaše ruke. Istovremeno, oni još uvijek ne daju potpunu tišinu: čekić se čuje, iako tup.

Da biste dobili maksimalnu zvučnu izolaciju u ovim slušalicama, morate dodati više upijajućeg materijala, što će ih učiniti primjetno težim i voluminoznijim. Sada zamislite da ćete morati da povežete svu potrebnu elektroniku na slušalice koje već dobijaju na težini. Model će postati veoma težak.

Naravno, proizvođači poboljšavaju i materijale od kojih su napravljene slušalice i njihovo elektronsko punjenje, ali su još daleko od stvaranja idealne tišine. Sada pokušavaju uspostaviti ravnotežu između udobnosti korištenja i efikasnosti ponuđenih funkcija.

Šta utiče na kvalitet smanjenja buke

Postoje mnoge kompanije na tržištu koje nude slušalice sa aktivnim poništavanjem buke, ali kako znati ko ima najbolje?

Možete pogledati karakteristike. Na primjer, što više mikrofona radi u sistemu za smanjenje šuma, to će se preciznije očitati nivo ambijentalnog brujanja i ispravnije će biti izgrađen antifazni signal. Što je procesor moćniji i moderniji, sistem će brže reagovati na promene u buci okolo. U teoriji.

Neke kompanije čak nude prilagođene algoritme za smanjenje šuma, kao što su Sony, Bose, Samsung, Apple. Slušalice opremljene ovakvim sistemima, pored mikrofona koji slušaju buku izvan uređaja, imaju i mikrofone koji hvataju buku iznutra.

Tokom kalibracije, slušalice reprodukuju test signale, a isti interni mikrofoni čitaju odgovor. Na osnovu rezultata kalibracije, algoritam za smanjenje buke ispravlja svoj rad: sada je prilagođen geometriji određenih ušiju i glave.

Pasivna zvučna izolacija utiče i na rad aktivnog sistema za smanjenje buke. Ako su slušalice labave i prolaze kroz šum, antifazni signal neće raditi tako efikasno. Većina aktivnih slušalica pune veličine sa aktivnim poništavanjem buke ima velike, mekane jastučiće za uši koji grle obline vaše glave radi maksimalne zvučne izolacije.

Kako ne nasjesti na trikove marketingaša

Problem sa slušalicama za poništavanje buke je u tome što kompanije lažu: u reklamama, kada je uključeno poništavanje buke, zabavu zamjenjuje zvonka tišina, mjesto udaranja točkova voza zauzimaju spokojne alpske livade, a beba vrišti. sledeće sedište se rastvara u izmaglici.

Ali zbog fizike samog procesa smanjenja buke, nerealno je postići takav efekat. U početku je, inače, kompanija Bose svoje slušalice iskreno nazvala Noise-Reducing - "smanjenje buke", ali je potom, kao i drugi, prešla na termin Noise-Canceling - "poništavanje buke".

Kao rezultat toga, korisnici, nadajući se tišini, silaze u takvim slušalicama u metrou, uključuju poništavanje buke… Zavijanje vjetra u tunelu nestaje, ali studenti koji govore o polaganju sesije sa mukom Stanislavskog ne. Čuje se i način na koji je neko kašljao u blizini. Tupo, ali ipak čujno.

Gdje su moja obećana tišina, livade i alpska svježina? U snovima. Jer tehnologija još nije dostigla ovaj nivo.

Istovremeno, u marketinškim materijalima, programeri se veoma vole hvaliti činjenicom da njihov sistem omogućava smanjenje buke, na primjer, do -15 dB. Prva stvar na koju obraćamo pažnju je riječ "prije". Drugi je da nije precizirano u kojim uslovima se ovih −15 dB može postići. Odnosno, postoje neke brojke, ali kako ih uporediti sa stvarnošću nije baš jasno.

Još jedan trik je zamjena pojmova. Dešava se da je u opisu slušalica poništavanje buke sistem koji prigušuje buku tokom prenosa glasa tokom poziva. Odnosno, vaš sagovornik vas jasnije čuje. Ali to ne utiče na suzbijanje spoljašnje buke pri slušanju muzike.

Šta je suština

Tehnologija poništavanja buke u obliku u kojem je predstavljaju reklamna odjela proizvođača slušalica ne postoji. Štaviše, njegov učinak je individualan i ovisi o fizičkim parametrima određenog slušatelja. Za neke slušalice pune veličine pružaju adekvatnu pasivnu zvučnu izolaciju tako da aktivno poništavanje buke dobro funkcionira. A kod druge osobe, na primjer, zbog drugačije strukture jagodičnih kostiju, slušalice neće tako čvrsto pristajati i algoritam će biti neučinkovit. Dakle, sve treba isprobati.

Modeli s aktivnim uklanjanjem buke pogodni su za one koji puno putuju u prijevozu: autobusima, vlakovima i avionima. Glavna karakteristika takvih slušalica je sposobnost prigušivanja monotonog niskofrekventnog brujanja, a on je taj koji je najčešće pratilac na putovanjima. Razlikuju se po visokokvalitetnom aktivnom poništavanju buke, na primjer:

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

Oni koji pokušavaju da pobegnu iz bučnih kancelarija i domaćinstava treba da obrate posebnu pažnju na pristajanje slušalica i traže modele koji pristaju što bliže glavi ili ušnom kanalu. Ove slušalice smanjuju nivo sve buke oko sebe, uključujući i glasove. Ali ne možete ih odabrati prema savjetu: morate ih isprobati.

Ako naiđete na model koji dobro pristaje i ima funkciju aktivnog poništavanja buke, možete se radovati: dobijate najbolje iz oba svijeta. Ali još uvijek ne možete postići savršenu tišinu.