Как работи потискането на шума в слушалките и защо не спестява от всички външни звуци

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Безмилостната физика не позволява на системите за шумопотискане да създават перфектна тишина.

През 2020 г., поради преминаването към дистанционна работа, много хора се нуждаеха от слушалки, за да общуват с колеги в онлайн конференции и да се дистанцират от членовете на домакинството. Притурките с шумопотискане придобиха особена популярност: те помогнаха за по-добро фокусиране върху работата поради факта, че намалиха нивото на външния шум.

Но такива модели съществуват от дълго време: домакинските слушалки със система за шумопотискане за първи път излязоха още през 1989 г. Съвсем наскоро Apple привлече вниманието към тази функция с пускането на AirPods Pro и след това AirPods Max.

Мнозина очакват слушалките с шумопотискане напълно да „изключат“околния звук и са разочаровани, когато не го направят. За да разберете защо технологията не имитира бутона за заглушаване, трябва да разберете как работи.

Как работи активното шумопотискане

Технологията за активно шумопотискане мигрира към домакинските уреди от военните: още в средата на 20-ти век такива системи бяха използвани за намаляване на нивото на шума в пилотските кабини на самолети и хеликоптери. Първите слушалки с активно шумопотискане на ухото са създадени за хеликоптери през 1957 г.

За домашна употреба технологията е адаптирана от Bose - именно нейните слушалки се превърнаха в пионери за потискане на шума на пазара на потребителска електроника през 1989 г.

Принципът на работа е следният: микрофонната система отчита нивото на шума около слушалките и след това в високоговорителите се възпроизвежда сигнал със същата амплитуда, но в противофаза. В резултат на това вълните от шум и анти-шум взаимно се потискат. Разбира се, за да се създаде антифазна вълна, слушалките трябва да бъдат свързани към някакъв източник на захранване, поради което такава система се нарича активна.

Прилагането му на практика не е толкова лесно, колкото изглежда. Всичко е свързано със самата природа на звука. Генерирането на сигнал в противофаза е трудна задача: тя трябва да бъде изпълнена бързо и точно. Бързо, защото шумът може да се промени, например в кафене, или чаши чукат по чинийки, или някой се поздравява за рождения си ден, тоест непостоянен звуков фон и трябва да се приспособите към него. Точно така, защото отклонението между фаза и антифаза може да доведе до неприятно изкривяване.

Ето защо активното шумопотискане е най-доброто за справяне с монотонни нискочестотни звуци като бръмчене на самолетни двигатели или вентилация. Те имат повече или по-малко постоянна амплитуда, а дължината на вълната при ниски честоти е доста голяма и прощава известно несъответствие на сигнала във фаза и антифаза. В случай на кафене основата на шума се създава от средно- и високочестотни звуци, за които дължината на вълната е много по-къса, а амплитудата се променя по-рязко – имат по-високи изисквания за противофазен сигнал.

Съвременните системи за активно шумопотискане все още нямат достатъчно изчислителна мощност, за да заглушат разговорите на непознати и внезапния тътен. Но те се справят добре с монотонния фонов шум.

Как работи пасивното шумопотискане

В допълнение към активното шумопотискане има и пасивно шумопотискане. Може да се каже, че това е звукоизолация: слагате слушалки - и всичко наоколо става заглушено. Не изисква електричество и зависи само от това колко плътно приляга устройството към ушите и главата. Ако има някаква пролука, шумът ще се чуе.

Ето защо слушалките за поставяне в ушите се предлагат с няколко чифта слушалки, различни по размер: ушите на всеки са различни и понякога не е лесно да се намерят перфектните подложки за уши. Ако не седят много здраво, джаджата няма да осигури правилното ниво на звукоизолация.

Но перфектно съчетаните дюзи ефективно заглушават точно този шум, с който активното шумопотискане не може да се справи: средни и високи честоти, остри, внезапни звуци. Защото тази схема не разчита на скоростта на електрониката, а просто заглушава всичко наоколо, макар и не до пълна тишина.

Пасивното шумопотискане също играе значителна роля в слушалките в пълен размер с големи чаши. Колкото по-плътно са притиснати наушниците към главата ви, толкова по-малко шум чувате и толкова по-малко хора, които са наблизо, ще знаят за вашата музика. Но ако можете да смените неподходящи приставки за слушалки за поставяне в ушите, тогава нищо не може да се направи с такива в пълен размер, които не пасват добре на главата.

И все пак идеална тишина с такава притурка не може да се постигне. Причината отново се крие в естеството на звука и в материалите. Звукът се разпространява навсякъде, където има среда. Физическите препятствия могат да му попречат, така че можете просто да покриете ушите си с ръце и да заглушите света наоколо.

Въпреки това, за да се постигне пълна звукоизолация, трябва да се използват специални звукопоглъщащи материали.

Спомняте ли си големите строителни слушалки, носени за защита от резки звуци като чук? В тях няма електронен пълнеж - те просто покриват ушите, създавайки физическа бариера за шум и освобождавайки ръцете ви. В същото време те все още не дават пълна тишина: чукът се чува, макар и тъп.

За да получите максимална звукоизолация в тези слушалки, трябва да добавите повече абсорбиращ материал, което ще ги направи забележимо по-тежки и по-обемни. Сега си представете, че ще трябва да свържете цялата необходима електроника към вече набиращите тегло слушалки. Моделът ще стане много тежък.

Разбира се, производителите подобряват както материалите, от които са направени слушалките, така и електронния им пълнеж, но все още са далеч от създаването на идеална тишина. Сега те се опитват да намерят баланс между комфорта на използване и ефективността на предлаганите функции.

Какво влияе върху качеството на намаляване на шума

Има много компании на пазара, предлагащи слушалки с активно шумопотискане, но как да разберете кой има най-доброто?

Можете да разгледате характеристиките. Например, колкото повече микрофони работят в системата за намаляване на шума, толкова по-точно ще се чете нивото на шума на околната среда и толкова по-правилно ще бъде изграден антифазният сигнал. Колкото по-мощен и модерен е процесорът, толкова по-бързо системата ще реагира на промените в шума наоколо. На теория.

Някои компании дори предлагат персонализирани алгоритми за намаляване на шума, като Sony, Bose, Samsung, Apple. Слушалките, оборудвани с такива системи, освен микрофони, които слушат шума извън устройството, имат и микрофони, които улавят шума вътре.

По време на калибриране, слушалките възпроизвеждат тестови сигнали, а същите вътрешни микрофони четат отговора. Въз основа на резултатите от калибрирането, алгоритъмът за намаляване на шума коригира работата си: сега е настроен към геометрията на конкретни уши и глава.

Пасивната звукоизолация също оказва влияние върху работата на системата за активно намаляване на шума. Ако слушалките са разхлабени и преминават през шум, антифазният сигнал няма да работи толкова ефективно. Повечето пълноразмерни слушалки с активно шумопотискане разполагат с големи, меки възглавнички за уши, които прегръщат извивките на главата ви за максимална звукоизолация.

Как да не попаднете на триковете на търговците

Проблемът със слушалките за шумопотискане е, че компаниите лъжат: в рекламите, когато шумопотискането е включено, партито се заменя от звънтяща тишина, мястото на удрящите колела на влака е заето от спокойни алпийски поляни, а бебето крещи в следващата седалка се разтваря в мъглата.

Но поради физиката на самия процес на намаляване на шума е нереалистично да се постигне такъв ефект. Първоначално, между другото, компанията Bose честно нарече слушалките си Noise-Reducing - "намаляване на шума", но след това, подобно на други, премина към термина Noise-Canceling - "шумопотискане".

В резултат на това потребителите, надявайки се на тишина, слизат в такива слушалки в метрото, включват шумопотискане … Виенето на вятъра в тунела изчезва, но студентите, които говорят за преминаване на сесията с мъката на Станиславски, не. И се чува начинът, по който някой кашляше наблизо. Тъп, но все пак се чува.

Къде са обещаната ми тишина, поляни и алпийска свежест? В сънищата. Защото технологиите все още не са достигнали това ниво.

В същото време в маркетинговите материали разработчиците много обичат да се хвалят с факта, че тяхната система осигурява намаляване на шума, например до -15 dB. Първото нещо, на което обръщаме внимание, е думата "преди". Второто е, че не е посочено при какви условия могат да се постигнат тези −15 dB. Тоест има някои цифри, но как да ги сравним с реалността не е много ясно.

Друг трик е подмяната на понятия. Случва се, че в описанието на слушалките, шумопотискането е система, която заглушава шума по време на гласово предаване по време на разговори. Тоест вашият събеседник ви чува по-ясно. Но това не влияе на потискането на външния шум при слушане на музика.

Какъв е изводът

Технология за шумопотискане във вида, в който е представена от рекламните отдели на производителите на слушалки, не съществува. Освен това ефектът от него е индивидуален и зависи от физическите параметри на конкретен слушател. За някои слушалките в пълен размер осигуряват адекватна пасивна звукоизолация, така че активното шумопотискане да работи добре. А при друг човек, например, поради различна структура на скулите, слушалките няма да прилягат толкова плътно и алгоритъмът ще бъде неефективен. Така че всичко трябва да се пробва.

Моделите с активно шумопотискане са подходящи за тези, които пътуват много в транспорта: в автобуси, влакове и самолети. Основната характеристика на такива слушалки е способността да заглушават монотонното нискочестотно бръмчене и именно той най-често придружава при пътувания. Те се различават по висококачествено активно шумопотискане, например:

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

Тези, които се опитват да избягат от шумни офиси и домакинства, трябва да обърнат специално внимание на прилягането на слушалките и да търсят модели, които прилягат възможно най-близо до главата или до ушния канал. Тези слушалки намаляват нивото на целия шум наоколо, включително гласовете. Но не можете да ги изберете според съвета: трябва да ги изпробвате.

Ако попаднете на модел, който приляга плътно и плътно и се предлага с активно шумопотискане, можете да се зарадвате: получавате най-доброто от двата свята. Но все още не можете да постигнете съвършена тишина.