Какво е активно шумопотискане?

Активното шумопотискане е много търсена функция на слушалките и има основателна причина. Той премахва много външни шумове от вашето слушане, което го прави значително по-спокойно и по-лесно за слушане при по-ниска сила на звука. Но как шумопотискането работи на слушалки като Sennheiser Momentum 4 Wireless и на Sony WH-1000XM5 е малко мистерия за мнозина. Седнахме с Кристиан Ерн, главен продуктов мениджър за потребителски слушалки в Sennheiser, на тазгодишното IFA 2023 за да помогне за разграждането му.

Потискането на шума е първата стъпка към шумопотискането

Първо и най-важно, най-важното нещо, което трябва да разберете за шумопотискането е, че всичко е свързано с честоти, звукови вълни и най-вече с физика. Звуците се разпространяват на вълни, които се състоят от вибрации, които преминават през въздуха. Колкото по-чести са тези вибрации, толкова по-висока е честотата (както подсказва името), а височината на вълната по същество определя амплитудата или силата на звука.

Когато се работи с по-високочестотни звуци, те по-трудно проникват през повърхности и това свойство е еднакво за всички видове честоти. Докато звуците в съдържание, предназначено за консумация от хора, обикновено никога няма да надхвърлят 20 kHz (тъй като това е границата на човешкия слухов диапазон), mmWave 5G, например, обикновено достига до 40GHz. При 40GHz mmWave има проблеми с проникването на всякакви повърхности, поради което това е спектър на сигнала, който се намира предимно на открито в главни градове.

Вземайки това разбиране за трудността на високочестотните звуци при проникването на повърхности, това е причината много слушалки от висок клас с активно шумопотискане да използват дебели, меки чаши. Докато звуците с по-ниска честота могат да проникнат през тях с лекота, звуците с по-висока честота ще бъдат значително филтрирани от дебела повърхност като тази. Тази техника се нарича звукозаглушаване, а не активно шумопотискане.

Физика на разрушителната интерференция

Когато две кохерентни (просто казано, подобни) вълни се комбинират, това се нарича интерференция. Ако те се комбинират, за да усилят вълната, тогава това е конструктивна интерференция, но ако се компенсират взаимно, тогава това се нарича деструктивна интерференция. Концепцията за разрушителна намеса е огромно парче от пъзела за активно шумопотискане.

Като погледнете изображението по-горе, забележете, че горната линия е комбинация от двете вълни под нея. Отляво и двата сигнала са във фаза, така че се усилват и създават по-силна вълна като резултат. Отдясно противофазната анти-вълна води до разрушителна интерференция. В аудио контекст един сигнал ще бъде външна звукова вълна и анти-вълната, генерирана, за да я унищожи, ще се възпроизвежда през слушалките на потребителя, който слуша музика.

Ако случаят е такъв, тогава защо все още чувате звук извън слушалките си? Някои звуци се премахват напълно, но никога няма перфектен чифт шумопотискащи слушалки. Отново, по подобни причини, всичко е просто физика. Това е мястото, където микрофоните от външната страна на вашите слушалки влизат в игра, когато става въпрос за шумопотискане и разликата между ANC „подаване напред“ и „обратна връзка“.

Feedforward ANC срещу обратна връзка ANC

В слушалките се използват два различни вида ANC и Ерн ми каза, че почти всички водещи слушалки ще използват комбинация от двете. Feedfoward ще слуша аудио извън слушалките и ще се опита да го отмени, докато обратната връзка ANC ще има микрофони вътре в чашите и слушайте разликата между вътрешността на слушалките и звука на какво Трябва да играеш.

Feedforward ANC е особено интересен, тъй като показва специализираната работа, която се извършва при създаването на шумопотискащи слушалки. По същество звукова вълна, навлизаща в чашата на ухото, ще влезе в един от микрофоните и за милисекундите, необходими за този звук вълна, за да достигне ухото ви (тъй като микрофонът е на няколко сантиметра), той ще се опита да обработи тази звукова вълна и да генерира анти-вълна. За звуци, обърнати към микрофона, работи добре само за милисекунди, но за звуци над и под него не, тъй като те не влизат директно в микрофона и може да достигнат до ухото, преди да могат да бъдат отменени навън. Ето защо обратната връзка ANC може да запълни пропуските.

С ANC за обратна връзка, той използва микрофони от вътрешната страна на слушалката, за да измери разликата между това, което трябва да се възпроизвежда спрямо това, което всъщност може да се чуе вътре в слушалката. Когато звукът отвън достигне този микрофон, той вече се чува от слушателя, но може да се използва за премахване на постоянни шумове, като бръмчене на самолет или други неща. Въпреки това, той не може да помогне при внезапни шумове, поради което комбинацията от подаване срещу обратна връзка е най-добра.

Като странична бележка, случвало ли ви се е да търкате пръстите си по външната страна на слушалките или слушалките и да чувате висок звук? Feedforward ANC е точно причината, поради която това се случва, и то от висок клас истински безжични слушалки с ANC са по същество същата настройка като слушалки от висок клас, само в по-малък мащаб.

Събирайки всичко заедно

Когато комбинираме активно шумопотискане с подаване и обратна връзка, получаваме мощна комбинация, способна да заглушава нискочестотни звуци с голяма последователност. Ето защо слушалките с активно шумопотискане са страхотни при филтрирането на звука от неща като публично място транспортни и други постоянни шумове, защото те са предвидими звуци, които обратната връзка ANC може успешно да предвиди и Премахване. Комбинирайки това със звукопоглъщащите свойства на по-дебелите наушници, които работят добре на по-високи честоти и разполагате с цялата технология, която съставлява по-голямата част от активното шумопотискане днес.

Там, където това все още се разпада, е филтрирането на речта и защо активното шумопотискане може да се затрудни. Диапазонът от 1kHz до 3kHz е мястото, където се намира по-голямата част от човешката реч и това е достатъчно високо, за да бъде по-трудно за отмяна на ANC за обратна връзка, но е твърде насочено, за да работи добре с ANC с предварителна връзка. Комбинирането им създава много сложност (поради което обикновено слушалките от среден до нисък клас могат да използват само една от тези техники, а не и двете) и може също да повлияе на качеството на звука.

В този случай Ern ми казва, че слушалките могат да бъдат приоритизирани за качество на звука или ANC, но не винаги и двете. Звукът трябва да бъде настроен, когато ANC е включен, но ако премахвате честоти, които могат да се чуят отвън, рискувате да премахнете честотите и в действителната си музика. Ето защо шумопотискането е толкова сложен инженерен подвиг, но най-добрите ANC слушалки всички се справят много добре в това.