Τι είναι η Ενεργή Ακύρωση Θορύβου;

Η ενεργή ακύρωση θορύβου είναι μια ιδιαίτερα περιζήτητη λειτουργία σε ακουστικά και ακουστικά, και για καλό λόγο. Αφαιρεί πολύ εξωτερικό θόρυβο από την εμπειρία ακρόασης, καθιστώντας το τόσο πιο γαλήνιο όσο και πιο εύκολο στην ακρόαση σε χαμηλότερη ένταση. Ωστόσο, πώς λειτουργεί η ακύρωση θορύβου σε ακουστικά όπως το Sennheiser Momentum 4 Wireless και το Sony WH-1000XM5 είναι λίγο μυστήριο για πολλούς. Καθίσαμε με τον Christian Ern, κύριο Product Manager των Consumer Headphones στη Sennheiser, στη φετινή IFA 2023 για να βοηθήσει να το σπάσει.

Η απόσβεση του ήχου είναι το πρώτο βήμα για την ακύρωση θορύβου

Πρώτα και κύρια, το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να καταλάβουμε σχετικά με την ακύρωση θορύβου είναι ότι όλα έχουν να κάνουν με τις συχνότητες, τα ηχητικά κύματα και κυρίως τη φυσική. Οι ήχοι ταξιδεύουν σε κύματα, τα οποία αποτελούνται από δονήσεις που περνούν από τον αέρα. Όσο πιο συχνοί είναι αυτοί οι κραδασμοί, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα (όπως υποδηλώνει το όνομα) και το ύψος του κύματος ουσιαστικά καθορίζει το πλάτος ή την ένταση.

Όταν ασχολείστε με ήχους υψηλότερης συχνότητας, αυτοί δυσκολεύονται να διεισδύσουν σε επιφάνειες και αυτή η ιδιότητα ισχύει για όλους τους τύπους συχνοτήτων. Ενώ οι ήχοι σε περιεχόμενο που στοχεύουν στην κατανάλωση από τον άνθρωπο συνήθως δεν θα ξεπερνούν ποτέ τα 20 kHz (καθώς αυτό είναι το όριο του εύρους ανθρώπινης ακοής), το mmWave 5G, για παράδειγμα, συνήθως φτάνει τα 40 GHz. Στα 40 GHz, το mmWave δυσκολεύεται να διεισδύσει σε όλα τα είδη επιφανειών, γι' αυτό είναι ένα φάσμα σημάτων που βρίσκεται κυρίως σε εξωτερικούς χώρους σε μεγάλες πόλεις.

Λαμβάνοντας αυτή την κατανόηση της δυσκολίας των ήχων υψηλής συχνότητας στις διεισδυτικές επιφάνειες, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλά ακουστικά υψηλής τεχνολογίας με ενεργή ακύρωση θορύβου χρησιμοποιούν παχιά, μαλακά κύπελλα. Ενώ οι ήχοι χαμηλότερης συχνότητας μπορούν να διεισδύσουν σε αυτούς με ευκολία, οι ήχοι υψηλότερης συχνότητας θα φιλτράρονται σε μεγάλο βαθμό από μια παχιά επιφάνεια όπως αυτές. Αυτή η τεχνική ονομάζεται ηχητική απόσβεση και όχι ενεργή ακύρωση θορύβου.

Φυσική καταστροφικών παρεμβολών

Όταν δύο συνεκτικά (για να το θέσω απλά, παρόμοια) κύματα συνδυάζονται, αυτό ονομάζεται παρεμβολή. Εάν συνδυάζονται για να ενισχύσουν το κύμα, τότε αυτό είναι εποικοδομητική παρεμβολή, αλλά εάν αλληλοεξουδετερώνονται, τότε αυτό ονομάζεται καταστροφική παρεμβολή. Η έννοια της καταστροφικής παρεμβολής είναι ένα τεράστιο κομμάτι του παζλ ενεργητικής ακύρωσης θορύβου.

Ρίχνοντας μια ματιά στην παραπάνω εικόνα, σημειώστε ότι η επάνω γραμμή είναι ένας συνδυασμός των δύο κυμάτων κάτω από αυτήν. Αριστερά, και τα δύο σήματα είναι σε φάση, επομένως ενισχύονται και δημιουργούν ένα ισχυρότερο κύμα ως αποτέλεσμα. Στα δεξιά, ένα αντικυματικό εκτός φάσης έχει ως αποτέλεσμα καταστροφικές παρεμβολές. Σε ένα ηχητικό πλαίσιο, ένα σήμα θα ήταν ένα εξωτερικό ηχητικό κύμα, και το αντικυματικό που παράγεται για να το καταστρέψει θα παιζόταν μέσω των ακουστικών του χρήστη που ακούει μουσική.

Εάν συμβαίνει αυτό, τότε γιατί εξακολουθείτε να ακούτε ήχο έξω από τα ακουστικά σας; Ορισμένοι ήχοι αφαιρούνται εντελώς, αλλά δεν υπάρχει ποτέ ένα τέλειο ζευγάρι ακουστικών ακύρωσης θορύβου. Και πάλι, για παρόμοιους λόγους, όλα έχουν να κάνουν μόνο με τη φυσική. Αυτό είναι όπου τα μικρόφωνα στο εξωτερικό των ακουστικών σας παίζουν ρόλο όταν πρόκειται για ακύρωση θορύβου και τη διαφορά μεταξύ "feed-forward" και "feed-back" ANC.

Ανατροφοδότηση ANC έναντι ανατροφοδότησης ANC

Υπάρχουν δύο διαφορετικά είδη ANC που χρησιμοποιούνται στα ακουστικά και ο Ern μου λέει ότι σχεδόν όλα τα κορυφαία ακουστικά θα χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό και των δύο. Το Feedfoward θα ακούσει ήχο έξω από τα ακουστικά και θα προσπαθήσει να τον ακυρώσει, ενώ η ανατροφοδότηση ANC θα έχει μικρόφωνα μέσα στα κύπελλα και ακούστε τη διαφορά μεταξύ του εσωτερικού των ακουστικών και του ήχου του τι πρέπει να παίζεις.

Το Feedforward ANC είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον, καθώς δείχνει την εξειδικευμένη δουλειά που γίνεται στη δημιουργία ακουστικών ακύρωσης θορύβου. Στην ουσία, ένα ηχητικό κύμα που εισέρχεται στο αυτί θα εισέλθει σε ένα από τα μικρόφωνα και στα χιλιοστά του δευτερολέπτου χρειάζεται αυτός ο ήχος κύμα για να φτάσει στο αυτί σας (καθώς το μικρόφωνο είναι λίγα εκατοστά μακριά), θα προσπαθήσει να επεξεργαστεί αυτό το ηχητικό κύμα και να δημιουργήσει αντικυματικά. Για ήχους που αντικρίζουν το μικρόφωνο, λειτουργεί καλά σε μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου, αλλά για ήχους πάνω και κάτω από αυτό όχι, καθώς δεν μπαίνουν απευθείας στο μικρόφωνο και μπορεί να φτάσουν στο αυτί πριν ακυρωθούν έξω. Γι' αυτό το feedback ANC μπορεί να κλείσει τα κενά.

Με το feedback ANC, χρησιμοποιεί μικρόφωνα στο εσωτερικό του ακουστικού για να μετρήσει τη διαφορά μεταξύ αυτού που θα έπρεπε να παίζει και αυτού που πραγματικά ακούγεται μέσα στο ακουστικό. Όταν ο ήχος από το εξωτερικό φτάσει σε αυτό το μικρόφωνο, ακούγεται ήδη από τον ακροατή, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αφαίρεση συνεχών θορύβων, όπως το βουητό ενός αεροπλάνου ή άλλα πράγματα. Ωστόσο, δεν μπορεί να βοηθήσει με ξαφνικούς θορύβους, γι' αυτό είναι καλύτερος ο συνδυασμός ανάδρασης έναντι ανάδρασης.

Ως δευτερεύουσα σημείωση, έχετε τρίψει ποτέ τα δάχτυλά σας στο εξωτερικό του ακουστικού ή των ακουστικών σας και ακούσατε έναν δυνατό θόρυβο; Το Feedforward ANC είναι ακριβώς ο λόγος που συμβαίνει αυτό, και κορυφαία αληθινά ασύρματα ακουστικά με ANC είναι ουσιαστικά η ίδια ρύθμιση με ακουστικά υψηλής τεχνολογίας, απλώς σε μικρότερη κλίμακα.

Φέρνοντάς τα όλα μαζί

Όταν συνδυάζουμε την ενεργή ακύρωση θορύβου ανάδρασης και ανάδρασης, έχουμε έναν ισχυρό συνδυασμό ικανό να ακυρώνει ήχους χαμηλότερης συχνότητας με μεγάλη συνέπεια. Αυτός είναι επίσης ο λόγος που τα ενεργά ακουστικά ακύρωσης θορύβου είναι εξαιρετικά στο φιλτράρισμα του ήχου από πράγματα όπως το δημόσιο μεταφορά και άλλους σταθερούς θορύβους, επειδή είναι προβλέψιμοι ήχοι που το ANC μπορεί να προβλέψει με επιτυχία και αφαιρώ. Συνδυάζοντας το με τις ιδιότητες απόσβεσης του ήχου των παχύτερων ακουστικών που λειτουργούν καλά σε υψηλότερα συχνότητες και διαθέτετε όλη την τεχνολογία που αποτελεί τη συντριπτική πλειοψηφία των ενεργών ακύρωσης θορύβου σήμερα.

Εκεί που εξακολουθεί να καταρρέει είναι το φιλτράρισμα της ομιλίας και γιατί η ενεργή ακύρωση θορύβου μπορεί να δυσκολευτεί. Το εύρος από 1kHz έως 3kHz είναι το μέρος όπου βρίσκεται η περισσότερη ανθρώπινη ομιλία και αυτό είναι απλώς αρκετά υψηλό ώστε να είναι πιο δύσκολο για την ακύρωση του ANC ανάδρασης, αλλά πολύ κατευθυντικό για να λειτουργήσει καλά με το feedforward ANC. Ο συνδυασμός τους εισάγει μεγάλη πολυπλοκότητα (γι' αυτό συνήθως τα ακουστικά μεσαίας έως χαμηλής ποιότητας μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο μία από αυτές τις τεχνικές και όχι και τις δύο) και μπορεί επίσης να επηρεάσει την ποιότητα του ήχου.

Σε αυτήν την περίπτωση, ο Ern μου λέει ότι τα ακουστικά ή τα ακουστικά μπορούν να έχουν προτεραιότητα για ποιότητα ήχου ή ANC, αλλά όχι πάντα και τα δύο. Ο ήχος πρέπει να ρυθμιστεί όταν το ANC είναι ενεργοποιημένο, αλλά αν αφαιρείτε συχνότητες που ακούγονται από έξω, διατρέχετε τον κίνδυνο να αφαιρέσετε και τις συχνότητες στην πραγματική μουσική σας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ακύρωση θορύβου είναι ένα τόσο περίπλοκο επίτευγμα της μηχανικής, αλλά το καλύτερα ακουστικά ANC όλα τα πάνε πολύ καλά σε αυτό.