Ha valaha is elgondolkozott már azon, hogy mi az az aktív zajszűrés, akkor jó helyen jár.
Az aktív zajszűrés a fül- és fejhallgatók egyik legkeresettebb funkciója, és ennek jó oka van. Sok külső zajt eltávolít a hallgatási élményből, így jelentősen békésebb és könnyebben hallgatható alacsonyabb hangerőn. Azonban hogyan működik a zajszűrés olyan fejhallgatókon, mint a Sennheiser Momentum 4 vezeték nélküli és a Sony WH-1000XM5 sokak számára rejtély. Christian Ernnel, a Sennheiser fogyasztói fejhallgatókért felelős vezető termékmenedzserével ültünk le az idei rendezvényen. IFA 2023 hogy segítsen lebontani.
A hangtompítás az első lépés a zajszűrés felé
Az első és legfontosabb dolog, amit a zajszűréssel kapcsolatban meg kell értenünk, az az, hogy mindez a frekvenciákkal, hanghullámokkal és legfőképpen a fizikával kapcsolatos. A hangok hullámokban terjednek, amelyek a levegőben áthaladó rezgésekből állnak. Minél gyakoribbak ezek a rezgések, annál nagyobb a frekvencia (ahogy a név is sugallja), és a hullám magassága alapvetően meghatározza az amplitúdót vagy a hangerőt.
A magasabb frekvenciájú hangok kezelésekor ezek nehezebben hatolnak át a felületeken, és ez a tulajdonság minden frekvenciatípusnál ugyanaz. Míg az emberi fogyasztásra szánt tartalmakban a hangok általában soha nem lépik túl a 20 kHz-et (mivel ez az emberi hallás tartományának határa), az mmWave 5G például általában eléri a 40 GHz-et. 40 GHz-en az mmWave nehezen hatol át mindenféle felületen, ezért ez egy olyan jelspektrum, amely túlnyomórészt a szabadban található. nagyobb városok.
Figyelembe véve a magas frekvenciájú hangok nehézségeit a felületeken, ez az oka annak, hogy sok aktív zajszűréssel rendelkező csúcskategóriás fejhallgató vastag, puha csészéket használ. Míg az alacsonyabb frekvenciájú hangok könnyen áthatolnak ezeken, a magasabb frekvenciájú hangokat nagymértékben kiszűri az ilyen vastag felület. Ezt a technikát hangcsillapításnak nevezik, és nem aktív zajszűrésnek.
A destruktív interferencia fizikája
Amikor két koherens (leegyszerűsítve, hasonló) hullám egyesül, ezt interferenciának nevezzük. Ha ezek együttesen erősítik a hullámot, akkor ez konstruktív interferencia, de ha kioltják egymást, akkor ezt destruktív interferenciának nevezik. A destruktív interferencia fogalma az aktív zajszűrés rejtvényének hatalmas darabja.
Ha megnézi a fenti képet, vegye figyelembe, hogy a felső vonal az alatta lévő két hullám kombinációja. A bal oldalon mindkét jel fázisban van, így felerősítik és erősebb hullámot hoznak létre. A jobb oldalon egy fázison kívüli antihullám destruktív interferenciát eredményez. Audiokontextusban az egyik jel egy külső hanghullám, és az elpusztítására generált antihullám a zenét hallgató viselő fejhallgatóján keresztül játssza le.
Ha ez a helyzet, akkor miért hall még mindig hangot a fejhallgatón kívülről? Néhány hang teljesen eltűnik, de soha nem létezik tökéletes zajszűrő fejhallgató. Hasonló okokból ismét csak a fizikáról szól az egész. Itt lépnek életbe a fejhallgató külső oldalán található mikrofonok, amikor a zajszűrésről és az "előrecsatolt" és a "visszacsatolt" ANC közötti különbségről van szó.
Feedforward ANC versus visszacsatoló ANC
Két különböző típusú ANC-t használnak a fejhallgatókban, és Ern azt mondja, hogy nagyjából az összes zászlóshajó fejhallgató a kettő kombinációját fogja használni. A Feedfoward a fejhallgatón kívül hallgatja a hangot, és megpróbálja kikapcsolni, míg az ANC visszacsatolása mikrofonokat a csészékbe, és figyelje meg a különbséget a fejhallgató belseje és a hangja között kellene játszani.
A Feedforward ANC különösen érdekes, mivel bemutatja a zajszűrő fejhallgatók létrehozásához szükséges speciális munkát. Lényegében a fülkagylóba belépő hanghullám belép az egyik mikrofonba, és a hanghoz szükséges ezredmásodpercek alatt egy hullám eléri a fülét (mivel a mikrofon néhány centiméterre van), megpróbálja feldolgozni ezt a hanghullámot, és hullámellenes. A mikrofon felé irányuló hangok esetén ez csak ezredmásodperc alatt működik jól, de a felette és alatta lévő hangoknál nem, mivel nem lépnek be közvetlenül a mikrofonba, és előfordulhat, hogy még azelőtt elérik a fület, hogy törölni lehetne őket ki. Ezért a visszacsatolásos ANC be tudja zárni a hiányosságokat.
A visszacsatolásos ANC segítségével a fülkagyló belsejében található mikrofonok segítségével méri a különbséget aközött, amit le kell játszani, illetve a fülkagyló belsejében hallható tartalmat. Amikor a kívülről jövő hang eléri ezt a mikrofont, azt már hallja a hallgató, de használható az állandó zajok, például a repülőgép zümmögésének vagy más dolgok eltávolítására. A hirtelen zajokon azonban nem tud segíteni, ezért a legjobb az előrecsatolás és a visszacsatolás kombinációja.
Mellékesen megjegyzem, előfordult már, hogy dörzsölte az ujjait a fülhallgatója vagy a fejhallgatója külsején, és hallott magas hangot? A Feedforward ANC pontosan ezért történik, és csúcsminőségű igazi vezeték nélküli fülhallgató ANC-vel lényegében ugyanaz a beállítás, mint csúcskategóriás fejhallgató, csak kisebb léptékben.
Összehozva az egészet
Ha kombináljuk az előrecsatolt és a visszacsatolásos aktív zajszűrést, akkor egy erőteljes kombinációt kapunk, amely képes az alacsonyabb frekvenciájú hangok nagy következetes kioltására. Ez az oka annak is, hogy az aktív zajszűrős fejhallgatók kiválóan kiszűrik a nyilvános dolgok hangját szállítási és egyéb állandó zajokat, mivel ezek előre látható hangok, amelyeket a visszacsatolásos ANC sikeresen megjósolhat és távolítsa el. Ezt ötvözi a vastagabb fülkagylók hangtompító tulajdonságaival, amelyek magasabban is jól működnek frekvenciákat, és minden olyan technológiával rendelkezik, amely az aktív zajszűrés túlnyomó részét alkotja Ma.
Ahol ez még mindig szétesik, az a beszéd kiszűrése, és miért küzdhet az aktív zajszűrés. Az 1 kHz-től 3 kHz-ig terjedő tartományban a legtöbb emberi beszéd található, és ez éppen elég magas ahhoz, hogy a visszacsatolásos ANC számára nehezebb legyen kiiktatni, de túl irányított ahhoz, hogy jól működjön az előrecsatolt ANC-vel. Kombinációjuk sok bonyolultságot okoz (ezért jellemzően a közepes és alsó kategóriás fejhallgatók csak az egyiket használhatják ezek közül a technikák közül, és nem mindkettőt), és befolyásolhatja a hangminőséget is.
Ebben az esetben Ern azt mondja, hogy a fejhallgató vagy fülhallgató előnyben részesíthető a hangminőség vagy az ANC szempontjából, de nem mindig mindkettő. A hangot be kell hangolni, amikor az ANC be van kapcsolva, de ha eltávolítja a kívülről hallható frekvenciákat, fennáll annak a veszélye, hogy a tényleges zenében is eltávolítja a frekvenciákat. Ezért a zajszűrés olyan bonyolult mérnöki bravúr, de a legjobb ANC fejhallgató mindenki nagyon jól csinálja.