Kas ir aktīvā trokšņu slāpēšana?

Aktīvā trokšņu slāpēšana ir ļoti pieprasīta austiņu un austiņu funkcija, un tas ir pamatota iemesla dēļ. Tas novērš daudzus ārējos trokšņus no klausīšanās pieredzes, padarot to gan ievērojami mierīgāku, gan vieglāk klausīties zemākā skaļumā. Tomēr, kā trokšņu slāpēšana darbojas austiņās, piemēram, Sennheiser Momentum 4 bezvadu un Sony WH-1000XM5 daudziem ir noslēpums. Šī gada izstādē mēs sēdējām ar Kristianu Ernu, Sennheiser patērētāju austiņu galveno produktu vadītāju. IFA 2023 lai palīdzētu to nojaukt.

Skaņas slāpēšana ir pirmais solis uz trokšņu slāpēšanu

Pirmkārt un galvenokārt, vissvarīgākais, kas jāsaprot par trokšņu slāpēšanu, ir tas, ka tas viss ir saistīts ar frekvencēm, skaņas viļņiem un galvenokārt fiziku. Skaņas pārvietojas viļņos, ko veido vibrācijas, kas iet caur gaisu. Jo biežākas ir šīs vibrācijas, jo augstāka ir frekvence (kā norāda nosaukums), un viļņa augstums būtībā nosaka amplitūdu vai skaļumu.

Strādājot ar augstākas frekvences skaņām, tām ir grūtāk iekļūt virsmās, un šī īpašība attiecas uz visu veidu frekvencēm. Lai gan skaņas saturā, kas paredzēts cilvēku patēriņam, parasti nekad nepārsniegs 20 kHz (jo tas ir cilvēka dzirdes diapazona robeža), piemēram, mmWave 5G, parasti sasniedz 40 GHz. 40 GHz frekvencē mmWave ir grūtības iekļūt visu veidu virsmās, tāpēc tas ir signāla spektrs, kas galvenokārt atrodams ārpus telpām. lielākās pilsētas.

Ņemot vērā šo izpratni par augstfrekvences skaņu grūtībām iekļūt virsmās, tāpēc daudzās augstākās klases austiņās ar aktīvo trokšņu slāpēšanu tiek izmantoti biezi, mīksti kausi. Lai gan zemākas frekvences skaņas var viegli iekļūt tajās, augstākas frekvences skaņas lielā mērā filtrēs bieza virsma, piemēram, šī. Šo paņēmienu sauc par skaņas slāpēšanu, nevis aktīvo trokšņu slāpēšanu.

Destruktīvās iejaukšanās fizika

Ja apvienojas divi koherenti (vienkāršāk sakot, līdzīgi) viļņi, to sauc par traucējumiem. Ja tie apvienojas, lai pastiprinātu vilni, tad tie ir konstruktīvi traucējumi, bet, ja tie viens otru dzēš, tad to sauc par destruktīviem traucējumiem. Destruktīvās iejaukšanās jēdziens ir milzīgs aktīvās trokšņu slāpēšanas mīklas gabals.

Apskatot iepriekš redzamo attēlu, ņemiet vērā, ka augšējā līnija ir divu zem tā esošo viļņu kombinācija. Kreisajā pusē abi signāli atrodas fāzē, tāpēc tie pastiprina un rezultātā rada spēcīgāku vilni. Labajā pusē ārpusfāzes pretvilnis rada destruktīvus traucējumus. Audio kontekstā viens signāls būtu ārējs skaņas vilnis, un tā iznīcināšanai radītais pretvilnis tiktu atskaņots, izmantojot lietotāja austiņas, kas klausās mūziku.

Ja tas tā ir, kāpēc jūs joprojām dzirdat audio no austiņām ārpusē? Dažas skaņas tiek pilnībā noņemtas, taču nekad nav ideālu troksni slāpējošu austiņu pāra. Atkal līdzīgu iemeslu dēļ tas viss ir tikai par fiziku. Šeit tiek izmantoti mikrofoni austiņu ārpusē, kad runa ir par trokšņu slāpēšanu un atšķirību starp “padeves uz priekšu” un “atgriezeniskās saites” ANC.

Feedforward ANC pret atgriezenisko saiti ANC

Austiņās tiek izmantoti divi dažādi ANC veidi, un Erns man saka, ka gandrīz visās vadošajās austiņās tiks izmantota abu šo ierīču kombinācija. Feedfoward klausīsies audio ārpus austiņām un mēģinās to atcelt, savukārt atgriezeniskā saite ANC būs mikrofonus krūzīšu iekšpusē un klausieties atšķirību starp austiņu iekšpusi un skaņu, ko vajadzētu spēlēt.

Feedforward ANC ir īpaši interesants, jo tas parāda specializēto darbu, kas tiek veikts, veidojot trokšņus slāpējošas austiņas. Būtībā skaņas vilnis, kas iekļūst auss kausiņā, nonāks vienā no mikrofoniem, un milisekundēs, kas nepieciešamas šai skaņai. vilnis, lai sasniegtu jūsu ausi (jo mikrofons atrodas dažu centimetru attālumā), tas mēģinās apstrādāt šo skaņas vilni un ģenerēt pretviļņu. Skaņām, kas vērstas pret mikrofonu, tas labi darbojas tikai milisekundēs, bet skaņām virs un zem tā nē, jo tie neieplūst tieši mikrofonā un var sasniegt ausi, pirms tos var atcelt ārā. Tāpēc atgriezeniskā saite ANC var novērst nepilnības.

Izmantojot atgriezeniskās saites ANC, tas izmanto mikrofonus auss uzgaļa iekšpusē, lai izmērītu atšķirību starp atskaņojamo saturu un to, ko var dzirdēt austiņas iekšpusē. Kad skaņa no ārpuses sasniedz šo mikrofonu, to jau dzird klausītājs, taču to var izmantot, lai noņemtu pastāvīgus trokšņus, piemēram, lidmašīnas troksni vai citas lietas. Tomēr tas nevar palīdzēt ar pēkšņu trokšņu novēršanu, tāpēc vislabākā ir pārsūtīšanas un atgriezeniskās saites kombinācija.

Piezīme: vai esat kādreiz berzējis ar pirkstiem austiņas vai austiņu ārpusi un dzirdējis augstu troksni? Feedforward ANC ir tieši iemesls, kāpēc tas notiek, un tas ir augstākās klases īstas bezvadu austiņas ar ANC būtībā ir tādi paši iestatījumi kā augstākās klases austiņas, tikai mazākā mērogā.

Saliekot to visu kopā

Apvienojot pārsūtīšanas un atgriezeniskās saites aktīvo trokšņu slāpēšanu, mēs iegūstam jaudīgu kombināciju, kas spēj ļoti konsekventi izslēgt zemākas frekvences skaņas. Tāpēc arī aktīvās troksni slāpējošās austiņas lieliski filtrē, piemēram, publisku skaņu transporta un citi pastāvīgi trokšņi, jo tās ir paredzamas skaņas, ko ANC var veiksmīgi paredzēt un noņemt. Apvienojot to ar skaņu slāpējošām īpašībām, kas piemīt biezākiem ausu uzgaļiem, kas labi darbojas uz augstākiem ausu uzgaļiem frekvences, un jums ir visas tehnoloģijas, kas veido lielāko daļu aktīvās trokšņu slāpēšanas šodien.

Tas joprojām sabojājas, ir runas filtrēšana un kāpēc aktīvā trokšņu slāpēšana var būt sarežģīta. Diapazons no 1 kHz līdz 3 kHz ir vieta, kur notiek lielākā daļa cilvēku runas, un tas ir pietiekami augsts, lai atgriezeniskās saites ANC būtu grūtāk atcelt, taču tas ir pārāk virzīts, lai labi darbotos ar pārejošo ANC. To apvienošana rada daudz sarežģītības (tāpēc parasti vidējas un zemas klases austiņās var izmantot tikai vienu no šīm metodēm, nevis abus), kā arī var ietekmēt skaņas kvalitāti.

Šajā gadījumā Erns man saka, ka skaņas kvalitātei vai ANC var piešķirt prioritāti austiņām vai austiņām, bet ne vienmēr abām. Skaņa ir jānoregulē, kad ANC ir ieslēgts, taču, ja noņemat frekvences, kas ir dzirdamas no ārpuses, jūs riskējat noņemt frekvences arī jūsu faktiskajai mūzikai. Tāpēc trokšņu slāpēšana ir tik sarežģīts inženierijas varoņdarbs, taču labākās ANC austiņas visiem tas ļoti labi padodas.