Kaj je aktivno odpravljanje hrupa?

Aktivno odpravljanje šumov je zelo iskana funkcija slušalk in slušalk, in to z dobrim razlogom. Odstrani veliko zunanjega hrupa iz vašega poslušanja, zaradi česar je bistveno bolj mirno in lažje poslušanje pri nižji glasnosti. Kako pa odpravljanje hrupa deluje na slušalkah, kot je Sennheiser Momentum 4 Wireless in Sony WH-1000XM5 je za mnoge skrivnost. Na letošnjem IFA 2023 da ga pomaga razgraditi.

Dušenje zvoka je prvi korak k dušenju hrupa

Najpomembnejša stvar, ki jo morate razumeti o dušenju hrupa, je, da je vse to povezano s frekvencami, zvočnimi valovi in ​​predvsem s fiziko. Zvoki potujejo v valovih, ki so sestavljeni iz vibracij, ki prehajajo skozi zrak. Pogostejše kot so te vibracije, višja je frekvenca (kot že ime pove), višina valovanja pa v bistvu določa amplitudo oziroma glasnost.

Ko imamo opravka z visokofrekvenčnimi zvoki, ti težje prodrejo na površine in ta lastnost je enaka za vse vrste frekvenc. Medtem ko zvoki v vsebini, namenjeni poslušanju ljudi, običajno nikoli ne presežejo 20 kHz (ker je to meja človeškega slušnega območja), mmWave 5G, na primer, običajno doseže 40 GHz. Pri 40 GHz mmWave težko prodre skozi vse vrste površin, zato je to spekter signala, ki ga najdemo predvsem na prostem. glavna mesta.

Če upoštevamo to razumevanje težavnosti visokofrekvenčnih zvokov pri prodiranju skozi površine, je to razlog, zakaj veliko vrhunskih slušalk z aktivnim dušenjem hrupa uporablja debele, mehke nastavke. Medtem ko lahko nizkofrekvenčni zvoki z lahkoto prodrejo skozi njih, bodo visokofrekvenčni zvoki močno filtrirani zaradi debele površine, kot je ta. Ta tehnika se imenuje dušenje zvoka in ne aktivno odpravljanje hrupa.

Fizika destruktivnih motenj

Ko se dva koherentna (preprosto povedano podobna) valova združita, se to imenuje interferenca. Če se združijo, da ojačajo valovanje, je to konstruktivna interferenca, če pa se medsebojno izničijo, se to imenuje destruktivna interferenca. Koncept destruktivnih motenj je velik kos sestavljanke aktivnega odpravljanja hrupa.

Če pogledate zgornjo sliko, upoštevajte, da je zgornja črta kombinacija dveh valov pod njo. Na levi sta oba signala v fazi, zato se ojačata in posledično ustvarita močnejše valovanje. Na desni strani protivalovanje, ki ni v fazi, povzroči destruktivno interferenco. V zvočnem kontekstu bi bil en signal zunanji zvočni val, protival, ki bi ga uničil, pa bi se predvajal skozi slušalke uporabnika, ki posluša glasbo.

Če je temu tako, zakaj potem še vedno slišite zvok izven slušalk? Nekateri zvoki so popolnoma odstranjeni, vendar nikoli ni popolnega para slušalk za dušenje hrupa. Spet iz podobnih razlogov gre le za fiziko. Tu pridejo v igro mikrofoni na zunanji strani vaših slušalk, ko gre za odpravljanje hrupa in razliko med "feed-forward" in "feed-back" ANC.

Napovedni ANC v primerjavi s povratnim ANC

V slušalkah sta v uporabi dve različni vrsti ANC in Ern mi pravi, da bodo skoraj vse vodilne slušalke uporabljale kombinacijo obeh. Feedfoward bo poslušal zvok zunaj slušalk in ga poskušal preklicati, medtem ko bo povratni ANC imel mikrofone v skodelicah in poslušajte razliko med notranjostjo slušalk in zvokom česa naj se igrati.

Feedforward ANC je še posebej zanimiv, saj prikazuje specializirano delo pri ustvarjanju slušalk za dušenje hrupa. V bistvu zvočni val, ki vstopi v ušesno skodelico, vstopi v enega od mikrofonov in v milisekundah, ki so potrebne za ta zvok val, da doseže vaše uho (ker je mikrofon oddaljen nekaj centimetrov), bo poskušal obdelati ta zvočni val in ustvariti anti-wave. Za zvoke, usmerjene proti mikrofonu, deluje dobro v samo milisekundah, toda za zvoke nad in pod njim ne, saj ne vstopijo neposredno v mikrofon in lahko dosežejo uho, preden jih je mogoče preklicati ven. Zato lahko ANC s povratnimi informacijami zapolni vrzeli.

S povratno informacijo ANC uporablja mikrofone na notranji strani ušesne školjke za merjenje razlike med tem, kar bi se moralo predvajati, in tem, kar se dejansko sliši v ušesni školjki. Ko zvok od zunaj doseže ta mikrofon, ga poslušalec že sliši, vendar ga je mogoče uporabiti za odstranjevanje stalnih šumov, kot je brnenje letala ali drugih stvari. Vendar pa ne more pomagati pri nenadnih zvokih, zato je najboljša kombinacija posredovanja naprej in povratne informacije.

Za nameček, ali ste že kdaj drgnili s prsti po zunanji strani slušalk in slišali visok zvok? Feedforward ANC je točno razlog, zakaj se to zgodi, in to na visoki ravni prave brezžične slušalke z ANC so v bistvu enake nastavitve kot vrhunske slušalke, samo v manjšem obsegu.

Vse skupaj

Ko združimo aktivno odpravljanje hrupa s posredovanjem in povratno informacijo, dobimo zmogljivo kombinacijo, ki lahko z veliko doslednostjo izniči nizkofrekvenčne zvoke. Tudi zato so slušalke z aktivnim dušenjem hrupa odlične pri filtriranju zvoka stvari, kot je javna promet in druge nenehne zvoke, ker so to predvidljivi zvoki, ki jih lahko povratni ANC uspešno predvidi in Odstrani. Kombinacija tega z lastnostmi dušenja zvoka debelejših ušesnih nastavkov, ki dobro delujejo na višjih frekvence in imate vso tehnologijo, ki sestavlja veliko večino aktivnega dušenja šumov danes.

Kjer to še vedno odpade, je filtriranje govora in zakaj ima lahko aktivno odpravljanje hrupa težave. Območje od 1 kHz do 3 kHz je tisto, kjer se nahaja večina človeškega govora, in to je ravno dovolj visoko, da ga povratni ANC težje izniči, vendar je preveč usmerjen, da bi dobro deloval s povratnim ANC. Njihovo združevanje povzroči veliko zapletenosti (zato lahko slušalke srednjega do nizkega cenovnega razreda običajno uporabljajo samo eno od teh tehnik in ne obeh) in lahko vpliva tudi na kakovost zvoka.

V tem primeru mi Ern pove, da lahko slušalke ali ušesne slušalke dajo prednost kakovosti zvoka ali ANC, vendar ne vedno obojemu. Zvok je treba prilagoditi, ko je ANC vklopljen, vendar če odstranjujete frekvence, ki jih lahko slišite od zunaj, tvegate, da boste odstranili tudi frekvence v vaši dejanski glasbi. Zato je odpravljanje hrupa tako zapleten inženirski podvig, vendar najboljše ANC slušalke vsem gre zelo dobro.