Aktif Gürültü Önleme Nedir?

Aktif Gürültü Engelleme, kulaklıklarda ve kulaklıklarda çok aranan bir özelliktir ve bunun iyi bir nedeni vardır. Dinleme deneyiminizden çok sayıda dış gürültüyü ortadan kaldırarak hem çok daha huzurlu hem de düşük ses seviyelerinde dinlemeyi daha kolay hale getirir. Ancak, gürültü engellemenin kulaklıklarda nasıl çalıştığı Sennheiser Momentum 4 Kablosuz ve Sony WH-1000XM5 birçokları için biraz gizemlidir. Bu yılki fuarda Sennheiser Tüketici Kulaklıkları Baş Ürün Müdürü Christian Ern ile görüştük. IFA 2023 onu parçalamaya yardımcı olmak için.

Ses yalıtımı, gürültü engellemenin ilk adımıdır

Her şeyden önce, gürültü engellemeyle ilgili anlaşılması gereken en önemli şey, bunların hepsinin frekanslarla, ses dalgalarıyla ve en önemlisi de fizikle ilgili olmasıdır. Sesler, havadan geçen titreşimlerden oluşan dalgalar halinde yayılır. Bu titreşimler ne kadar sık ​​olursa, frekans da o kadar yüksek olur (adından da anlaşılacağı gibi) ve dalganın yüksekliği esas olarak genliği veya ses yüksekliğini belirler.

Yüksek frekanslı seslerle uğraşırken bunların yüzeylere nüfuz etmesi daha zordur ve bu özellik tüm frekans türleri için aynıdır. İnsanlar tarafından tüketilmesi amaçlanan içerikteki sesler genellikle 20kHz'i asla geçmezken (bu, insanın işitme aralığının sınırıdır), örneğin mmWave 5G, genellikle 40 GHz'e kadar çıkar. 40GHz'de mmWave her türlü yüzeye nüfuz etmede sorun yaşar, bu nedenle ağırlıklı olarak dış mekanlarda bulunan bir sinyal spektrumudur. büyük şehirler.

Yüksek frekanslı seslerin nüfuz eden yüzeylerdeki zorluğunun anlaşılması nedeniyle, aktif gürültü engelleme özelliğine sahip birçok üst düzey kulaklıkta kalın, yumuşak kaplar kullanılmasının nedeni budur. Düşük frekanslı sesler bunlara kolaylıkla nüfuz edebilirken, yüksek frekanslı sesler bunlar gibi kalın bir yüzey tarafından büyük ölçüde filtrelenecektir. Bu tekniğe aktif gürültü engelleme değil, ses azaltma adı verilir.

Yıkıcı girişimin fiziği

İki tutarlı (basitçe söylemek gerekirse benzer) dalga birleştiğinde buna girişim denir. Dalgayı güçlendirmek için birleşirlerse bu yapıcı girişimdir, ancak birbirlerini iptal ederlerse buna yıkıcı girişim denir. Yıkıcı girişim kavramı, aktif gürültü engelleme bulmacasının büyük bir parçasıdır.

Yukarıdaki resme baktığınızda, üstteki çizginin altındaki iki dalganın birleşimi olduğuna dikkat edin. Solda, her iki sinyal de aynı fazda olduğundan güçleniyor ve sonuç olarak daha güçlü bir dalga yaratıyorlar. Sağda, faz dışı bir anti-dalga, yıkıcı girişime neden oluyor. Ses bağlamında, sinyallerden biri dışarıdaki bir ses dalgası olabilir ve onu yok etmek için üretilen anti-dalga, müzik dinleyen kullanıcının kulaklıkları aracılığıyla çalınabilir.

Eğer durum buysa neden hâlâ kulaklığınızın dışından ses duyuyorsunuz? Bazı sesler tamamen kaldırılır, ancak hiçbir zaman mükemmel bir gürültü önleyici kulaklık çifti yoktur. Yine benzer nedenlerle, her şey sadece fizikle ilgili. Gürültü engelleme ve "ileri besleme" ile "geri besleme" ANC arasındaki fark söz konusu olduğunda kulaklığınızın dışındaki mikrofonlar burada devreye girer.

İleri beslemeli ANC ve geri beslemeli ANC

Kulaklıklarda iki farklı ANC türü kullanılıyor ve Ern bana hemen hemen tüm amiral gemisi kulaklıkların bu ikisinin bir kombinasyonunu kullanacağını söyledi. Feedfoward, kulaklıkların dışındaki sesi dinleyecek ve onu iptal etmeye çalışacak, oysa ANC geribildirimi bardakların içindeki mikrofonları kullanın ve kulaklığın içi ile kulaklıkların sesi arasındaki farkı dinleyin. meli oynuyor olmak.

İleri Beslemeli ANC özellikle ilgi çekicidir çünkü gürültü önleyici kulaklıkların oluşturulmasında yapılan özel çalışmayı göstermektedir. Aslında kulaklığa giren bir ses dalgası mikrofonlardan birine girecek ve bu sesin oluşması milisaniyeler kadar sürecek. Kulağınıza ulaşmak için el sallayın (mikrofon birkaç santimetre uzakta olduğundan), bu ses dalgasını işleyerek bir ses oluşturmaya çalışacaktır. anti-dalga. Mikrofona bakan sesler için yalnızca milisaniyeler içinde iyi çalışır, ancak üstündeki ve altındaki sesler için Doğrudan mikrofona girmedikleri ve iptal edilmeden önce kulağa ulaşabildikleri için geçerli değildir. dışarı. Bu nedenle ANC'nin geri bildirimi boşlukları kapatabilir.

Geri bildirimli ANC ile, çalınması gereken şeyle gerçekte kulaklığın içinde duyulan şey arasındaki farkı ölçmek için kulaklığın iç kısmındaki mikrofonları kullanır. Dışarıdan gelen ses bu mikrofona ulaştığında, dinleyici tarafından zaten duyulmaktadır ancak uçağın uğultusu veya başka şeyler gibi sabit sesleri ortadan kaldırmak için kullanılabilir. Ancak ani seslere yardımcı olamaz; bu nedenle ileri besleme ve geri besleme kombinasyonu en iyisidir.

Bir ek not olarak, parmaklarınızı kulaklığınızın veya kulaklığınızın dışına sürttüğünüzde hiç tiz bir ses duydunuz mu? Feedforward ANC tam olarak bunun nedenidir ve üst düzey ANC'li gerçek kablosuz kulaklıklar aslında aynı kurulumdur üst düzey kulaklıklar, sadece daha küçük ölçekte.

Hepsini bir araya getirmek

İleri beslemeli ve geri beslemeli aktif gürültü engellemeyi birleştirdiğimizde, düşük frekanslı sesleri büyük bir tutarlılıkla iptal edebilen güçlü bir kombinasyon elde ederiz. Aktif gürültü önleyici kulaklıkların halka açık ortamların sesini filtrelemede harika olmasının nedeni de budur. Aktarım ve diğer sabit sesler, çünkü bunlar ANC'nin başarılı bir şekilde tahmin edebileceği ve geri bildirimde bulunabileceği öngörülebilir seslerdir. kaldırmak. Bunu, daha yüksek ses seviyelerinde iyi çalışan daha kalın kulaklık başlıklarının ses sönümleme özellikleriyle birleştirerek frekanslar ve aktif gürültü engellemenin büyük çoğunluğunu oluşturan tüm teknolojiye sahipsiniz Bugün.

Bunun hala başarısız olduğu nokta, konuşmanın filtrelenmesi ve aktif gürültü engellemenin neden sorun çıkarabileceğidir. 1kHz ila 3kHz aralığı çoğu insan konuşmasının bulunduğu yerdir ve bu, geri beslemeli ANC'nin iptal edilmesini zorlaştıracak kadar yüksek ancak ileri beslemeli ANC ile iyi çalışamayacak kadar yönlüdür. Bunları birleştirmek çok fazla karmaşıklığa neden olur (bu nedenle genellikle orta-düşük seviye kulaklıklar bu tekniklerden yalnızca birini kullanabilir, ikisini birden kullanamaz) ve ayrıca ses kalitesini de etkileyebilir.

Bu durumda Ern bana, ses kalitesi veya ANC açısından kulaklıklara veya kulaklıklara öncelik verilebileceğini, ancak her zaman ikisinin birden yapılamayacağını söyledi. ANC açıkken sesin ayarlanması gerekir, ancak dışarıdan duyulabilen frekansları kaldırıyorsanız gerçek müziğinizdeki frekansları da kaldırma riskiyle karşı karşıya kalırsınız. Gürültü engellemenin bu kadar karmaşık bir mühendislik becerisi olmasının nedeni budur, ancak en iyi ANC kulaklıklar hepsi bu konuda çok iyi iş çıkarıyor.