Πώς λειτουργεί η ακύρωση θορύβου στα ακουστικά και γιατί δεν εξοικονομεί από όλους τους εξωτερικούς ήχους

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Η αδίστακτη φυσική εμποδίζει τα συστήματα ακύρωσης θορύβου να δημιουργήσουν τέλεια σιωπή.

Το 2020, λόγω της μετάβασης στην τηλεργασία, πολλοί άνθρωποι χρειάζονταν ακουστικά για να επικοινωνούν με συναδέλφους σε διαδικτυακά συνέδρια και να αποστασιοποιούνται από τα μέλη του νοικοκυριού. Τα gadget με ακύρωση θορύβου έχουν αποκτήσει ιδιαίτερη δημοτικότητα: βοήθησαν στην καλύτερη εστίαση στην εργασία λόγω του γεγονότος ότι μείωσαν το επίπεδο του εξωτερικού θορύβου.

Αλλά υπάρχουν τέτοια μοντέλα εδώ και πολύ καιρό: οικιακά ακουστικά με σύστημα ακύρωσης θορύβου κυκλοφόρησαν για πρώτη φορά ήδη από το 1989. Πιο πρόσφατα, η Apple έχει επιστήσει την προσοχή σε αυτό το χαρακτηριστικό με την κυκλοφορία του AirPods Pro και στη συνέχεια του AirPods Max.

Πολλοί αναμένουν ότι τα ακουστικά ακύρωσης θορύβου θα «απενεργοποιούν» εντελώς τον ήχο περιβάλλοντος και απογοητεύονται όταν δεν το κάνουν. Για να καταλάβετε γιατί η τεχνολογία δεν μιμείται το κουμπί Σίγαση, πρέπει να καταλάβετε πώς λειτουργεί.

Πώς λειτουργεί η ενεργή ακύρωση θορύβου

Η τεχνολογία ενεργού ακύρωσης θορύβου μετανάστευσε στις οικιακές συσκευές από τον στρατό: ήδη από τα μέσα του 20ου αιώνα, τέτοια συστήματα χρησιμοποιήθηκαν για τη μείωση του επιπέδου θορύβου στα πιλοτήρια των αεροσκαφών και των ελικοπτέρων. Τα πρώτα on-ear ενεργά ακουστικά ακύρωσης θορύβου δημιουργήθηκαν για ελικόπτερα το 1957.

Για οικιακή χρήση, η τεχνολογία προσαρμόστηκε από τη Bose - ήταν τα ακουστικά της που έγιναν οι πρωτοπόροι στην ακύρωση θορύβου στην αγορά ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης το 1989.

Η αρχή λειτουργίας είναι η εξής: το σύστημα μικροφώνου ανιχνεύει το επίπεδο θορύβου γύρω από τα ακουστικά και στη συνέχεια ένα σήμα με το ίδιο πλάτος, αλλά σε αντιφάση, αναπαράγεται στα ηχεία. Ως αποτέλεσμα, τα κύματα του θορύβου και του αντιθορύβου καταστέλλουν αμοιβαία το ένα το άλλο. Φυσικά, για να δημιουργηθεί ένα αντιφασικό κύμα, τα ακουστικά πρέπει να είναι συνδεδεμένα σε κάποιο είδος πηγής ρεύματος, γι' αυτό και ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται ενεργό.

Η εφαρμογή του στην πράξη δεν είναι τόσο εύκολη όσο φαίνεται. Όλα έχουν να κάνουν με την ίδια τη φύση του ήχου. Η παραγωγή ενός σήματος σε αντιφάση είναι μια δύσκολη εργασία: πρέπει να ολοκληρωθεί γρήγορα και με ακρίβεια. Γρήγορα, γιατί ο θόρυβος μπορεί να αλλάξει, για παράδειγμα, σε ένα καφέ, είτε τα φλιτζάνια χτυπούν πιατάκια, είτε κάποιος συγχαίρεται για τα γενέθλιά του, δηλαδή ένα ασταθές υπόβαθρο ήχου και πρέπει να προσαρμοστείτε σε αυτό. Ακριβώς, επειδή η απόκλιση μεταξύ φάσης και αντιφάσης μπορεί να οδηγήσει σε δυσάρεστη παραμόρφωση.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το Active Noise Cancellation είναι καλύτερο για την αντιμετώπιση μονότονων ήχων χαμηλής συχνότητας όπως το βουητό των κινητήρων αεροσκαφών ή ο εξαερισμός. Έχουν λίγο πολύ σταθερό πλάτος και το μήκος κύματος στις χαμηλές συχνότητες είναι αρκετά μεγάλο και συγχωρεί κάποια διαφορά σήματος σε φάση και αντιφάση. Στην περίπτωση ενός καφέ, η βάση του θορύβου δημιουργείται από ήχους μεσαίας και υψηλής συχνότητας, για τους οποίους το μήκος κύματος είναι πολύ μικρότερο και το πλάτος αλλάζει πιο έντονα - έχουν υψηλότερες απαιτήσεις για σήμα αντιφασικού.

Τα σύγχρονα συστήματα ενεργητικής ακύρωσης θορύβου δεν έχουν ακόμη αρκετή υπολογιστική ισχύ για να αποσιωπήσουν τις συνομιλίες αγνώστων και το ξαφνικό βουητό. Αλλά χειρίζονται καλά τον μονότονο θόρυβο του περιβάλλοντος.

Πώς λειτουργεί η παθητική ακύρωση θορύβου

Εκτός από την ενεργητική ακύρωση θορύβου, υπάρχει και η παθητική ακύρωση θορύβου. Αυτό μπορεί να ειπωθεί ότι είναι ηχομόνωση: βάζεις ακουστικά - και όλα τριγύρω φιμώνονται. Δεν απαιτεί ηλεκτρική ενέργεια και εξαρτάται μόνο από το πόσο σφιχτά εφαρμόζει η συσκευή στα αυτιά και το κεφάλι. Εάν υπάρχει κενό, ο θόρυβος θα ακουστεί.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ακουστικά για το αυτί συνοδεύονται από πολλά ζεύγη ακουστικών, διαφορετικού μεγέθους: τα αυτιά του καθενός είναι διαφορετικά και μερικές φορές δεν είναι εύκολο να βρείτε τα τέλεια μαξιλαράκια αυτιών. Εάν δεν κάθονται πολύ σταθερά, το gadget δεν θα παρέχει το κατάλληλο επίπεδο ηχομόνωσης.

Αλλά τα τέλεια ταιριαστά ακροφύσια μειώνουν αποτελεσματικά ακριβώς τον ίδιο θόρυβο που δεν μπορεί να αντιμετωπίσει η ενεργή ακύρωση θορύβου: μεσαίες και υψηλές συχνότητες, κοφτεροί, ξαφνικοί ήχοι. Επειδή αυτό το κύκλωμα δεν βασίζεται στην ταχύτητα των ηλεκτρονικών, αλλά απλώς σβήνει τα πάντα γύρω, αν και όχι σε πλήρη σιωπή.

Η παθητική ακύρωση θορύβου παίζει επίσης σημαντικό ρόλο σε ακουστικά πλήρους μεγέθους με μεγάλα κύπελλα. Όσο πιο σφιχτά πιέζονται τα μαξιλαράκια αυτιών στο κεφάλι σας, τόσο λιγότερος θόρυβος ακούτε και τόσο λιγότερα άτομα που βρίσκονται κοντά θα γνωρίζουν για τη μουσική σας. Αλλά αν μπορείτε να αλλάξετε ακατάλληλα εξαρτήματα για ακουστικά στο αυτί, τότε δεν μπορείτε να κάνετε τίποτα με αυτά πλήρους μεγέθους που δεν ταιριάζουν καλά στο κεφάλι.

Και παρόλα αυτά, η τέλεια σιωπή με ένα τέτοιο gadget δεν μπορεί να επιτευχθεί. Ο λόγος βρίσκεται και πάλι στη φύση του ήχου και στα υλικά. Ο ήχος διαδίδεται όπου υπάρχει μέσο. Τα φυσικά εμπόδια μπορούν να τον εμποδίσουν, έτσι μπορείτε απλά να καλύψετε τα αυτιά σας με τα χέρια σας και να πνίξετε τον κόσμο γύρω.

Ωστόσο, για να επιτευχθεί πλήρης ηχομόνωση, πρέπει να χρησιμοποιηθούν ειδικά ηχοαπορροφητικά υλικά.

Θυμάστε τα ακουστικά μεγάλης κατασκευής που φοριούνται για να προστατεύονται από σκληρούς ήχους σαν γρύλος; Δεν υπάρχει ηλεκτρονικό γέμισμα - απλώς καλύπτουν τα αυτιά, δημιουργώντας ένα φυσικό εμπόδιο για το θόρυβο και ελευθερώνοντας τα χέρια σας. Ταυτόχρονα, εξακολουθούν να μην δίνουν πλήρη σιωπή: το jackhammer ακούγεται, αν και θαμπό.

Για να έχετε τη μέγιστη ηχομόνωση σε αυτά τα ακουστικά, πρέπει να προσθέσετε περισσότερο απορροφητικό υλικό, το οποίο θα τα κάνει αισθητά πιο βαριά και πιο ογκώδη. Τώρα φανταστείτε ότι θα πρέπει να συνδέσετε όλα τα απαραίτητα ηλεκτρονικά στα ακουστικά που ήδη παίρνουν βάρος. Το μοντέλο θα γίνει πολύ βαρύ.

Φυσικά, οι κατασκευαστές βελτιώνουν τόσο τα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται τα ακουστικά όσο και το ηλεκτρονικό τους γέμισμα, αλλά απέχουν ακόμα πολύ από το να δημιουργήσουν ιδανική σιωπή. Τώρα προσπαθούν να βρουν μια ισορροπία μεταξύ της άνεσης χρήσης και της αποτελεσματικότητας των προσφερόμενων λειτουργιών.

Τι επηρεάζει την ποιότητα της μείωσης του θορύβου

Υπάρχουν πολλές εταιρείες στην αγορά που προσφέρουν ακουστικά ενεργού ακύρωσης θορύβου, αλλά πώς ξέρετε ποιος έχει τα καλύτερα;

Μπορείτε να ρίξετε μια ματιά στα χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, όσο περισσότερα μικρόφωνα λειτουργούν στο σύστημα μείωσης θορύβου, τόσο ακριβέστερα θα διαβάζεται η στάθμη του βόμβου του περιβάλλοντος και τόσο πιο σωστά θα κατασκευαστεί το σήμα κατά της φάσης. Όσο πιο ισχυρός και σύγχρονος είναι ο επεξεργαστής, τόσο πιο γρήγορα το σύστημα θα ανταποκρίνεται στις αλλαγές του θορύβου γύρω. Θεωρητικά.

Ορισμένες εταιρείες προσφέρουν ακόμη και προσαρμοσμένους αλγόριθμους μείωσης θορύβου, όπως η Sony, η Bose, η Samsung, η Apple. Ακουστικά εξοπλισμένα με τέτοια συστήματα, εκτός από μικρόφωνα που ακούν τον θόρυβο έξω από τη συσκευή, διαθέτουν και μικρόφωνα που συλλαμβάνουν τον θόρυβο στο εσωτερικό.

Κατά τη βαθμονόμηση, τα ακουστικά αναπαράγουν δοκιμαστικά σήματα και τα ίδια εσωτερικά μικρόφωνα διαβάζουν την απόκριση. Με βάση τα αποτελέσματα βαθμονόμησης, ο αλγόριθμος μείωσης θορύβου διορθώνει τη δουλειά του: τώρα προσαρμόζεται στη γεωμετρία συγκεκριμένων αυτιών και κεφαλιού.

Η παθητική ηχομόνωση επηρεάζει επίσης τη λειτουργία του ενεργητικού συστήματος μείωσης θορύβου. Εάν τα ακουστικά είναι χαλαρά και περνούν από θόρυβο, το σήμα αντιφάσης δεν θα λειτουργήσει τόσο αποτελεσματικά. Τα περισσότερα ενεργά ακουστικά ακύρωσης θορύβου πλήρους μεγέθους διαθέτουν μεγάλα, μαλακά μαξιλάρια αυτιών που αγκαλιάζουν τις καμπύλες του κεφαλιού σας για μέγιστη ηχομόνωση.

Πώς να μην πέσει στα κόλπα των μάρκετερ

Το πρόβλημα με τα ακουστικά ακύρωσης θορύβου είναι ότι οι εταιρείες λένε ψέματα: στις διαφημίσεις, όταν ενεργοποιείται η ακύρωση θορύβου, το πάρτι αντικαθίσταται από μια σιωπή κουδουνίσματος, τη θέση των τροχών που χτυπούν το τρένο καταλαμβάνουν γαλήνια αλπικά λιβάδια και το μωρό ουρλιάζει το επόμενο κάθισμα διαλύεται στην ομίχλη.

Αλλά λόγω της φυσικής της ίδιας της διαδικασίας μείωσης θορύβου, δεν είναι ρεαλιστικό να επιτευχθεί ένα τέτοιο αποτέλεσμα. Αρχικά, παρεμπιπτόντως, η εταιρεία Bose ονόμασε ειλικρινά τα ακουστικά της Noise-Reducing - "noise-reducing", αλλά στη συνέχεια, όπως και άλλοι, άλλαξε τον όρο Noise-Canceling - "noise canceling".

Ως αποτέλεσμα, οι χρήστες, ελπίζοντας στη σιωπή, κατεβαίνουν με τέτοια ακουστικά στο μετρό, ενεργοποιούν την ακύρωση θορύβου… Το ουρλιαχτό του ανέμου στο τούνελ εξαφανίζεται, αλλά οι μαθητές που μιλούν για πέρασμα της συνεδρίας με την αγωνία του Στανισλάφσκι δεν το κάνουν. Και ακούγεται ο τρόπος που έβηξε κάποιος εκεί κοντά. Θαμπό, αλλά ακόμα ακούγεται.

Πού είναι η υποσχεμένη σιωπή μου, τα λιβάδια και η αλπική φρεσκάδα; Στα όνειρα. Γιατί η τεχνολογία δεν έχει φτάσει ακόμα σε αυτό το επίπεδο.

Ταυτόχρονα, στο υλικό μάρκετινγκ, οι προγραμματιστές λατρεύουν να καυχιούνται για το γεγονός ότι το σύστημά τους παρέχει μείωση θορύβου, για παράδειγμα, έως -15 dB. Το πρώτο πράγμα που προσέχουμε είναι η λέξη «πριν». Το δεύτερο είναι ότι δεν διευκρινίζεται υπό ποιες συνθήκες μπορούν να επιτευχθούν αυτά τα -15 dB. Δηλαδή, υπάρχουν ορισμένα στοιχεία, αλλά πώς να τα συγκρίνουμε με την πραγματικότητα δεν είναι πολύ σαφές.

Ένα άλλο κόλπο είναι η αντικατάσταση των εννοιών. Συμβαίνει ότι στην περιγραφή των ακουστικών, η ακύρωση θορύβου είναι ένα σύστημα που μειώνει τον θόρυβο κατά τη μετάδοση φωνής κατά τη διάρκεια των κλήσεων. Δηλαδή ο συνομιλητής σου σε ακούει πιο καθαρά. Αλλά δεν επηρεάζει την καταστολή του εξωτερικού θορύβου κατά την ακρόαση μουσικής.

Ποια είναι η ουσία

Τεχνολογία ακύρωσης θορύβου με τη μορφή που παρουσιάζεται από τα διαφημιστικά τμήματα των κατασκευαστών ακουστικών δεν υπάρχει. Επιπλέον, η επίδρασή του είναι ατομική και εξαρτάται από τις φυσικές παραμέτρους ενός συγκεκριμένου ακροατή. Για ορισμένους, τα ακουστικά πλήρους μεγέθους παρέχουν επαρκή παθητική ηχομόνωση, έτσι ώστε η ενεργή ακύρωση θορύβου να λειτουργεί καλά. Και σε ένα άλλο άτομο, για παράδειγμα, λόγω διαφορετικής δομής των ζυγωματικών, τα ακουστικά δεν θα ταιριάζουν τόσο σφιχτά και ο αλγόριθμος θα είναι αναποτελεσματικός. Άρα όλα πρέπει να δοκιμαστούν.

Τα μοντέλα με ενεργή ακύρωση θορύβου είναι κατάλληλα για όσους ταξιδεύουν πολύ στις μεταφορές: σε λεωφορεία, τρένα και αεροπλάνα. Το κύριο χαρακτηριστικό τέτοιων ακουστικών είναι η ικανότητα να σβήνουν το μονότονο βουητό χαμηλής συχνότητας και είναι αυτός που συνοδεύει συχνότερα σε ταξίδια. Διαφέρουν ως προς την ενεργή ακύρωση θορύβου υψηλής ποιότητας, για παράδειγμα:

• Sony WH - 1000XM4,
• Soundcore Liberty Air 2 Pro,
• Sennheiser Momentum True Wireless 2,
• Marshall Monitor II ANC,
• Samsung Galaxy Buds Pro.

Όσοι προσπαθούν να ξεφύγουν από θορυβώδη γραφεία και νοικοκυριά θα πρέπει να δώσουν ιδιαίτερη προσοχή στην εφαρμογή των ακουστικών και να αναζητήσουν μοντέλα που να ταιριάζουν όσο το δυνατόν πιο κοντά στο κεφάλι ή στον ακουστικό πόρο. Αυτά τα ακουστικά μειώνουν το επίπεδο όλου του θορύβου γύρω, συμπεριλαμβανομένων των φωνών. Αλλά δεν μπορείτε να τα επιλέξετε σύμφωνα με τις συμβουλές: πρέπει να τα δοκιμάσετε.

Αν συναντήσετε ένα μοντέλο που ταιριάζει άνετα και άνετα και διαθέτει Active Noise Cancellation, μπορείτε να χαρείτε: θα έχετε το καλύτερο και των δύο κόσμων. Αλλά και πάλι δεν μπορείς να πετύχεις τέλεια σιωπή.