Будь то наушники или беруши, их уникальные физические характеристики (покрытие уха или прямое проникновение в слуховой проход) естественным образом обеспечивают эффект «шумоподавления» (изоляции внешнего шума). Однако в скоростных поездах, самолетах и других видах транспорта, а также на шумных улицах шум все равно может «проникать» в ухо, тем самым ухудшая впечатления от прослушивания. Появившаяся на свет технология активного шумоподавления (ANC, Active Noise Control или Active Noise Cancellation) позволяет эффективно ослабить шум (особенно низкочастотный), проникающий в ухо, но как она это делает?
История возникновения ANC
Активное шумоподавление не является «новой» технологией, но популярной она стала только в последние годы. Так называемое «активное» в технологии активного шумоподавления - это достижение «шумоподавления» с помощью активных компонентов, к которым, естественно, относятся микрофоны, ADC、DSP、DAC и другие современные электронные компоненты. Поэтому можно подумать, что это очень «новая» технология. На самом деле первый патент на активное шумоподавление был подан в 1936 году и принадлежал немецкому физику Паулю Люгу, который стал родоначальником концепции активного шумоподавления, основной принцип которой заключается в использовании характеристик акустической фазы для снижения уровня шума.
Патент Пола Луэга, номер патента US2043416A
В 1953 году доктор Фогель получил патент на шумоподавление для вертолетов и разработал одну из первых гарнитур с шумоподавлением, которая использовалась пилотами, чтобы обеспечить эффективную связь. В то же время Уиллард Микер, руководитель проекта в AFRL (Исследовательская лаборатория ВВС), решил использовать ушные вкладыши в качестве защиты слуха, создав первую модель активного шумоподавления с эффективным частотным диапазоном 50-500 Гц и максимальным затуханием (способностью подавлять шум) 20 дБ. 1978 год, доктор Амар Г. Боуз, путешествующий человек, был потревожен шумом авиационного двигателя. Впоследствии он начал исследования в области шумоподавления. Однако только в 1989 году компания Bose выпустила первые активные наушники с шумоподавлением для пилотов коммерческих рейсов, после чего были разработаны соответствующие продукты для экипажей боевых машин армии США.
Доктор Амар Г. Бозе
Методы активного шумоподавления делятся на аналоговые и цифровые. Первые имеют нулевую задержку, но они были сняты с производства из-за большого количества компонентов, высоких требований к точности, плохой согласованности и однократного метода настройки.
Положительная фаза, обратная фаза и взаимное подавление. Принципы технологии активного шумоподавления (ANC)
За последнее десятилетие индустрия наушников претерпела значительные изменения. Популярность смартфонов изменила способы доступа людей к музыке (например, появление музыкальных приложений) и условия, в которых они слушают музыку, особенно на открытом воздухе и в дороге, создав огромный спрос на беспроводные наушники. Чтобы слушать музыку в шумной обстановке (это не имеет никакого отношения к качеству звука, тембру), есть два пути: увеличить громкость, чтобы противостоять внешним помехам. Но этот метода может сказаться на здоровье ушей. Второй метод- использовать ANC. Технология активного шумоподавления для снижения окружающего шума не только не требует увеличения громкости, но и позволяет пользователям сосредоточиться на восприятии звука.
Взаимная поглощение звуковых волн с положительной и отрицательной фазой
Возьмем, к примеру, шум, производимый двигателем самолета. Обычно это звуковая волна постоянной амплитуды, то есть высота пиков и глубина волны в основном непрерывны. Если синхронно генерировать звуковую волну с той же амплитудой и противоположной фазой, так называемую «инвертированную звуковую волну», то при наложении двух звуковых волн они отменят друг друга и достигнут цели «снижения шума».
Звуковые волны одинаковой амплитуды и противоположной фазы заглушаются.
Аудиофилы это поймут. Длительное и громкое воспроизведение музыки ускоряет старение электронных компонентов и акустической системы (подобно тому, как это происходит в первые годы эксплуатации автомобиля).Простое решение - две колонки поставить лицом друг к другу, воспроизвести монофонический сигнал и подключить одну из них в обратном направлении, то есть тот же сигнал, одну в положительной фазе, другую в отрицательной, добиться заглушения звука, так что утечка громкости будет очень мала (теоретически, совершенно неслышна). Когда вы сидите в самолете или на высокоскоростной железной дороге, микрофон активной гарнитуры шумоподавления будет улавливать шум, создаваемый двигателем или трением рельсов (конечно, включая другие шумы), теоретически, он обнаруживает диапазон частот от 100 до 1000 Гц, но также до 3000 Гц (т.е. происходит сбор шума); собранная звуковая волна передается в схему управления для обработки (ADC-DSP операции-DAC, т.е. происходит анализ шума); через собранная звуковая волна обрабатывается схемой управления (операция ADC-DSP-DAC, т.е. происходит анализ шума); через громкоговоритель излучается инвертированная звуковая волна с противоположной фазой и одинаковой амплитудой (т.е. генерация инвертированной звуковой волны), которая в конечном итоге накладывается на исходную звуковую волну для достижения смещения и реализации цели шумоподавления.
Предварительная обратная связь, обратная связь и гибридное шумоподавление
Активное шумоподавление в наушниках делится на FeedForward ANC (шумоподавление с обратной связью спереди), Feedback ANC (шумоподавление с обратной связью сзади) и Hybrid ANC (гибридное шумоподавление). FeedForward ANC оснащен микрофоном, который расположен на внешней стороне наушников и в основном собирает внешний шум окружающей среды, что очень подходит для среднечастотного шумоподавления, например, изоляции некоторых специфических звуков.
Обратная связь ANC оснащена микрофоном, который находится внутри чашек наушников или в ушных каналах, и улавливаемый им шум фактически более точно отражает шум, который слышит пользователь, поэтому его можно рассматривать как своего рода самокорректирующийся механизм, который в основном используется для изоляции гула и свиста ветра от самолетов, поездов и т. д. (предпочтение отдается низким частотам).
Принципа работы FeedForward ANC
Hybrid ANC объединяет первые два типа шумоподавления, объединяя лучшее из двух типов, получается баланс среднечастотного и низкочастотного шумоподавления. В результате пользователи получают лучшие характеристики шумоподавления. Что касается недостатков, то они заключаются в более высокой стоимости, поскольку требуется большее количество микрофонов и более мощный чип DSP-обработки. Хорошо, что все больше производителей, таких как Cirrus Logic, Qualcomm, Bose, Harman и Apple, могут предложить высоко интегрированные решения.
В нашей линейки вы также найдете Hybrid ANC наушники GoGadget CityBuds Pro (модель HC010)
Hybrid ANC
Выбор режима и адаптивный ANC для активного шумоподавления
Поняв принцип шумоподавления, давайте разберем его подробнее. Независимо от того, какая технология шумоподавления выбрана для гарнитуры, у пользователя есть возможность включить или выключить эту функцию. Однако объективная среда постоянно меняется, а значит, меняется и потребность пользователя в степени шумоподавления!
Выбор режима для активного шумоподавления
Простой подход заключается в том, чтобы предоставить пользователям возможность выбора, разделив уровень шумоподавления. Например, беспроводные наушники с шумоподавлением 700 (700 Wireless Noise Cancelling Headphones) от Bose имеют 11 уровней от 0 до 10, из которых пользователь может выбирать. К сожалению, с точки зрения сегодняшнего дня, это не самый «умный» ход - ведь пользователь не профессионал, не понимает и не хочет знать, что представляет собой каждый уровень! Поэтому предпочтительнее использовать более наглядную или понятную маркировку. Возьмем для примера Huawei FreeBuds Pro 3: у них есть 4 группы на выбор - «Smart Dynamic», «Light», «Balanced» и «Deep». Последние три группы соответствуют тихой обстановке (например, в офисе), шумной обстановке и очень шумной обстановке. Вы можете сразу проанализировать соответствующую интенсивность шума.
Позвольте адаптивному ANC позаботиться об этом!
Можно ли сделать так, чтобы система шумоподавления гарнитуры определяла окружающий звук и автоматически выбирала подходящий алгоритм шумоподавления? Это называется «адаптивным шумоподавлением». У разных брендов будут разные названия, например, у B&O - «технология адаптивного активного шумоподавления (ANC)», у Beats - «Pure ANC», у AirPods - «Adaptive Noise Control». Адаптивный шумоподавитель (ANC) от Beats, адаптивный шумоподавитель (ANC) от AirPods и Smart Dynamics от Huawei. Теперь снова возникает вопрос! Есть ли конфликт между Adaptive ANC и вышеупомянутыми режимами активного шумоподавления? Мы не можем сказать наверняка. Следует также отметить, что адаптивный ANC также работает в сочетании с другими конфигурациями.
Режим прозрачности
Режим прозрачности не просто отключает шумоподавление, он также известен как «режим улучшения окружающего звука», цель которого - мгновенное восприятие окружающей обстановки без снятия наушников, что обеспечивает безопасность пользователя при использовании приложений вне помещений (например, чтобы вовремя услышать сирены автомобилей и т. д.). Этот режим у каждого производителя имеет свое название.
Краткие итого
Разница между активным и пассивным шумоподавлением
Как уже упоминалось во введении, закрытие ушей или углубление в слуховой проход - это естественное шумоподавление, просто этот физический подход к шумоизоляции известен как пассивное шумоподавление. Пассивное шумоподавление в основном используется для подавления высокочастотных шумов и поэтому является дополнением к активному шумоподавлению. Пассивное шумоподавление зависит от конструкции (закрытая/открытая), материала амбушюра на наушниках, размера наушников, силы фиксации оголовья и так далее.
Ухудшает ли технология активного шумоподавления качество звука?
К сожалению, да. Когда активное шумоподавление включено, общее качество звука действительно ухудшается, даже в лучших моделях, представленных сегодня на рынке. Независимо от эффективности шумоподавления, качество звука будет ухудшено. Если вас это беспокоит, лучше выбрать наушники с хорошей пассивной шумоизоляцией. Либо вы можете отключить функцию ANC
Подавляют ли активные наушники с шумоподавлением все шумы?
Шумоподавление работает стабильно, если шум низкочастотный и непрерывный. Внезапные шумы, такие как гудки или крики людей, все равно будут слышны - ведь самая лучшая технология ANC не может создавать инвертированные звуковые волны в режиме реального времени. Можно утверждать, что они наиболее эффективны при борьбе с шумами, возникающими в условиях дорожного движения.
Разница между ANC и ENC
ENC (Environmental Noise Cancellation) - это технология, ориентированная на подавление шума при разговоре, которая подавляет до 90 % инвертированного окружающего шума и используется в основном в сценариях голосового общения, таких как телефонные звонки, а также в играх. Она используется в основном в сценариях голосовой связи, таких как телефонные звонки, и в сценариях взаимодействия с игроками. Это совсем другое применение, чем ANC.
Вредны ли наушники с активным шумоподавлением для моих ушей?
Активное шумоподавление не только не вредно для ушей, но и полезно, поскольку позволяет слушать музыку на более низкой громкости, отфильтровывая шумы. Для людей, страдающих тиннитусом, наушники с шумоподавлением могут помочь справиться с симптомами. Мы не исключаем, что у некоторых людей в результате использования наушников может возникнуть головокружение или головная боль, что можно улучшить, если снизить интенсивность ANC.
На что следует обратить внимание при использовании наушников с активным шумоподавлением на улице?
Для многих людей ношение наушников на улице стало частью жизни, но это может помешать распознать потенциальную опасность. Рекомендуем рассмотреть наши наушники, которые на закрывают ушной проход для прогулок на улице и спорта.
