Kako deluje odpravljanje hrupa v slušalkah in zakaj ne reši vseh zunanjih zvokov

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Neusmiljena fizika preprečuje, da bi sistemi za odpravljanje hrupa ustvarili popolno tišino.

Leta 2020 je zaradi prehoda na delo na daljavo veliko ljudi potrebovalo slušalke za komunikacijo s kolegi na spletnih konferencah in distanciranje od članov gospodinjstva. Posebno priljubljenost so pridobili pripomočki z odpravljanjem hrupa: pomagali so se bolje osredotočiti na delo, saj so zmanjšali raven zunanjega hrupa.

Toda takšni modeli obstajajo že dolgo: gospodinjske slušalke s sistemom za odpravljanje hrupa so se prvič pojavile že leta 1989. Pred kratkim je Apple opozoril na to funkcijo z izdajo AirPods Pro in nato AirPods Max.

Mnogi pričakujejo, da bodo slušalke za odpravljanje hrupa popolnoma "izklopile" zvok iz okolja, in so razočarani, ko tega ne storijo. Če želite razumeti, zakaj tehnologija ne posnema gumba za izklop zvoka, morate razumeti, kako deluje.

Kako deluje aktivno odpravljanje hrupa

Tehnologija aktivnega odpravljanja hrupa se je iz vojske preselila na gospodinjske aparate: že sredi 20. stoletja so bili takšni sistemi uporabljeni za zmanjšanje ravni hrupa v pilotskih kabinah letal in helikopterjev. Prve slušalke z aktivnim odpravljanjem hrupa na ušesih so bile ustvarjene za helikopterje leta 1957.

Za domačo uporabo je tehnologijo prilagodil Bose - prav njegove slušalke so leta 1989 postale pionirji za odpravljanje hrupa na trgu zabavne elektronike.

Načelo delovanja je naslednje: mikrofonski sistem zazna raven hrupa okoli slušalk, nato pa se v zvočnikih reproducira signal z enako amplitudo, vendar v protifazi. Zaradi tega se valovi hrupa in protihrup medsebojno zatirajo. Seveda morajo biti slušalke, da se ustvari antifazni val, priključene na nekakšen vir napajanja, zato se tak sistem imenuje aktiven.

Izvajanje v praksi ni tako enostavno, kot se zdi. Gre za samo naravo zvoka. Ustvarjanje signala v protifazi je težka naloga: dokončati jo je treba hitro in natančno. Hitro, ker se hrup lahko spremeni, na primer v kavarni, bodisi skodelice trkajo po krožnikih, ali pa nekomu čestitajo za rojstni dan, torej muhasto zvočno ozadje in temu se morate prilagoditi. Točno tako, ker lahko odstopanje med fazo in antifazo povzroči neprijetno popačenje.

Zato je aktivno odpravljanje hrupa najboljše pri soočanju z monotonimi nizkofrekvenčnimi zvoki, kot je brnenje letalskih motorjev ali prezračevanje. Imajo bolj ali manj konstantno amplitudo, valovna dolžina pri nizkih frekvencah pa je precej velika in odpušča nekaj signalnega odstopanja v fazi in antifazi. V primeru kavarne osnovo hrupa ustvarjajo srednje- in visokofrekvenčni zvoki, pri katerih je valovna dolžina veliko krajša, amplituda pa se močneje spreminja – imajo višje zahteve za protifazni signal.

Sodobni aktivni sistemi za odpravljanje hrupa še nimajo dovolj računalniške moči, da bi utišali pogovore neznancev in nenadno ropotanje. Toda dobro obvladajo monotoni hrup v ozadju.

Kako deluje pasivno odpravljanje hrupa

Poleg aktivnega odpravljanja hrupa obstaja tudi pasivno odpravljanje hrupa. Za to lahko rečemo, da je zvočna izolacija: natakneš slušalke - in vse okoli postane pridušeno. Ne potrebuje električne energije in je odvisen le od tega, kako tesno se naprava prilega ušesom in glavi. Če je kakšna vrzel, se sliši hrup.

Zato je v ušesnih slušalkah priloženih več parov slušalk, različnih velikosti: ušesa so pri vseh različna in včasih ni lahko najti popolnih ušesnih blazinic. Če ne sedijo zelo trdno, pripomoček ne bo zagotovil ustrezne ravni zvočne izolacije.

Toda popolnoma usklajene šobe učinkovito dušijo prav hrup, s katerim se aktivno odpravljanje hrupa ne more spopasti: srednje in visoke frekvence, ostri, nenadni zvoki. Ker se to vezje ne zanaša na hitrost elektronike, ampak preprosto duši vse okoli, čeprav ne do popolne tišine.

Pasivno odpravljanje hrupa ima tudi pomembno vlogo pri slušalkah polne velikosti z velikimi skodelicami. Tesneje ko so ušesne blazinice pritisnjene na glavo, manj hrupa boste slišali in manj ljudi, ki so v bližini, bodo vedeli za vašo glasbo. Če pa lahko zamenjate neprimerne nastavke za slušalke za ušesa, potem s tistimi v polni velikosti, ki se ne prilegajo dobro na glavo, ne morete storiti ničesar.

In vseeno popolne tišine s takšnim pripomočkom ni mogoče doseči. Razlog je spet v naravi zvoka in v materialih. Zvok se širi povsod, kjer je medij. Fizične ovire ga lahko preprečijo, zato si lahko preprosto z rokami zakrijete ušesa in zadušite svet okoli sebe.

Za popolno zvočno izolacijo pa je treba uporabiti posebne materiale, ki absorbirajo zvok.

Se spomnite velikih gradbenih slušalk, ki jih nosite za zaščito pred ostrimi zvoki, kot je udarno kladivo? V njih ni elektronskega polnjenja - preprosto pokrijejo ušesa, ustvarijo fizično oviro za hrup in sprostijo vaše roke. Hkrati še vedno ne dajejo popolne tišine: udarno kladivo je slišno, čeprav dolgočasno.

Za maksimalno zvočno izolacijo teh slušalk morate dodati več vpojnega materiala, zaradi česar bodo občutno težje in bolj obsežne. Zdaj si predstavljajte, da boste morali na že pridobivajoče slušalke priključiti vso potrebno elektroniko. Model bo postal zelo težak.

Proizvajalci seveda izboljšujejo tako materiale, iz katerih so izdelane slušalke, kot njihovo elektronsko polnilo, a so še daleč od ustvarjanja idealne tišine. Zdaj poskušajo najti ravnovesje med udobjem uporabe in učinkovitostjo ponujenih funkcij.

Kaj vpliva na kakovost zmanjševanja hrupa

Na trgu je veliko podjetij, ki ponujajo slušalke z aktivnim odpravljanjem hrupa, a kako veš, kdo ima najboljše?

Lahko si ogledate značilnosti. Na primer, več mikrofonov deluje v sistemu za zmanjševanje hrupa, natančneje se bo odčitala raven hrupa v okolju in bolj pravilno bo zgrajen protifazni signal. Zmogljivejši in sodobnejši kot je procesor, hitreje se bo sistem odzval na spremembe hrupa okoli. V teoriji.

Nekatera podjetja celo ponujajo algoritme za zmanjšanje hrupa po meri, kot so Sony, Bose, Samsung, Apple. Slušalke, opremljene s takšnimi sistemi, imajo poleg mikrofonov, ki poslušajo hrup zunaj naprave, tudi mikrofone, ki hrup pobirajo v notranjosti.

Med kalibracijo slušalke reproducirajo testne signale, isti notranji mikrofoni pa berejo odziv. Na podlagi rezultatov kalibracije algoritem za zmanjšanje hrupa popravi svoje delo: zdaj je prilagojen geometriji določenih ušes in glave.

Pasivna zvočna izolacija vpliva tudi na delovanje aktivnega sistema za zmanjševanje hrupa. Če so slušalke ohlapne in prehajajo skozi hrup, protifazni signal ne bo deloval tako učinkovito. Večina aktivnih slušalk za odpravljanje hrupa polne velikosti ima velike, mehke ušesne blazinice, ki objemajo obline vaše glave za maksimalno zvočno izolacijo.

Kako ne nasedati zvijačem tržnikov

Težava s slušalkami za odpravljanje hrupa je v tem, da podjetja lažejo: v reklamah, ko je vklopljeno odpravljanje hrupa, zabavo zamenja zvonka tišina, mesto udarjajočih vlakovnih koles zavzamejo spokojni alpski travniki, otrok pa kriči v naslednji sedež se raztopi v meglici.

Toda zaradi fizike samega procesa zmanjševanja hrupa je tak učinek nerealno doseči. Mimogrede, sprva je podjetje Bose svoje slušalke pošteno imenovalo Noise-Reducing - "zmanjšanje hrupa", nato pa je, tako kot drugi, prešlo na izraz Noise-Canceling - "odpravljanje hrupa".

Posledično se uporabniki, v upanju na tišino, spustijo v takšne slušalke v podzemni železnici, vklopijo odpravljanje hrupa … Zavijanje vetra v predoru izgine, a študenti, ki govorijo o prehodu seje s tesnobo Stanislavskega, ne. In sliši se, kako je nekdo v bližini kašljal. Dolgo, a še vedno slišno.

Kje so moja obljubljena tišina, travniki in alpska svežina? V sanjah. Ker tehnologija še ni dosegla te ravni.

Hkrati se v trženjskih materialih razvijalci zelo radi hvalijo z dejstvom, da njihov sistem zagotavlja zmanjšanje hrupa, na primer do -15 dB. Prva stvar, na katero smo pozorni, je beseda "prej". Drugi je, da ni določeno, v kakšnih pogojih je mogoče doseči teh −15 dB. To pomeni, da obstaja nekaj številk, a kako jih primerjati z realnostjo, ni zelo jasno.

Drug trik je zamenjava pojmov. Zgodi se, da je v opisu slušalk odpravljanje hrupa sistem, ki duši hrup med prenosom glasu med klici. Se pravi, da vas sogovornik bolj jasno sliši. Vendar ne vpliva na zatiranje zunanjega hrupa pri poslušanju glasbe.

Kaj je bistvo

Tehnologija odpravljanja hrupa v obliki, v kateri jo predstavljajo oglaševalski oddelki proizvajalcev slušalk, ne obstaja. Poleg tega je njegov učinek individualen in je odvisen od fizičnih parametrov posameznega poslušalca. Za nekatere slušalke polne velikosti zagotavljajo ustrezno pasivno zvočno izolacijo, tako da aktivno odpravljanje hrupa deluje dobro. In pri drugi osebi, na primer, zaradi drugačne strukture ličnic slušalke ne bodo tako tesno prilegale in algoritem bo neučinkovit. Torej je treba vse poskusiti.

Modeli z aktivnim odpravljanjem hrupa so primerni za tiste, ki veliko potujejo v prometu: na avtobusih, vlakih in letalih. Glavna značilnost takšnih slušalk je zmožnost dušenja monotonega nizkofrekvenčnega brenčanja in prav on je tisti, ki najpogosteje spremlja na potovanjih. Razlikujejo se po visokokakovostnem aktivnem odpravljanju hrupa, na primer:

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

Tisti, ki poskušajo pobegniti iz hrupnih pisarn in gospodinjstev, naj bodo še posebej pozorni na prileganje slušalk in poiščejo modele, ki se čim bolj prilegajo glavi ali ušesnemu kanalu. Te slušalke zmanjšajo raven vsega hrupa okoli, vključno z glasovi. Vendar jih ne morete izbrati po nasvetu: poskusiti jih morate.

Če naletite na model, ki se tesno prilega in je opremljen z aktivnim odpravljanjem hrupa, se lahko veselite: dobite najboljše iz obeh svetov. Vendar še vedno ne morete doseči popolne tišine.