enc наушники что такое
Нетронутая тишина: несколько слов о наушниках с активным шумоподавлением
Мне не раз приходилось видеть людей, которые пытаются избавиться от постороннего шума путём увеличения громкости наушников. Известно, что такой способ изоляции сознания от посторонних шумов вреден для волосковых клеток базилярной мембраны и может привести к повреждению слуха. Не посягаю на право каждого портить своё здоровье удобными для него методами, но всё же считаю, что конструкторская мысль помогла избавиться от шума более щадящими средствами.
В этом посте я хочу подробно описать достоинства, эффективность, а также проблемы этих устройств. И дать возможность читателям решить, насколько такие устройства подходят именно им. Как и в предыдущих материалах, постскриптумом будет небольшое количество корпоративной джинсы, для тех, кто заинтересован в приобретении товаров, ставших темой этого повествования.
Принцип «клин клином»: плоды интерференции
Теоретическая база для создания активного шумоподавления достаточно проста и основана на интерференции звуковых волн. В наушниках с активным шумоподавлением установлены микрофоны (определяющие уровень фонового шума) и динамики (иные излучатели), которые создают волны с той же амплитудой, но с перевернутой фазой (антифазой). В процессе такой интерференции волн, происходит взаимное уменьшение результирующей амплитуды, иными словами, волны гасят друг друга.
В теории этот принцип позволяет добиться тишины, на практике всё несколько сложнее. Оказалось технологически достаточно тяжело создать систему, которая будет точно попадать в противофазу, особенно с СЧ и ВЧ шумом. Активные системы шумоподавления способны эффективно гасить низкочастотный монотонный шум. Достаточно большая длина волны НЧ-сигналов «сглаживает» влияние разницы в значениях инвертированной фазы. В случаях серьезного несоответствия фазы и антифазы для ВЧ и СЧ сигналов, в наушниках может появляться постороннее шипение.
История: в метро из авиации
Идея использования описанного выше принципа для шумоподавления принадлежит американцу Полу Люгу, который в 1934-м году получил патент на применение принципов интерференции при подавлении синусоидальных и иных (произвольных) звуковых сигналов в области громкоговорителя путём инверсии полярности.
Уже в 50-е годы активное шумоподавление находит применение в авиации. Системы Лоуренса Фогеля использовались для подавления шума в кабинах вертолётов и самолётов.
В 1957-м году Уиллардом Микером были созданы первые накладные наушники с активным шумоподавлением, которые также применялись в авиации. Система Микера была способна подавлять шумы в диапазоне от 50 до 500 Гц с затуханием на уровне 20 дБ.
Уиллард Франклин Микер
В 1986-м году появились первые серийные наушники с системой активного шумоподавления, которые выпустила компания BOSE. Гаджет был разработан Диком Рутаном и Джиной Игер и использовался также в авиации, где посторонние шумы двигателей и т.п. мешали лётчикам при ведении переговоров. Уже к 1989 году компания адаптировала технологию для бытового применения, продолжая, при этом, специализированные авиационные разработки.
Первые наушники BOSE с активным шумоподавлением (авиационные)
современные наушники BOSE для применения в быту
Сегодня наушники с активным шумоподавлением выпускаются и разрабатываются такими компаниями как BOSE, Sennheiser, JBL, SONY, Audio-Technica, Philips.
Достоинства и недостатки
Не смотря на достаточное количество преимуществ, головные телефоны с активным шумоподавлением обладают и рядом существенных недостатков.
К достоинствам можно отнести:
Интересно подошли к вопросу питания в компании JBL. Их продукт, анонсированный совместно с компанией HTC – спортивные наушники JBL Reflect Aware С, представленные в прошлом году, подключаются к смартфону через USB type C, что позволяет отказаться от дополнительных источников питания и при этом не требует применения уникальных разъёмов.
Невыносимая чистота музыки
Среди отзывов о NC-наушниках можно встретить рассказы о том, что после длительной или не очень эксплуатации возникают различные побочные эффекты, например, головная боль, неприятные ощущения при прослушивании, психологический дискомфорт. Известно, что около 5-7 % испытуемых, регулярно использующих наушники, не переносят устройства с активным шумоподавлением.
Дело в том, что за время своей жизни человек привыкает и адаптируется к определённому уровню шума. Музыка, как правило, существенно отличается от других звуковых раздражителей – эта разница приводит к тому, что мозг некоторых людей должен заново адаптироваться к новому более монотонному фону, возникающему в NC-наушниках. Кроме того в ряде ситуаций, как я уже писал, работу системы активного шумоподавления может сопровождать собственный высокочастотный шумовой фон, длительное воздействие которого также может сопровождаться головной болью и дискомфортом при прослушивании.
Не стоит также забывать о распространённых сегодня головных болях напряжения, которые может (в числе прочих факторов) спровоцировать тугое оголовье (которое достаточно часто применятся в этом типе наушников для улучшения пассивной звукоизоляции полноразмерных чашек).
Даже если вы ошиблись с выбором, и NC-наушники вызывают у вас дискомфорт, в соответствии со статьями 502 ГК РФ и 25 Закона РФ от 7 февраля 1992 г. № 2300-1 «О защите прав потребителей», вы можете вернуть гаджет в магазин в течение 14-ти дней.
Как работает активное шумоподавление в наушниках
Содержание
Содержание
Выбирая наушники для улицы и поездок, большое внимание стоит уделить степени их шумоизоляции. Существует пассивная и активная шумоизоляция. В первом случае посторонние звуки глушатся массивными амбушюрами, вкладышами особой конструкции и другими ухищрениями. Однако чтобы наушники с тяжелыми амбушюрами не сползали, приходится делать тугие дужки, от которых может разболеться голова. Вкладыши «елочкой», похожие на беруши и лучше всего защищающие от шумов, подойдут не каждому уху. Да и полностью изолировать от внешних звуков все эти ухищрения все равно не могут. С таким справится только активная шумоизоляция, она убирает внешние звуки с помощью электронных схем.
Минутка истории
Первые наушники Bose с активным шумоподавлением
Первые патенты касательно активного шумоподавления появились еще в 1930-х годах. Однако долго не существовало возможности создать достаточно точную электронную начинку. Первые попытки сделать наушники с «шумодавом» были предприняты в конце 50-х, впервые же гарнитура с активным шумоподавлением была использована только в 80-х годах астронавтами во время полета вокруг Земли, а затем применялась в авиации. Ее изобрел профессор Амар Бозе, впоследствии он основал компанию Bose, которая одной из первых начала производить наушники с активным шумоподавлением для массового рынка.
Как работает
Звук — это акустические волны. Если взять звуковую волну шумов с улицы, инвертировать фазу, т.е. отзеркалить ее, а затем направить на исходную — они друг друга компенсируют «в ноль». Поэтому активное шумоподавление в наушниках состоит из:
Внешний шум попадает в микрофон наушника, инвертируется и подается в динамик. В итоге волны с улицы и их отзеркаленные копии взаимно уничтожают друг друга, и в теории слушатель наслаждается музыкой в абсолютной тишине, без лишнего шума и призвуков.
Есть два основных способа сделать инверсию сигнала. Первый — аналоговый, на транзисторах, схемы подобных шумодавов просты, появились довольно давно и сегодня нередко применяются в аудиотехнике, к примеру, предусилителях и звуковых картах.
Однако для реализации качественного шумоподавления недостаточно простой инверсии, нужно учесть еще целый ряд нюансов: убрать шум микрофона и возникающие в схеме гармоники и резонансы, преобразовать звук с учетом АЧХ микрофона и АЧХ динамиков, вычесть сигнал из динамиков: музыку, которую неизбежно будет ловить рядом расположенный микрофон, учесть изменения шумового сигнала при прохождении через корпус наушников и т.д. Получается довольно сложная цепочка обработки, для реализации которой в современных наушниках применяется DSP-процессоры. То есть, аудиосигнал преобразуется в нули и единицы, потом с ним выполняются все «фокусы», далее он снова преобразуется в волну и только затем поступает в динамик наушника.
Несмотря на все высокие технологии, активное шумоподавление работает наиболее эффективно лишь с определенным диапазоном частот — от 100 до 1000 Гц. Это связано с ограниченным АЧХ небольших микрофонов, установленных в наушниках. Впрочем, частоты ниже 100 Гц глушить бесполезно — они настолько мощные, что все равно улавливаются всем телом. Частоты выше 1000 Гц хорошо глушат только наушники с несколькими микрофонами, один из которых настроен на низкие частоты, а другой — на высокие.
Тем не менее, именно на участке от 100 до 1000 Гц находятся наиболее раздражающие шумы: гул транспорта, завывание ветра, разговоры других людей. Так что активной шумоизоляции, работающей на этих частотах, в сочетании с пассивной — вполне достаточно для снижения шума на 20-30 Дб. В таких наушниках будет на 70 % тише, чем в обычных.
Помимо потребительского рынка технология активного шумоподавления востребована операторами станков на шумных производствах, персоналом аэропортов, пилотами, спортсменами (особенно байкерами, гонщиками и стрелками), а также всеми, кому нужно общаться в условиях повышенной шумности.
Минусы активного шумоподавления
Кроме ограниченного спектра частот и очевидной зависимости от батарейки (позволяющей системе работать 15–30 часов), у активного шумоподавления есть и более существенные недостатки.
Во-первых, младшие и дешевые модели наушников с шумодавом» далеко не всегда справляются со своей задачей. Чтобы уловить звук и обернуть его по фазе нужно некоторое время, и слабый микроконтроллер дешевых наушников может просто не успеть в отведенные ему микросекунды. Ведь он должен выполнить свою задачу пока звук, зарегистрированный микрофонами на тыльной стороне наушника, добирается до его динамика. К примеру, расстояние между микрофоном и динамиком всего 1 см, тогда электронике нужно успеть все сделать за 0.0002 секунды! Если не уложится в это время, тогда волна и «антиволна» уже не будут полностью идентичны друг другу, и волшебства не произойдет.
Именно из-за этих технологических особенностей активное шумоподавление так долго не могло выйти на массовый рынок. Даже сегодня до сих пор ведутся исследования, призванные улучшить точность такой системы. К примеру, недавно ученые создали систему, позволяющую устройствам заранее видеть приближающиеся акустические волны и просчитывать «антишум» наперед.
Второй большой минус связан с качеством звучания. Многие слушатели отмечают его ухудшение при включенном режиме активного шумоподавления. Хотя многие топовые модели выдают по-настоящему взрослый и качественный звук, их младшие собратья не всегда могут этим похвастаться. Нередко шумодав — это компромисс между качеством звука и комфортом.
Наконец, третий недостаток. Для некоторых он может оказаться решающим. Дело в том, что у 5–7 % пользователей наушники с активным шумоподавлением вызывают симптомы, схожие с морской болезнью. Как правило, если человека часто укачивает в обычной жизни, то нормально пользоваться этой технологией вряд ли получится. Это происходит из-за попытки обмануть вестибулярный аппарат. Ведь человек слышит не только ухом, но и всем телом. При этом уши никаких звуков не слышат, в итоге мозг думает, что тело в полном покое, хотя оно посылает совершенно противоположные сигналы. Из-за этого могут возникать тошнота и головные боли.
Есть и другой момент. Исследования показали, что абсолютная тишина совсем не так полезна для организма, как некоторые себе представляют. В компаниях, создающих аудиотехнику, всегда есть «комната абсолютной тишины» (еще ее называют «безэховой камерой»). Она спроектирована так, чтобы рассеивать и поглощать все возникающие в ней звуки. Человеку трудно находиться в такой комнате дольше часа. Сначала появляются иллюзии вроде едва улавливаемого писка комара, затем дискомфорт начинают доставлять звуки организма: дыхание, стук сердца, урчание живота, после чего тревога и волнения нарастают настолько, что большинство посетителей с ужасом выбегают наружу. Конечно, наушники вряд ли могут оказать схожий эффект, ведь в них звучит музыка. Однако не всем слушателям эффект музыки в полной тишине может оказаться по душе. Некоторые находят звучание наушников с активным шумоподавлением слишком стерильным и раздражающим. Впрочем, это дело вкуса.
Так выглядит безэховая камера
Так или иначе, очень важно перед покупкой наушников с активным шумоподавлением послушать их 2-3 часа, чтобы понять реакцию своего организма на эту технологию.
Преимущества наушников с шумодавом
На 2019 год производители решили большинство недостатков. Появилось множество моделей наушников с по-настоящему качественным шумоподавлением. Они дают ощущение полной тишины, словно слушатель находится в заглушенной студии звукозаписи. Пользователи отмечают, что особенно хорошо они справляются с назойливыми монотонными шумами: метро, улица, поезд, автобус, самолет и т.д.
Не все наушники с активным шумоподавлением представляют собой громоздкие «головные телефоны». Не так давно Apple выпустила AirPods Pro — миниатюрные затычки с активным шумоподавлением, но похожие модели были и до этого релиза, как, например, проводные Audio-Technica ATH-ANC100BT или беспроводные Sony WF-1000XM3.
Начинка AirPods Pro
Конечно, малый размер «затычек» ограничивает их возможности. Для размещения микрофона и остальной электроники остается очень мало места. Поэтому они не могут заглушить резкие и громкие звуки, вроде внезапного грохота или криков детей, хотя шум дороги и транспорта устраняют без проблем.
По-настоящему почувствовать себя в вакууме космоса позволят только накладные полноразмерные наушники. Их размер дает возможность разместить в них сразу несколько микрофонов. Один устанавливается снаружи и улавливает средние и высокие частоты, а второй — внутри для низкочастотного гула. В сочетании с мягкими амбушюрами, отлично защищающими от внешнего мира, получается эффект почти абсолютной тишины.
Как работает активное шумоподавление в наушниках
Active Noise Cancelling (ANC) — это технология, которая используется для подавления фонового шума. Теперь она все чаще встречается в наушниках. Рассказываем, как работает ANC.
Active Noise Cancelling — что это такое?
Активное шумоподавление описывает попытку компенсировать нежелательный шум с помощью противофазной звуковой волны («антизвука»).
Каждый звук создает звуковые волны, которые по воздуху попадают в ухо слушателя. Однако не все звуки приятны и желательны: пассажиров самолетов и поездов беспокоят, например, шум двигателей или разговоры попутчиков.
Эти звуки также воспринимаются через звуковые волны. Чтобы уничтожить или наилучшим образом компенсировать эти волны, создается так называемый «антизвук». Он похож по амплитуде и частоте на нежелательный звук, но имеет противоположную полярность.
Таким образом, исходные звуковые волны аннулируются благодаря принципу деструктивной интерференции. Возникает третья волна с нулевой амплитудой — ее мы уже не воспринимаем.
Как работает активный шумодав в современных наушниках
Наушники с активным шумоподавлением работают в теории так же. Модели с ANC оснащены микрофоном, который записывает звук снаружи. Встроенный процессор внутри наушников или кабеля обрабатывает шум, а затем подает через динамики волны «антизвука», которые в оптимальном случае полностью гасят фоновый шум.
Технология по-прежнему находится на стадии разработки. До сих пор помехи еще не могут быть полностью устранены. Пока что лучше всего ANC справляется с постоянными звуками, такими как шум метро или общественного транспорта. Однако короткие и неравномерные звуки, например, голоса или визг тормозов, по-прежнему доходят до уха владельца наушников практически в неизменном виде.
В зависимости от конструкции наушников (вкладыши, накладные или полноразмерные) технология может работать более или менее эффективно. Чем плотнее чаши наушников или амбушюры закрывают ушлые каналы, тем лучше вы будете изолированы от внешних шумов.
Что такое ANC в наушниках
Активный ритм жизни заставляет нас постоянно находиться в движении. Часто мы путешествуем, ездим на общественном транспорте или просто идём по улице и хочется отгородиться от городской суеты и шума, погрузиться в ритмы любимой музыки. Это помогут сделать наушники с функцией ANC.
Что представляет собой функция ANC в наушниках
В основе действия любых наушников стоит извлечение звуковой волны. Это и есть та музыка, которую мы слышим. Если вы идёте по улице или едете, на ваш слух воздействует и другая звуковая волна, представляющая собой неприятный шумовой эффект. Две эти волны накладываются друг на друга, взаимно гасятся и в результате получается музыка, которую плохо слышно из-за городского шума.
Функция ANC, представляющая собой активное шумоподавление, позволяет улучшить звучание и защитить при прослушивании от посторонних шумов на 85–100%. Как это происходит?
Помимо динамика, необходимого для воспроизведения звука, производители поместили в наушники микрофон. Принцип его работы основан на том, что он принимает инородный звук, преобразует его в ту же частоту, на которой звучит музыка и соединяет их в один поток. В итоге, вы слышите не смесь нескольких звуков, а качественный, изолированный от внешних воздействий трек.
Особенности наушников с ANC, лучшие модели
Наушники с ANC — это отличный, качественный аксессуар для настоящих меломанов. Устройство определённо имеет превосходство над обыкновенной звукоизоляционной системой. Однако, эффект активного шумоподавления имеет и некоторые недостатки:
ВАЖНО! Выход из этой ситуации простой – проведите тест. Если в течение 2–3 часов прослушивания музыки в наушниках с активным шумоподавлением вы не чувствуете дискомфорт, можете спокойно приобретать подобную гарнитуру.
На рынке присутствует достаточно много моделей, снабжённых функцией ANC. Из них наиболее качественными и функциональными являются следующие:
Теперь вы знаете, что отгородиться от шума и посторонних звуков можно при помощи современного устройства – наушников с функцией ANC. Достаточно выбрать подходящие именно вам набор функций, дизайн и ценовую категорию и можно наслаждаться прослушиванием любимой музыки где и когда угодно!
Как на самом деле работает шумоподавление (ANC) в наушниках
Если вы открыли эту статью, то, стало быть, хотите понять, как же на самом деле работает активное шумоподавление в наушниках на подобие AirPods Pro, Sony WF-1000XM3 или Huawei FreeBuds 3i. И под словами понять на самом деле я подразумеваю, что вы не хотите слышать об интерференции звуковых волн, амплитуде или противофазе.
Ну, правда, неужели авторы подобных статей полагают, что человек, понимающий эти термины, не сможет «сложить два плюс два» в своей голове?
Надеюсь, эта статья расставит всё по полочкам и поможет разобраться в этой важной и очень полезной для здоровья функции. Но прежде, чем мы сможем понять, как работает шумоподавление, нужно разобраться с тем, что вообще такое «шум» или звук.
Если вы знаете ответ на этот вопрос и вас не смущает тот факт, что мир не такой, каким его рисует ваше воображение, тогда сразу переходите ко второй части, где я непосредственно расскажу о шумоподавлении.
Часть 1. Что такое звук? Или зачем подавлять то, чего не существует
Говоря простыми словами, звук — это сигнал того, что где-то что-то пошевелилось. Если вы слышите звук, значит, где-то что-то упало, поползло, завибрировало и так далее.
Хорошо, давайте проверим это определение. Попробуйте быстренько пошевелить пальцами. Видимо, теория не работает, не так ли? Ведь если звук — это движение, тогда почему движение пальцев не сопровождается никаким звуком?
Дело в том, что наше ухо «не слышит» никакого звука, если что-то вибрирует менее 20-30 раз в секунду. Если же, к примеру, что-то начнет двигаться вперед-назад с частотой 440 раз в секунду, мы услышим ноту Ля. И чем быстрее что-то будет вибрировать, тем более высоким нам будет казаться звук. Если же скорость вибрации превысит 20 тысяч раз в секунду, звук снова перестанет для нас существовать, но его будут продолжать слышать многие животные.
Всё дело в том, что пространство вокруг нас не является пустотой, а заполнено молекулами азота и кислорода, между которыми есть много свободного места. Чтобы лучше это понять, представьте себе молекулы маленькими бесцветными шариками:
К примеру, когда мы хлопаем в ладоши, то воздух между руками сжимается, то есть, эти шарики (молекулы) разлетаются в разные стороны и ударяются о ближайшие молекулы. Те, в свою очередь, отлетают и бьют по следующим молекулам — в точности, как бильярдные шары:
Так причем же здесь звук? Да при том, что рано или поздно, эти столкновения дойдут до молекул, которые летают внутри вашего уха (в ушном канале). Так как им некуда будет деваться, они со всего размаху ударят вам по барабанной перепонке:
От этих ударов перепонка завибрирует и вибрация по слуховым косточкам будет передана прямо в улитку, заполненную жидкостью. И вот здесь начинается самое интересное!
Если бы мы развернули улитку, то нашли бы внутри что-то вроде пианино (базилярная мембрана) с большим количеством «клавиш» (волосковые клетки):
У основания улитки находятся «клавиши», отвечающие за самые высокие тона, а в конце — за низкие частоты (бас). Если удары по улитке будут очень короткими и частыми, вибрация жидкости будет возбуждать только те волоски, что находятся вначале. Если же увеличить продолжительность ударов и сделать их более редкими, тогда возбудятся клетки на конце улитки.
Теперь смотрите, что будет, если мы натянем и отпустим, скажем, струну гитары. Она начнет вибрировать, то есть, двигаться вперед-назад.
При движении вперед струна будет ударять по молекулам воздуха, они будут также отлетать вперед и толкать другие молекулы, находящиеся в состоянии покоя. Но когда струна начнет движение в обратную сторону, она потянет за собой и молекулы, то есть, воздух перед струной станет немножко разреженным:
Естественно, в скором времени эти сжатия и разрежения воздуха достигнут нашего уха, соберутся в один пучок (форма уха сделана так, чтобы направлять весь воздух в узкую трубку — ушной канал) и далее произойдет следующее. Те молекулы, что сбились в кучу, ударят по перепонке, затем наступит пауза (небольшой вакуум) и перепонка вернется в обратную сторону, затем снова последуют удары (опять участок сжатого воздуха).
Мозг анализирует от какого именно по счету нерва пришел сигнал, чтобы «сыграть» для вас (для вашего сознания) заготовленный от рождения звук. И вот только теперь появляется музыка. Но она не звучала во внешнем мире, она просто сгенерирована в вашем воображении!
Стоп-стоп! Ну что за ерунда! Ведь есть же микрофоны, которые точно так же, как и люди, «слышат» все звуки! Получается, если микрофоном можно зафиксировать звук, значит, он объективно существует и наше сознание здесь ни при чем!
Что делает микрофон? Или шокирующая правда об окружающем мире
Не спешите успокаивать себя той мыслью, что звук — это не плод нашей фантазии (не продукт нашего мозга).
Мы просто научились записывать при помощи специальных устройств изменение давления воздуха. Микрофон — это обычная тоненькая мембрана (как у динамика), по которой стучат молекулы. Чем сильнее молекулы ударились о мембрану, тем сильнее она отклонилась и сгенерировала более высокое напряжение, то есть, «звук» в итоге будет громче.
Если молекулы будут делать за одну секунду 1000 ударов по мембране, наш микрофон так и запишет, а мы затем скажем, что это был звук с частотой 1000 Гц или 1 кГц. Кстати, запишем мы это волной, где по вертикали (ось Y) будем указывать давление воздуха (чем сильнее — тем выше поднимается график), а по горизонтали (ось X) — время:
Количество чередований сжатого и разреженного воздуха за 1 секунду — это и будет частотой (если за секунду будут проходить 50 циклов сжатого-разреженного воздуха, это будет частота 50 Гц). А расстояние между двумя последовательными сжатиями молекул называется длиной волны.
Теперь нам просто нужно всё провернуть в обратном порядке — заставить такую же мембрану вибрировать 1000 раз в секунду. И уже мембрана будет толкать молекулы с такой скоростью и частотой, с какой молекулы ударялись о мембрану при записи звука.
По сути, мы лишь просто записываем движение молекул и затем снова толкаем их, чтобы воспроизвести движение. Но в реальном мире, что при записи звука, что при проигрывании была полная тишина. Звук появится только в нашем мозге.
В каком-то смысле можно сказать, что красивые и уникальные голоса великих певцов еще с рождения присутствовали в нашей голове. Просто нужен был человек, который бы сумел так растолкать молекулы в воздухе, чтобы они, ударив по перепонке и вызвав нужные колебания жидкости в улитке, затронули «правильные» нотки нашего внутреннего уха, чтобы мозг мог достать из своей «библиотеки заранее сохраненных звуков» нужные тона. Это же касается и всех остальных звуков живой и неживой природы.
Часть 2. Как работает активное шумоподавление в наушниках
Думаю, после прочтения первой части, многие поняли уже технологию работы шумоподавления. Логика подсказывает, что нам просто нужно проанализировать сжатия и разряжения воздуха, приближающиеся к нам в уши, а затем разреженные участки (в которых мало молекул) заполнить молекулами, а сжатые участки немножко разредить, то есть, убрать давление, чтобы молекулы перестали толкать друг друга.
Для этого мы делаем следующее:
В теории всё просто и понятно, вот только в реальности система активного шумоподавления работает далеко не так качественно и эффективно. Некоторые наушники неплохо подавляют только низкочастотные звуки, другие вообще могут даже усиливать некоторые частоты (например, Sony WF-1000XM3). Что же происходит!?
Думаю, не нужно объяснять, что наилучшее шумоподавление достигается только при хорошей изоляции ушного канала. То есть, наушники-вкладыши, вроде Huawei FreeBuds 3 или Samsung Galaxy Buds Live, несмотря на наличие функции активного шумоподавления, не будут гасить внешние звуки так же эффективно, как внутриканальные модели. Это понятно.
Теперь разберемся, почему наушники отлично погашают только низкочастотный гул, но очень плохо справляются с высокими частотами.
Подавляем низкие и высокие частоты
В интернете можно встретить различные глупые объяснения, будто производители специально делают так, чтобы в аэропорту вы услышали важное объявление, но не слышали гул мотора самолета. Некоторые модели действительно имеют разные режимы работы шумодава, но проблема в том, что даже при самом сильном шумоподавлении, отсекаются, в основном, низкие частоты.
Википедия пишет, что гул двигателя самолета или автомобиля — это стабильный и однообразный шум, соответственно, наушникам проще его распознать и подавить, а вот внезапные случайные шумы, вроде разговора, отследить гораздо труднее. Действительно, периодические волны погасить проще, но проблема в том, что наушники легко отсекают даже самый внезапный звук на низкой частоте.
Чтобы разобраться в этом, посмотрите внимательно на две волны:
При звуке высокой частоты мы видим, что сжатые и разреженные области воздуха чередуются гораздо чаще, чем при звуке низкой частоты. Кроме того, области воздуха разного давления на низкой частоте гораздо длиннее. Другими словами, длина волны (одна порция низкого и высокого давления воздуха) гораздо больше.
Давайте посмотрим на цифры. Вот у нас работает двигатель самолета и он расталкивает молекулы вокруг себя с большой силой примерно 150 раз в секунду. То есть, издает звук на частоте 150 Гц.
Как вы думаете, насколько длинной будет область сжатого воздуха? Посчитать это очень легко! Если мы предположим, что температура окружающего воздуха равняется 20°C, тогда скорость распространения звуковой волны будет составлять примерно 343 метра в секунду. Соответственно, если за секунду проходит 150 волн (чередующихся сжатых и разреженных областей), тогда длина одной волны будет составлять 2.2 метра:
Если же мы возьмем звук высокой частоты, скажем, 2 кГц (2000 Гц или 2000 раз в секунду), тогда длина волны составит всего 17 см, а ее сжатая область и того меньше. Для 10 кГц длина волны не превысит и 3 см. Все эти волны будут пролетать через наушники со скоростью 343 метра в секунду.
Несложно понять, что при низкочастотном шуме, давление, проходящее через наушники, будет гораздо дольше оставаться неизменным и равномерным, чем при высокочастотном. Соответственно, выровнять такое постоянное давление гораздо проще, чем попадать в такт очень быстро изменяющемуся давлению.
Не забывайте, что наушники должны не просто погашать внешний звук, но и производить музыку. То есть, за эти микросекунды наушник должен учесть внешний шум, проанализировать звук композиции, создать новую звуковую волну, которая будет учитывать и музыку, и движение мембраны для погашения нежелательных звуков, а лишь потом подать сигнал на динамик.
Но и это еще не все! Модели, вроде Apple AirPods Pro, слушают не только внешний шум, но и результат работы шумоподавления при помощи внутреннего микрофона, размещенного уже за динамиком. Чтобы иметь возможность что-то подстроить или изменить, звуковая волна должна быть достаточно длинной. Поэтому такие наушники еще более эффективно подавляют низкочастотный гул.
Как понять, в каких наушниках самое лучшее шумоподавление? Или как читать характеристики шумодава
К сожалению, шумоподавление очень сильно отличается от модели к модели. Такие наушники, как AirPods Pro, Huawei FreeBuds 3i или OPPO Enco W51 гораздо лучше справляются со всеми частотами, чем Sony WF-1000XM3 или Sennheiser Momentum True Wireless 2.
Это зависит от скорости процессора, алгоритмов, качества микрофонов и их количества, качества мембраны динамика и пр.
Естественно, лучше всего проверять качество шумоподавления самостоятельно. Но если такой возможности нет, тогда остается лишь читать обзоры (например, наши) или, хотя бы, посмотреть технические характеристики наушников на сайте производителя.
Кто-то указывает, к примеру, частотную характеристику микрофонов. Если микрофон наушников не способен улавливать звук ниже 200 Гц, естественно, и подавить этот шум такая модель не сможет (даже теоретически). Так как для наушников не будет существовать звуков на частоте до 200 Гц.
Но сейчас модным трендом стало указывать уровень подавления шумов в децибелах. Вот лишь несколько примеров (данные взяты с официальных сайтов):
| Модель | Уровень шумоподавления |
| OPPO Enco W51 | 35 дБ |
| Huawei FreeBuds Pro | 40 дБ |
| Huawei FreeBuds 3i | 32 дБ |
Что значат эти децибелы (дБ)? На самом деле, ответ на этот вопрос заслуживает отдельной статьи, так как даже авторы некоторых популярных русскоязычных техно-ресурсов пишут, что в 2 раза громче — это в 2 раза больше децибел (например, 120 дБ — это в два раза громче 60 дБ). Что и говорить о простых людях…
Я не буду сейчас углубляться в этот вопрос, но дам вам простую формулу: каждые 10 дБ мы воспринимаем в 2 раза громче. То есть, если один звук имеет громкость 60 дБ, то в 2 раза громче — это 70 дБ, в 4 раза громче — это 80 дБ.
Если мы видим в характеристиках, что уровень шумоподавления составляет 30 дБ, это значит, что внешний шум будет восприниматься нами в таких наушниках в 8 раз тише (каждые 10 дБ — это в 2 раза).
Но опять есть это «но»… Не стоит сильно вдохновляться рекламой и сразу же покупать наушники, где заявлены самые сказочные характеристики. Дело в том, что производитель нигде не указывает, о какой конкретно частоте (или частотном диапазоне) идет речь. Получается, наушники могут погасить в 8 раз только один звук на частоте 100 Гц, а остальные звуки могут быть слышны сильнее, чем у конкурентов.
Поэтому, всё, что касается шумоподавления, нужно пробовать самому (или доверять совету других). Но даже независимые тесты могут не отображать реальной картины, так как тестирование всегда должно проходить на какой-то физической модели уха и здесь снова появляются вопросы к пассивной шумоизоляции, как наушники были вставлены, подобраны ли правильно амбушюры и т.п.
И последнее замечание. Активное шумоподавление требует активных вычислений, поэтому всегда при шумоподавлении любые беспроводные наушники будут разряжаться быстрее. Об этом следует помнить.
В любом случае, теперь вы знаете, как работает шумоподавление в наушниках на молекулярном уровне!
Алексей, глав. редактор Deep-Review
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?