Hvordan støyreduksjon fungerer i hodetelefoner og hvorfor den ikke lagrer fra alle eksterne lyder

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 04:07

Nådeløs fysikk forhindrer støykanselleringssystemer i å skape perfekt stillhet.

I 2020, på grunn av overgangen til fjernarbeid, trengte mange mennesker hodetelefoner for å kommunisere med kolleger på nettkonferanser og distansere seg fra husstandsmedlemmer. Innretninger med støydemping har vunnet særlig popularitet: De bidro til å fokusere bedre på arbeidet på grunn av at de reduserte nivået av ekstern støy.

Men det har vært slike modeller i lang tid: husholdningshodetelefoner med et støyreduksjonssystem kom først ut så tidlig som i 1989. Nylig har Apple trukket oppmerksomhet til denne funksjonen med utgivelsen av AirPods Pro og deretter AirPods Max.

Mange forventer at støyreduserende hodetelefoner helt "slår av" omgivelseslyden, og blir skuffet når de ikke gjør det. For å forstå hvorfor teknologien ikke etterligner Demp-knappen, må du forstå hvordan den fungerer.

Slik fungerer aktiv støydemping

Aktiv støydempingsteknologi migrerte til husholdningsapparater fra militæret: allerede på midten av 1900-tallet ble slike systemer brukt for å redusere støynivået i cockpitene til fly og helikoptre. De første aktive støydempende hodetelefonene på øret ble laget for helikoptre i 1957.

For hjemmebruk ble teknologien tilpasset av Bose - det var hodetelefonene som ble støyreduserende pionerer på forbrukerelektronikkmarkedet i 1989.

Driftsprinsippet er som følger: Mikrofonsystemet registrerer støynivået rundt hodetelefonene, og deretter gjengis et signal med samme amplitude, men i motfase, i høyttalerne. Som et resultat undertrykker bølgene av støy og antistøy hverandre gjensidig. Selvfølgelig, for at en antifasebølge skal kunne opprettes, må hodetelefonene være koblet til en slags strømkilde, og derfor kalles et slikt system aktivt.

Å implementere det i praksis er ikke så enkelt som det ser ut til. Alt handler om lydens natur. Å generere et signal i antifase er en vanskelig oppgave: den må fullføres raskt og nøyaktig. Raskt, fordi støyen kan endre seg, for eksempel på en kafé, enten banker kopper på tallerkener, eller noen blir gratulert med bursdagen sin, det vil si en ustadig lydbakgrunn, og du må tilpasse deg den. Nettopp fordi avviket mellom fase og motfase kan føre til ubehagelig forvrengning.

Dette er grunnen til at Active Noise Cancellation er best til å håndtere monotone lavfrekvente lyder som summing fra flymotorer eller ventilasjon. De har en mer eller mindre konstant amplitude, og bølgelengden ved lave frekvenser er ganske stor og tilgir noe signalavvik i fase og motfase. Når det gjelder en kafé, er grunnlaget for støyen skapt av middels og høyfrekvente lyder, for hvilke bølgelengden er mye kortere og amplituden endres kraftigere - de har høyere krav til et motfasesignal.

Moderne aktive støykanselleringssystemer har ennå ikke nok datakraft til å dempe samtalene til fremmede og den plutselige rumlingen. Men de takler monoton bakgrunnsstøy godt.

Slik fungerer passiv støydemping

I tillegg til aktiv støydemping, er det også passiv støydemping. Dette kan sies å være lydisolerende: du tar på deg hodetelefoner – og alt rundt blir dempet. Det krever ikke strøm og avhenger bare av hvor tett enheten passer til ørene og hodet. Hvis det er noe gap, vil støyen høres.

Derfor kommer in-ear-hodetelefoner med flere par øretelefoner, forskjellige i størrelse: alles ører er forskjellige, og noen ganger er det ikke lett å finne de perfekte øreputene. Hvis de ikke sitter veldig stødig, vil ikke gadgeten gi riktig nivå av lydisolasjon.

Men perfekt tilpassede dyser demper effektivt akkurat den støyen som aktiv støykansellering ikke kan takle: mellom- og høye frekvenser, skarpe, plutselige lyder. Fordi denne kretsen ikke er avhengig av elektronikkens hastighet, men demper rett og slett alt rundt, men ikke for fullstendig stillhet.

Passiv støydemping spiller også en betydelig rolle i hodetelefoner i full størrelse med store kopper. Jo tettere øreputene presses mot hodet, jo mindre støy hører du og jo mindre folk som er i nærheten vil vite om musikken din. Men hvis du kan endre uegnede fester for in-ear-hodetelefoner, kan ingenting gjøres med de i full størrelse som ikke sitter godt på hodet.

Og likevel, perfekt stillhet med en slik gadget kan ikke oppnås. Årsaken ligger igjen i lydens natur og i materialene. Lyd forplanter seg overalt hvor det er et medium. Fysiske hindringer kan hindre ham, så du kan ganske enkelt dekke ørene med hendene og overdøve verden rundt.

For å oppnå fullstendig lydisolering må det imidlertid benyttes spesielle lyddempende materialer.

Husker du de store konstruksjonshodetelefonene som brukes for å beskytte mot harde lyder som en hammer? Det er ingen elektronisk fylling i dem - de dekker ganske enkelt ørene, skaper en fysisk barriere for støy og frigjør hendene dine. Samtidig gir de fortsatt ikke fullstendig stillhet: jackhammeren er hørbar, om enn kjedelig.

For å få maksimal lydisolasjon i disse hodetelefonene, må du legge til mer absorberende materiale, som vil gjøre dem merkbart tyngre og mer voluminøse. Forestill deg nå at du må koble all nødvendig elektronikk til hodetelefonene som allerede øker i vekt. Modellen vil bli veldig tung.

Selvfølgelig forbedrer produsentene både materialene som hodetelefonene er laget av og deres elektroniske fylling, men de er fortsatt langt fra å skape ideell stillhet. Nå prøver de å finne en balanse mellom brukerkomforten og effektiviteten til de tilbudte funksjonene.

Hva påvirker kvaliteten på støyreduksjon

Det er mange selskaper på markedet som tilbyr aktive støyreduserende hodetelefoner, men hvordan vet du hvem som har best?

Du kan ta en titt på egenskapene. For eksempel, jo flere mikrofoner som arbeider i støyreduksjonssystemet, desto mer nøyaktig vil humlenivået i omgivelsene bli lest, og jo mer korrekt vil antifasesignalet bygges. Jo kraftigere og moderne prosessoren er, desto raskere vil systemet reagere på endringer i støyen rundt. I teorien.

Noen selskaper tilbyr til og med tilpassede støyreduksjonsalgoritmer, for eksempel Sony, Bose, Samsung, Apple. Hodetelefoner utstyrt med slike systemer har, i tillegg til mikrofoner som lytter til støyen utenfor enheten, også mikrofoner som fanger opp støyen inne.

Under kalibrering gjengir hodetelefonene testsignaler, og de samme interne mikrofonene leser responsen. Basert på kalibreringsresultatene, korrigerer støyreduksjonsalgoritmen arbeidet: den er nå justert til geometrien til spesifikke ører og hode.

Passiv lydisolering påvirker også driften av det aktive støyreduksjonssystemet. Hvis hodetelefonene er løse og går gjennom støy, vil ikke antifasesignalet fungere like effektivt. De fleste aktive støyreduserende hodetelefoner i full størrelse har store, myke øreputer som omslutter hodets kurver for maksimal lydisolering.

Hvordan ikke falle for triksene til markedsførere

Problemet med støyreduserende hodetelefoner er at selskaper lyver: i reklamefilmer, når støyreduksjon er slått på, blir festen erstattet av en ringende stillhet, plassen til de hamrende toghjulene blir tatt av rolige alpine enger, og babyen skriker inn. neste sete løses opp i disen.

Men på grunn av fysikken i selve støyreduksjonsprosessen er det urealistisk å oppnå en slik effekt. Opprinnelig kalte Bose-selskapet ærlig talt hodetelefonene for Noise-Reducing – «noise reducing», men byttet deretter, som andre, til begrepet Noise-Canceling – «noise-cancelling».

Som et resultat går brukere, i håp om stillhet, ned i slike hodetelefoner i t-banen, slår på støydemping … Vindhylningen i tunnelen forsvinner, men studentene som snakker om å bestå økten med Stanislavskys kvaler, gjør det ikke. Og måten noen hostet i nærheten kan høres. Kjedelig, men fortsatt hørbar.

Hvor er min lovede stillhet, enger og alpine friskhet? I drømmer. Fordi teknologien ennå ikke har nådd dette nivået.

Samtidig, i markedsføringsmateriell, er utviklere veldig glade i å skryte av at systemet deres gir støyreduksjon, for eksempel opptil -15 dB. Det første vi legger merke til er ordet "før". Det andre er at det ikke er spesifisert under hvilke forhold disse -15 dB kan oppnås. Det vil si at det er noen tall, men hvordan man sammenligner dem med virkeligheten er ikke veldig klart.

Et annet triks er å erstatte konsepter. Det hender at i beskrivelsen av hodetelefoner er støyreduksjon et system som demper støy under taleoverføring under samtaler. Det vil si at samtalepartneren din hører deg tydeligere. Men det påvirker ikke undertrykkelsen av ekstern støy når du lytter til musikk.

Hva er bunnlinjen

Støyreduserende teknologi i den formen den presenteres av reklameavdelingene til hodetelefonprodusentene eksisterer ikke. Dessuten er effekten av den individuell og avhenger av de fysiske parametrene til en bestemt lytter. For noen gir hodetelefoner i full størrelse tilstrekkelig passiv lydisolering slik at aktiv støyreduksjon fungerer bra. Og hos en annen person, for eksempel på grunn av en annen struktur på kinnbeina, vil hodetelefonene ikke passe så tett og algoritmen vil være ineffektiv. Så alt må prøves.

Modeller med aktiv støydemping passer for de som reiser mye i transport: på busser, tog og fly. Hovedtrekket til slike hodetelefoner er evnen til å dempe den monotone lavfrekvente summen, og det er han som oftest følger med på turer. De er forskjellige i aktiv støydemping av høy kvalitet, for eksempel:

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

De som prøver å rømme fra støyende kontorer og husholdninger bør være spesielt oppmerksomme på passformen til hodetelefonene og se etter modeller som passer så nært som mulig til hodet eller øregangen. Disse hodetelefonene reduserer nivået på all støyen rundt, inkludert stemmer. Men du kan ikke velge dem etter råd: du må prøve dem.

Kommer du over en modell som sitter tett og tett og kommer med Active Noise Cancellation, kan du glede deg: du får det beste fra to verdener. Men du kan fortsatt ikke oppnå perfekt stillhet.