Jak funguje potlačení šumu ve sluchátkách a proč vás nezachrání před všemi externími zvuky
Různé / / May 15, 2021
Bezohledná fyzika brání systémům potlačení hluku ve vytváření dokonalého ticha.
V roce 2020 kvůli přechodu na práci z domova mnoho lidí potřebovalo sluchátka, aby mohli komunikovat s kolegy na online konferencích a distancovat se od členů domácnosti. Gadgety s potlačením hluku získaly zvláštní popularitu: pomohly lépe se soustředit na práci, protože snižovaly hladinu vnějšího hluku.
Ale takové modely existují už dlouhou dobu: domácí sluchátka se systémem potlačení hluku poprvé vyšla již v roce 1989. Nedávno Apple na tuto funkci upozornil vydáním AirPods Pro a poté AirPods Max.
Mnozí očekávají, že sluchátka s potlačením šumu zcela „vypnou“ okolní zvuk, a jsou zklamaní, když tak neučiní. Abyste pochopili, proč technologie nenapodobuje tlačítko Ztlumit, musíte pochopit, jak to funguje.
Jak funguje aktivní potlačení šumu
Technologie aktivního potlačení hluku migrovala na domácí spotřebiče z armády: již v polovině 20. století se takové systémy používaly ke snížení hladiny hluku v kokpitech letadel a vrtulníků. Byly vytvořeny první sluchátka s potlačením hluku na uchu
Historie sluchátek pro vrtulníky v roce 1957.Pro domácí použití byla technologie adaptována společností Bose - byla to její sluchátka, která se v roce 1989 stala průkopníky potlačení hluku na trhu spotřební elektroniky.
Princip činnosti je následující: mikrofonní systém detekuje hladinu hluku kolem sluchátek a poté je v reproduktorech reprodukován signál se stejnou amplitudou, ale v protifázi. Výsledkem je, že se vlny hluku a protihluku navzájem potlačují. Samozřejmě, aby mohla být vytvořena antifázová vlna, je nutné, aby byla sluchátka připojena k nějakému druhu zdroje energie, a proto se takový systém nazývá aktivní.
Realizace v praxi není tak snadná, jak se zdá. Je to všechno o samotné povaze zvuku. Generování signálu v antifáze je obtížný úkol: musí být dokončen rychle a přesně. Rychle, protože hluk se může změnit, například v kavárně buď šálky zaklepají na talíře, nebo někdo poblahopřeje k narozeninám, tedy nestálému zvukové pozadí a musíte se tomu přizpůsobit. Přesně proto, že odchylka mezi fází a antifází může vést k nepříjemnému zkreslení.
Proto je aktivní potlačení okolního hluku nejlepší při řešení monotónních nízkofrekvenčních zvuků, jako je hučení leteckých motorů nebo ventilace. Mají víceméně konstantní amplitudu a vlnová délka při nízkých frekvencích je poměrně velká a odpouští určitý nesoulad signálu ve fázi a antifáze. V případě kavárny tvoří základ šumu zvuky střední a vysoké frekvence, pro které je vlnová délka mnohem kratší a amplituda se mění ostřeji - mají vyšší požadavky na antifázový signál.
Moderní systémy aktivního potlačení hluku ještě nemají dostatek výpočetního výkonu, aby umlčily konverzace cizinců a náhlé rachotení. Ale monotónní hluk pozadí zvládají dobře.
Jak funguje pasivní potlačení hluku
Kromě aktivního potlačení hluku existuje také pasivní potlačení hluku. To je, dalo by se říci, zvuková izolace: nasadíte si sluchátka - a vše kolem bude tlumené. Nevyžaduje elektřinu a záleží pouze na tom, jak pevně zařízení přilne k uším a hlavě. Pokud je nějaká mezera, bude slyšet hluk.
Proto doplňte sluchátka do uší existuje několik párů sluchátek najednou, lišících se velikostí: uši každého jsou jiné, někdy není snadné najít perfektní chrániče sluchu. Pokud nesedí příliš pevně, gadget neposkytne správnou úroveň zvukové izolace.
Dokonale sladěné trysky však účinně tlumí přesně ten hluk, s nímž si aktivní potlačení šumu nedokáže poradit: střední a vysoké frekvence, ostré, náhlé zvuky. Protože toto schéma se nespoléhá na rychlost elektroniky, ale jednoduše tlumí vše kolem, i když ne pro úplné ticho.
Pasivní potlačení šumu hraje také významnou roli ve sluchátkách plné velikosti s velkými náušníky. Čím pevněji jsou náušníky přitlačeny k vaší hlavě, tím méně hluku uslyšíte a tím méně lidí v okolí bude vědět o vaší hudbě. Pokud však můžete změnit nevhodné nástavce pro sluchátka do uší, pak nelze dělat nic s těmi v plné velikosti, které dobře nesedí na hlavě.
A přesto nelze dosáhnout dokonalého ticha s takovým gadgetem. Důvod opět spočívá v povaze zvuku a v materiálech. Zvuk se šíří všude, kde je prostředí. Mohou do něj zasahovat fyzické překážky, takže můžete jednoduše zavřít uši ruce a utopit svět kolem.
Aby se však dosáhlo úplné zvukové izolace, je nutné použít speciální materiály pohlcující zvuk.
Vzpomínáte si na velká konstrukční sluchátka, která se nosí jako ochrana před drsnými zvuky jako sbíječka? Není v nich žádná elektronická výplň - jednoduše zakryjí uši, vytvoří fyzickou bariéru proti hluku a uvolní vaše ruce. Současně stále nedávají úplné ticho: sbíječka je slyšitelná, i když tupá.
Chcete-li v takových sluchátkách získat maximum zvuková izolace, musíte přidat více absorpčního materiálu, díky kterému budou znatelně těžší a objemnější. Nyní si představte, že k již přibývajícím sluchátkům budete muset připojit veškerou potřebnou elektroniku. Model bude velmi těžký.
Výrobci samozřejmě vylepšují jak materiály, ze kterých jsou sluchátka vyrobena, tak jejich elektronickou výplň, ale k vytvoření ideálního ticha mají stále daleko. Nyní se snaží najít rovnováhu mezi komfortem používání a efektivitou nabízených funkcí.
Co ovlivňuje kvalitu redukce šumu
Na trhu existuje mnoho společností nabízejících aktivní sluchátka s potlačením hluku, ale jak víte, kdo má nejlepší?
Můžete se podívat na vlastnosti. Například čím více mikrofonů pracuje v systému redukce šumu, tím přesněji bude načtena úroveň okolního šumu a správněji bude vytvořen antifázový signál. Čím výkonnější a modernější procesor, tím rychleji bude systém reagovat na změny okolního hluku. Teoreticky.
Některé společnosti dokonce nabízejí vlastní algoritmy redukce šumu, například Sony, Bose, Samsung, Apple. Sluchátka vybavená takovými systémy mají kromě mikrofonů, které poslouchají hluk mimo zařízení, také mikrofony, které zachycují hluk uvnitř.
Během kalibrace sluchátka reprodukují testovací signály a stejné interní mikrofony čte odezvu. Na základě výsledků kalibrace opravuje algoritmus redukce šumu svou práci: nyní je přizpůsoben geometrii konkrétních uší a hlavy.
Pasivní zvuková izolace také ovlivňuje činnost systému aktivního tlumení hluku. Pokud jsou sluchátka uvolněná a procházejí hlukem, antifázový signál nebude fungovat tak efektivně. Většina sluchátek s aktivním potlačením hluku v plné velikosti je vybavena velkými měkkými polštářky do uší, které obepínají křivky vaší hlavy a zajišťují maximální zvukovou izolaci.
Jak nepodlehnout trikům obchodníků
Problém sluchátek s potlačením hluku je, že společnosti jsou mazané: v reklamách, když je zapnuto potlačení hluku, se strana změní ticho zvonění, místo bijících kol vlaku zaujmou klidné alpské louky a dítě křičící na dalším sedadle se rozpustí v opar.
Ale kvůli fyzice samotného procesu redukce šumu je nereálné dosáhnout takového efektu. Zpočátku, mimochodem, společnost Bose čestně nazvala svá sluchátka Noise-Reducing - „redukce šumu“, ale poté, stejně jako ostatní, přešla na termín Noise-Canceling - „potlačení šumu“.
Výsledkem je, že uživatelé v naději na ticho jdou v takových sluchátkách na Metro, zapnout redukci šumu... Vytí větru v tunelu zmizí, ale studenti, kteří hovoří o absolvování relace se Stanislavského úzkostí, ne. A je slyšet způsob, jakým někdo kašlal poblíž. Tupý, ale stále slyšitelný.
Kde je moje slíbené ticho, louky a alpská svěžest? Ve snech. Protože technologie ještě nedosáhla této úrovně.
Zároveň se v marketingových materiálech vývojáři velmi rádi chlubí tím, že jejich systém poskytuje například redukci šumu až o -15 dB. První věc, které věnujeme pozornost, je slovo „před“. Druhým je, že není specifikováno, za jakých podmínek lze těchto −15 dB dosáhnout. To znamená, že existují některá čísla, ale jak je porovnat s realitou, není příliš jasné.
Dalším trikem je nahrazení pojmů. Stává se, že v popisu sluchátek je potlačení šumu systém, který tlumí hluk během přenosu hlasu během hovoru. To znamená, že váš partner vás slyší jasněji. Ovlivňuje to však potlačení vnějšího šumu při poslechu hudby.
Jaká je spodní linie
Technologie redukce šumu v podobě, v jaké je prezentována reklamními odděleními výrobců sluchátka, neexistuje. Jeho účinek je navíc individuální a závisí na fyzických parametrech konkrétního posluchače. Některá sluchátka plné velikosti poskytují odpovídající pasivní izolaci zvuku, takže aktivní potlačení šumu funguje dobře. A například v jiné osobě kvůli jiné struktuře lícních kostí nebudou sluchátka tak těsně sedět a algoritmus bude neúčinný. Všechno je tedy třeba vyzkoušet.
Modely s aktivním potlačením hluku jsou vhodné pro ty, kteří hodně cestují v dopravě: v autobusech, vlacích a letadlech. Hlavním rysem těchto sluchátek je schopnost tlumit monotónní nízkofrekvenční hučení a je to on, kdo nejčastěji doprovází výlety. Liší se vysoce kvalitním aktivním potlačením šumu, například:
- Sony WH - 1000XM4,
- Soundcore Liberty Air 2 Pro,
- Sennheiser Momentum True Wireless 2,
- Marshall Monitor II ANC,
- Samsung Galaxy Buds Pro.
Ti, kteří se snaží uniknout z hlučných kanceláří a domácností, by měli věnovat zvláštní pozornost usazení sluchátek a hledat modely, které co nejblíže přilnou k hlavě nebo ušnímu kanálu. Tato sluchátka snižují úroveň veškerého okolního hluku, včetně hlasů. Ale nemůžete si je vybrat podle rady: musíte si je vyzkoušet.
Pokud narazíte na model, který se pohodlně a pohodlně hodí a navíc má aktivní potlačení okolního hluku, můžete se radovat: získáte to nejlepší z obou světů. Ale stále nemůžete dosáhnout dokonalého ticha.
Přečtěte si také🧐
- 8 herních sluchátek, která si můžete dovolit koupit
- Jaká sluchátka zvolit, abyste nelitovali nákupu
- Recenze Huawei FreeBuds Pro - téměř dokonalá sluchátka s potlačením hluku