Enc шумоподавление что это
Как работает активное шумоподавление в наушниках
Противофаза — всему голова.
Наушники с системой ANC стали самыми популярными устройствами для прослушивания музыки — шумодавы встраивают даже в самые бюджетные модели. Плюсы подавления шума очевидны: можно слушать музыку, не отвлекаясь на окружающий шум, чем бы он ни был вызван. Специально для тех, кто задумался о покупке ушей с шумодавом рассказываем, как работает активное шумоподавление в наушниках, насколько оно эффективно и к каким проблемам может привести.
Беспроводные наушники с активным шумоподавлением устроены сложнее обычных моделей. И помимо практически полного отсутствия фонового шума у них есть недостаток: из-за особенностей технологии шумодава такой гаджет может вызвать дискомфорт у некоторых пользователей.
Как устроены наушники с системой активного шумоподавления?
Среди меломанов сейчас очень популярны беспроводные наушники с шумоподавлением. Такие гаджеты составляют большую часть ассортимента всех моделей в отделах аудиотехники. Востребованность наушников такого типа объясняется отсутствием внешних шумов при прослушивании музыки. Можно ездить в метро, лететь в самолёте, гулять по городу и наслаждаться треками любимых исполнителей, не обращая внимания на гул и прочий шум вокруг.
Шумоподавление в наушниках бывает активным и пассивным. Отличия просты:
Устройства с пассивным шумоподавлением известны давно — фактически они появились вместе с открытием звукопоглощающих материалов. Активное шумоподавление — более молодая технология, запатентованная в 1936 году американцем Полом Люгом. В своём патенте Люг описал принцип подавления синусоидальных звуковых волн с помощью фазового сдвига волны, а также объяснил, как устранить шум вокруг динамика с помощью изменения полярности сигнала. Долгие годы система активного шумоподавления на основе патента Люга применялась в авиации. В потребительский сегмент она перебралась только вместе с развитием портативных MP3-плееров.
Устройство наушников с системой шумоподавления
Популярные в наши дни наушники с системой активного шумоподавления устроены просто: внутри чаши наушника устанавливается специальный микрофон, улавливающий поступающие шумы и передающий информацию на встроенный микропроцессор. Последний определяет силу шума и инвертирует сигнал, чтобы устранить помехи окружающего мира.
Как работает активное шумоподавление в наушниках
Технология активного шумоподавления (англ. Active Noise Cancelling, Active Noise Cancellation или сокращённо ANC) применяется применяется в наушниках для снижения воздействия фонового шума на барабанные перепонки слушателя. Устроена система в целом несложно: окружающий шум поступает на встроенные в гаджете микрофоны, а специальный процессор преобразует принятую волну в противоположную фазу.
Как работает активное шумоподавление в наушниках
Внутри наушника образуются две аналогичные по длине и высоте волны, находящиеся в разных фазах. Накладываясь друг на друга, они взаимоуничтожаются. Плюс системы в том, что она никак не влияет на воспроизводимый сигнал, а только устраняет лишний фоновый шум. Благодаря этому уши меломана принимают только музыку и аннулированный сигнал, который мы не можем услышать. Но всё не так идеально…
Эффективность наушников с активным шумоподавлением
К сожалению, ANC-система неидеальна. Нет ни одной модели беспроводных наушников с активным шумоподавлением, которые могли бы обеспечить полное отсутствие фона на протяжении всего диапазона, воспринимаемого человеком. Лучше всего качественный шумодав работает на частоте 100-1000 Гц. На этом отрезке диапазона достигается снижение внешнего влияния звуков до −30 дБ.
Поскольку низкие частоты человек воспринимает не столько ушами, сколько телом, используемая ANC-система малоэффективна. При обработке шумов частотой выше 1000 Гц шумодавы могут даже немного добавить фон. Это будет очень слабое шипение, услышать которое сможет не каждый пользователь.
Sennheiser PXC 480
В некоторых моделях наушников система реализована просто великолепно: надевая условные Sennheiser PXC 480, сначала создаётся впечатление, будто находишься в тихой комнате, а не в шумном метро или улице. Более того, встречаются гаджеты, в которых предусмотрено временное отключение функции ANC, а окружающие звуки слышны из акустических излучателей. Эта функция позволяет разговаривать с людьми или прослушать важную информацию, не снимая наушники.
Основные проблемы, связанные с шумоподавлением
Наушники с системой активного шумоподавления — настоящий подарок для любителей музыки, ведь окружающий шум больше не мешает слушать любимые треки. Однако подобные наушники часто становятся причиной головных болей, вызванных влиянием системы шумоподавления на мозг слушателя.
Головные боли от наушников с шумоподавлением
При всех своих достоинствах, от наушников с активным шумоподавлением может болеть голова. Некоторые пользователи гаджетов жалуются, что при длительном использовании шумодава у них начинаются мигрени. И это вовсе не миф. Причин головной боли может быть несколько, но все они связаны именно с функцией активного шумоподавления:
Всё это относится далеко не ко всем людям, но встречаются меломаны, которые не могут комфортно чувствовать себя с включенным режимом шумоподавления в наушниках. Определить, кому подходит система ANC, а кому нет наверняка невозможно. Все люди индивидуальны, и нужно подбирать устройства под себя.
Выводы
Активное шумоподавление позволяет углубиться в прослушивание любимой музыки. Устройства большинства известных брендов отличаются хорошей детализацией и качеством звука. Однако надпись «Active Noise Cancelling» на бюджетных моделях сомнительных производителей не гарантирует хорошее подавление внешнего фона и качественного звучания. Чтобы понять насколько вам подходят наушники, перед покупкой лучше воспользоваться девайсом знакомых и послушать музыку около трёх часов. Если после этого чувствуется головная боль, лучше отказаться от функции ANC, и выбрать модель с хорошо проработанным пассивным шумоподавлением.
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.
Шумоподавление в наушниках: как работает и какие недостатки
Выбрать наушники тоже поможем
Наушники с активным шумоподавлением ANC (Active Noise Canselling) ослабляют шум от разговоров коллег, машин, бытовой техники и прочие внешние звуки, чтобы вы лучше слышали музыку, аудиокнигу или собеседника. Сейчас расскажем о принципах работы ANC, нюансах технологии и даже подскажем, на какие модели обратить внимание — ссылка в конце статьи.
Наушники с ANC всегда накладные? Как вообще работает шумоподавление?
Поддерживать активное шумоподавление могут как полноразмерные или накладные наушники, так и маленькие внутриканальные модели или вкладыши.
Встроенные в них микрофоны улавливают окружающий шум, а специальный процессор почти мгновенно создает «зеркальную» звуковую волну (противофазу). Затем «зеркальная» волна проигрывается наушниками вместе с музыкой.
В результате шум, проходящий сквозь наушники, и его «перевернутая» волна-близнец подавляют друг друга. Остается только музыка. Если провести аналогию: представьте, что вы идете против движения по эскалатору в метро. Вы двигаетесь в одну сторону, эскалатор — в другую, а в итоге получается скорость, равная нулю.
При этом активному шумоподавлению помогает пассивное, за которое отвечают посадка наушников и амбушюры. Это кожаные, силиконовые или тканевые накладки ложатся на ухо, огибают его или помещаются внутрь ушной раковины.
И только у вкладышей нет амбушюр, а потому они пропускают очень много внешнего шума, с которым ANC не справится. Но зато они меньше давят на уши.
В любом случае добиться стопроцентной нейтрализации окружающего шума невозможно. Однако в сочетании с пассивной шумоизоляцией такой подход заметно приглушает разговоры коллег, гул вагонов в метро и шум от машин за окном.
Какие у них недостатки?
Кроме того, система активного шумоподавления не компенсирует резкие шумы, а также высокие и низкие частоты. Поэтому полностью закрыться от внешних звуков не получится.
Что еще полезно знать?
В таких наушниках существует теоретическая возможность прозевать опасную ситуацию, поэтому активное шумоподавление лучше отключать на улице или в метро. Несмотря на то, что в тех же AirPods Pro в режиме шумодава идет автоматическое усиление резких звуков, не стоит пользоваться системой ANC, если в доме есть маленькие дети, за которыми нужно следить.
Выбираете наушники с шумоподавлением? Читайте наш большой тест — мы проверили пять моделей в режиме работы из дома, на рабочих созвонах, в кофейнях и метро.
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.