что значит активная система шумоподавления в наушниках

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.

Источник

Наушники с шумоподавлением: сделайте потише!

Содержание

Содержание

Почти каждый фанат музыки ищет наушники с самым чистым и качественным звуком. А еще желательно, чтобы любимые композиции не прерывал грохот проходящих мимо поездов, крики людей и шум машин.

Надел наушники — отключился от внешнего мира, погрузился в музыку, и чтобы ни одного лишнего звука. Пожалуй, об этом мечтает каждый меломан. Отдавая подчас немалые деньги за наушники, можно столкнуться с неприятным сюрпризом: музыку-то слышно, но и все остальное слышно не хуже! Все дело в шумоподавлении.

Зачем нужно шумоподавление?

Шумоподавление буквально отделяет вас от окружающего мира. Ив некоторых ситуациях оно – не только прихоть аудиофила, но и необходимость.

В долгих поездках шумоподавление бывает единственным спасением от неудачных попутчиков, галдящих детей и просто окружающего гула. И если раньше каждый турист или командировочник имел на этот случай в сумке беруши, то с современными наушниками можно не отправлять себя в полный вакуум, а слушать аудиокниги, лекции, музыку, но при этом полностью абстрагироваться от происходящего вокруг.

С шумоподавлением вам не придется выкручивать громкость музыки на максимум, чтобы отключиться от внешнего шума. Вы сможете слушать песни или книги даже на небольшой громкости, при этом окружающий гул вам не помешает.

Пригождаются наушники с шумоподавлением и в офисе. Знакома ситуация, когда громкие обсуждения коллег мешают работать, а гул компьютеров или писк бесперебойников просто бесят? Особенно это актуально для современных офисов типа open space, когда в одном помещении набито несколько десятков человек сразу. Сконцентрироваться на серьезных задачах в такой атмосфере не то что сложно, а иногда и вообще невозможно.

Наверно, самая частая причина поисков наушников с изоляцией — это город. Машины, метро, поезда, люди — многим из нас все это мешает, отвлекает, вызывает психическое и нервное напряжение. Когда возвращаешься уставший с работы и впереди полтора часа езды в метро — последнее, чего бы хотелось — это слушать резкий и раздражающий грохот и гомон.

Однако в любой из ситуаций помните еще и о технике безопасности. Если в офисе вам вряд ли что-то угрожает, то на улице бывает немало опасных и внезапных ситуаций, где ваш слух может буквально спасти вам жизнь. Поэтому если вы ищете шумоподавление для города, то либо постоянно оглядывайтесь по сторонам и ходите строго в безопасных местах, либо не выбирайте модели с абсолютным поглощением звука.

Пассивное шумоподавление

Существуют всего два вида шумоподавления — активное и пассивное. Пассивное реализуется за счет конструкции наушников. Амбушюры, материалы, посадка — все это влияет на степень «отключки» от мира.

Внутриканальные наушники

Самый простой и доступный вариант — внутриканальные, вакуумные наушники. Даже самые простые и бюджетные модели уже неплохо защищают от шума. По сути, они работают так же, как беруши — погружаются в слуховой проход, блокируя звук. Здесь прежде всего играет роль материал накладок-амбушюр и плотность фиксации в ушном проходе.

Силикон — мягкий, гибкий материал, хуже всего защищает от звука. Существуют двух- и трехконтурные модификации силиконовых амбушюр, которые со своей задачей справляются уже намного лучше. Они вставляются намного глубже стандартных накладок, и каждый контур плотно изолирует от звука. Но многим людям накладки «елочки» оказываются некомофртными как раз из-за глубины погружения и анатомических особенностей строения внутреннего уха.

Пена шумоизолирует намного эффективнее. Пеноматериал бывает разным по плотности, и чем плотнее — тем сильнее подавление внешних звуков. Однако пенные амбушюры дороже силиконовых, гораздо быстрее изнашиваются, их нужно постоянно менять. К тому же пена не обладает гибкостью, садится в ухо жестко. Для кого-то это дело привычки, но для некоторых пользователей после податливого и мягкого силикона пена покажется, как пробка в ухе.

Кастом — тут без вариантов шумоизоляция будет на высоте. Некоторые бренды наушников предлагают в буквальном смысле изготовить наушники и амбушюры по слепку вашего внутреннего уха. Тогда наушники войдут идеально, сидеть будут плотно, никаких «вражеских» звуков вы не услышите. Как не трудно догадаться, единственный недостаток — высокая цена такого удовольствия.

При выборе любого материала, во внутриканальных наушниках самым главным остаются анатомические особенности и размер накладок. Амбушюры должны быть подобраны так, чтобы вам было комфортно. Даже самая плотная пена, если она будет постоянно выпадать из уха, не даст вам желаемого эффекта. То же самое и в обратную сторону — никакая крутая шумоизоляция не принесет вам удовольствия, если накладки будут давить и натирать ухо.

Накладные наушники

Здесь нам важен не только материал амбушюр, но еще и конструкция чашек и сила прижатия к голове.

Материал и жесткость амбушюр — это не только про шумоизоляцию, но еще и про комфорт и экологичность ношения. Слишком жесткие амбушюры не дадут плотного прилегания по форме уха, да к тому же будут давить, натирать и всячески мешать. Особенно, если при этом еще и оголовье слишком тугое. В лучшем случае вам будет неудобно, в худшем — готовьтесь к головным болям, дискомфорту и будущим заболеваниям ушей. Амбушюры должны быть максимально мягкими и пышными, нигде не давить, но, в то же время, плотно «обнимать» ваше ухо.

Если мы говорим о плотности прилегания «ушей» к телу, то одним из важнейших факторов выбора является материал. Особенно, если вы находитесь в наушниках по несколько часов подряд или даже целыми днями. Из материалов стоит отдать предпочтение натуральной коже либо дорогой синтетике, похожей на натуральную ткань. Они сами по себе неплохо заглушают шумы, но к тому же «дышат» — сохраняют циркуляцию воздуха. Бюджетная искусственная кожа, силикон или, того хуже, резина — сразу нет. Готовьтесь к тому, что уши будут уставать, преть, чесаться. Повышается риск развития грибка ушей, вылечить который очень сложно.

Открытые или закрытые чашки? Конечно, овальные, большие и мягкие чашки, полностью закрывающие ухо — намного лучше. Тут и без активного шумоподавления погружаешься в тишину. Открытые могут неплохо защищать от фонового гула, но шумоподавление будет намного хуже закрытых.

Вкладыши

Тут все просто — сама по себе конструкция вкладышей не подразумевает никаких наворотов для пассивного шумоподавления. Какие-то наушники будут чуть лучше, с какими-то вы будете слышать вообще все и сразу. Но точно одно — вкладыши не идут ни в какое сравнение с внутриканальными и, тем более, накладными.

Активное шумоподавление

Тяжелая артиллерия для противников окружающего мира — активное шумоподавление. Оно реализовано уже не конструкцией наушников, а цифровой схемой. Микрофон «ловит» внешние шумы и воспроизводит их в противофазе. Таким образом, звук гасится о свое отражение, и остается только тишина. В идеальном мире с активным шумоподавлением вы не слышите вообще ничего. На практике дело обстоит немножко иначе.

Тип микрофона влияет на то, какие именно шумы будут улавливаться. Внешний микрофон реагирует на средние и высокие частоты — например, хорошо гасит голоса, другую музыку, звук телевизора. Внутренний микрофон чувствителен к нижним частотам, но почти не фиксирует высокие и средние.

Во внутриканальных наушниках активное шумоподавление всегда с внешним микрофоном. Микрофон может располагаться как на самых «ушках», так и в виде дополнительного блока на проводе. Блок может быть неудобен из-за дополнительной тяжести, которая мешает проводу свободно «болтаться» во время движения. Микрофон на самих наушниках несколько их утяжеляет — они могут начать выпадать из ушей. Как мы уже выяснили, внутриканальные наушники эффективно справляются с высокими и средними частотами. Но басовитые шумы и гул могут все-таки пройти.

Накладные наушники могут быть оснащены как внутренним, так и внешним микрофоном. Или обоими сразу. А еще их может быть даже больше, чем два, и тогда можно получить совершенный вакуум, даже не включая никакую музыку. Просто надеваете наушники, включаете шумоподавление — и совершенная тишина с вами. Однако количество и качество микрофонов напрямую влияет на цену. Наушники с двойным микрофоном обычно дороже. Но и их эффективность выше. Во время выбора накладных наушников с активным шумоподавлением протестируйте их звучание в обоих режимах — с включенным и выключенным шумоподавлением. У некоторых моделей звучание может сильно меняться, и для тонких ценителей это станет существенным недостатком.

Учитывайте, что активное шумоподавление намного быстрее разряжает аккумуляторы беспроводных наушников.

Лучший способ потратить деньги эффективно — понять, какие шумы вас раздражают больше всего и насколько. Иногда и пассивного шумоподавления вполне хватает для комфорта, либо же совсем незачем искать дорогие накладные наушники на два микрофона и больше. Самый идеальный вариант — придите в магазин и померьте несколько моделей. Попросите консультанта или друга поговорить с вами, крикнуть, выгляните с ними на улицу. Комфортно в носке, ничего не слышно? Берем! И помните, что даже при самом навороченном активном шумоподавлении самое главное — чтобы вам было удобно.

Источник

Как работает система шумоподавления в современных наушниках

Сегодня едва ли не половина ассортимента в аудио-отделе любого магазина оснащается системой активного шумоподавления. Одни говорят, что это – лучшее изобретение со времен появления гарнитур, а другие уверены, что это лишь очередная уловка для выкачивания денег.

Давайте вместе разберемся, нужно ли обращать внимание на подобную фишку при выборе наушников.

Что это такое и как работает

Работает активное шумоподавление следующим образом. Система захватывает шум, который нужно подавить, через внешний микрофон и издает звуковую волну с той же амплитудой, но зеркально отображённой фазой исходного звука. Волна шума и сгенерированного звука смешиваются и подавляют друг друга.

Такой способ борьбы с шумом при прослушивании музыки позволяет отказаться от полной шумоизоляции либо от чрезмерного повышения громкости. Именно эти два способа ранее активно применялись для подавления лишних звуков.

Первые патенты в этой области начали появляться еще в 30-х годах ХХ века, но до реального применения дело дошло лишь спустя полвека. Технология активного шумоподавления изначально использовалась в авиационной и оборонной промышленности. Лишь несколько лет назад она попала на потребительский рынок.

Эффективно ли это

Многие напрасно считают систему активного шумоподавления маркетинговой уловкой. Да, от всех шумов система не оградит, но свою прямую функцию выполняет исправно.

Принято считать, что человек способен воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц. Большинство современных «шумодавов» хорошо справляются с шумом от 100 Гц до 1 КГц. Этого вполне достаточно, чтобы избавить слушателя от разговоров других людей, шума транспорта и ветра.

Колебания в диапазоне ниже 100 Гц мы воспринимает не только ухом, но и телом, здесь никакое шумоподавление в наушниках не поможет. А что касается верхнего диапазона, то система способна превратить высокочастотный писк или свист в спокойное шипение.

В хороших шумоподавляющих наушниках можно почувствовать себя в тихом помещении, даже находясь на шумной улице.

Полезные фишки активного шумоподавления

Производители подумали, раз уж наушники оснащаются внешним микрофоном, то почему бы не предусмотреть возможность задействовать его по прямому назначению.

Некоторые модели позволяют временно отключать шумоподавление и транслировать в наушники звук «снаружи». Так можно общаться с собеседником, безопасно передвигаться или просто воспринимать информацию из окружающего мира и при этом не снимать наушники.

Другим плюсом моделей с активным подавлением шума является наличие встроенного усилителя. Именно с его помощью генерируется «антишум» для работы системы, но кроме этого усилитель способен выдавать более качественный звук.

Неужели все так гладко

У системы активного шумоподавления есть и свои минусы. Главный из них – такие наушники подойдут не всем. Не стоит переживать, процент тех, кому технология противопоказана, достаточно низкий. Около 3% пользователей при длительном использовании активного «шумодава» начинают жаловаться на головные боли.

Их причина – синдром непереносимости системы активного подавления шума. Он похож на морскую болезнь, когда наш мозг думает, что тело находится в покое, а вестибулярный аппарат посылает противоположные сигналы.

Так и при подавлении шума мозгу кажется, что мы в тихом месте, а органы чувств посылают несвойственные для этого сигналы.

Другим негативным фактором является увеличенное давление на барабанные перепонки, ведь помимо музыки и шума нам в ухо поступает «антишум». Это может вызывать сбои в нервной системе и приводить к головным болям.

Какие есть альтернативы

На данный момент активное шумоподавление является самым технологичным решением. Эта фишка отсекает до 95% посторонних звуков при прослушивании музыки. При этом используется целая цепочка дополнительных элементов и это сказывается на стоимости наушников и гарнитур с активным подавлением шума.

В противовес данной технологии можно поставить пассивное шумоподавление. Оно достигается путем герметизации человеческого уха от внешних шумов за счет массивных амбушюр в накладных моделях наушников или гибких и принимающих любую форму амбушюр в вакуумных моделях.

При прочих равных параметрах такие наушники стоят дешевле и проще в устройстве, а значит – надежнее в эксплуатации.

Что же выбрать в итоге

Для начала нужно пойти в ближайший магазин электроники с выставочными образцами и наглядно убедиться в работе системы активного шумоподавления. Простое сравнение наушников с такой системой и без неё сразу даст результат.

Чтобы не попасть в так называемую «зону риска», лучше попросить на тест модель у друга или знакомого.

От себя рекомендуем Philips SHB9850NC, одна из лучших моделей на рынке. Шумоподавление работает как по Bluetooth, так и по проводу, честные 16 часов работы гарантированы.

Вот так очередная технология, ранее стоявшая на вооружении военных, плотно проникает в нашу жизнь.

Источник