Hogyan működik a zajszűrés a fejhallgatóban, és miért nem óv meg minden külső hangtól

2024 Szerző: Malcolm Clapton | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 03:59

A könyörtelen fizika megakadályozza, hogy a zajszűrő rendszerek tökéletes csendet hozzanak létre.

2020-ban a távmunkára való átállás miatt sok embernek volt szüksége fejhallgatóra, hogy online konferenciákon kommunikálhasson kollégáival, és elhatárolódjon a háztartás tagjaitól. Különös népszerűségre tettek szert a zajszűrős kütyük: segítettek jobban koncentrálni a munkára, mivel csökkentették a külső zajszintet.

De már régóta léteznek ilyen modellek: a zajszűrő rendszerrel ellátott háztartási fejhallgatók már 1989-ben megjelentek. A közelmúltban az Apple az AirPods Pro, majd az AirPods Max kiadásával hívta fel a figyelmet erre a funkcióra.

Sokan azt várják, hogy a zajszűrős fejhallgatók teljesen „kikapcsolják” a környezeti hangot, és csalódottak, ha nem. Annak megértéséhez, hogy a technológia miért nem utánozza a Némítás gombot, meg kell értenie annak működését.

Hogyan működik az aktív zajszűrés

Az aktív zajszűrő technológia a katonaságból vándorolt át a háztartási gépekre: már a 20. század közepén ilyen rendszerekkel csökkentették a zajszintet a repülőgépek és helikopterek pilótafülkéiben. Az első fülre helyezhető aktív zajszűrő fejhallgatót 1957-ben hozták létre helikopterekhez.

Otthoni használatra a technológiát a Bose adaptálta – a fejhallgatója volt az, amely 1989-ben a szórakoztatóelektronikai piac zajszűrő úttörőjévé vált.

A működés elve a következő: a mikrofonrendszer érzékeli a fejhallgató körüli zajszintet, majd a hangszórókban azonos amplitúdójú, de ellenfázisú jelet reprodukálnak. Ennek eredményeként a zaj és az anti-zaj hullámai kölcsönösen elnyomják egymást. Természetesen ahhoz, hogy antifázisú hullám jöjjön létre, a fejhallgatót valamilyen áramforráshoz kell csatlakoztatni, ezért is hívják az ilyen rendszert aktívnak.

A gyakorlati megvalósítás nem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik. Minden a hang természetéről szól. Az ellenfázisú jel generálása nehéz feladat: gyorsan és pontosan kell végrehajtani. Gyorsan, mert változhat a zaj, például egy kávézóban vagy csészealjakon kopognak a csészék, vagy valakit a születésnapján gratulálnak, vagyis ingatag hangháttér és ehhez kell alkalmazkodni. Pontosan azért, mert a fázis és az antifázis közötti eltérés kellemetlen torzításhoz vezethet.

Ez az oka annak, hogy az Active Noise Cancellation a legjobban kezeli az olyan monoton alacsony frekvenciájú hangokat, mint a repülőgép-hajtóművek zümmögése vagy a szellőzés. Az amplitúdójuk többé-kevésbé állandó, és a hullámhossz alacsony frekvenciákon meglehetősen nagy, és megbocsát némi jeleltérést a fázisban és az antifázisban. Egy kávézó esetében a zaj alapját a közepes és magas frekvenciájú hangok adják, amelyeknél a hullámhossz jóval rövidebb, az amplitúdó pedig élesebben változik - ezeknél magasabb az antifázisú jel.

A modern aktív zajszűrő rendszerek még nem rendelkeznek elegendő számítási teljesítménnyel ahhoz, hogy elnémítsák az idegenek beszélgetését és a hirtelen dübörgést. De jól kezelik a monoton háttérzajt.

Hogyan működik a passzív zajszűrés

Az aktív zajszűrés mellett van passzív zajszűrés is. Ez hangszigetelésnek mondható: felteszed a fejhallgatót – és körülötted minden tompa lesz. Nem igényel áramot, és csak attól függ, hogy milyen szorosan illeszkedik a készülék a fülekhez és a fejhez. Ha van rés, a zaj hallható.

Éppen ezért az in-ear fejhallgatókhoz több pár fülhallgató tartozik, különböző méretű: mindenkinek más a füle, és néha nem könnyű megtalálni a tökéletes fülpárnát. Ha nem ülnek nagyon szilárdan, a modul nem biztosítja a megfelelő szintű hangszigetelést.

De a tökéletesen illeszkedő fúvókák pontosan azt a zajt csillapítják hatékonyan, amellyel az aktív zajszűrés nem tud megbirkózni: közepes és magas frekvenciák, éles, hirtelen hangok. Mert ez az áramkör nem az elektronika sebességére támaszkodik, hanem egyszerűen mindent eltompít körülötte, bár nem teljes csendben.

A passzív zajszűrés szintén jelentős szerepet játszik a teljes méretű, nagy csészékkel rendelkező fejhallgatóknál. Minél erősebben nyomódnak a fülpárnák a fejedhez, annál kevesebb zajt hallasz, és a közelben lévők annál kevesebbet fognak tudni a zenédről. De ha a fülbe helyezhető fejhallgatók alkalmatlan tartozékait ki tudod cserélni, akkor a teljes méretű fejhallgatóval nem lehet mit kezdeni, ami nem jól illeszkedik a fejre.

És mindazonáltal tökéletes csendet nem lehet elérni egy ilyen kütyüvel. Az ok ismét a hang természetében és az anyagokban rejlik. A hang ott terjed, ahol van közeg. Fizikai akadályok akadályozhatják meg, így egyszerűen befoghatja a fülét a kezével, és elfojthatja a környező világot.

A teljes hangszigetelés eléréséhez azonban speciális hangelnyelő anyagokat kell használni.

Emlékszel a nagy építőipari fejhallgatóra, amelyet azért viseltek, hogy megvédjék a durva hangokat, mint egy légkalapács? Nincs bennük elektronikus töltés – egyszerűen eltakarják a füleket, fizikai akadályt képezve a zaj ellen, és felszabadítják a kezeit. Ugyanakkor továbbra sem adnak teljes csendet: a légkalapács hallható, bár tompa.

A maximális hangszigetelés érdekében ezekben a fejhallgatókban több nedvszívó anyagot kell hozzáadnia, ami észrevehetően nehezebbé és terjedelmesebbé teszi. Most képzelje el, hogy az összes szükséges elektronikát csatlakoztatnia kell a már növekvő súlyú fejhallgatóhoz. A modell nagyon nehéz lesz.

Természetesen a gyártók javítják mind a fülhallgató anyagát, mind az elektronikus töltetét, de még mindig messze vannak az ideális csend megteremtésétől. Most próbálnak egyensúlyt teremteni a használat kényelme és a kínált funkciók hatékonysága között.

Mi befolyásolja a zajcsökkentés minőségét

Számos cég kínál aktív zajszűrős fejhallgatót a piacon, de honnan tudod, hogy kinek van a legjobb?

Megnézheti a jellemzőket. Például minél több mikrofon működik a zajcsökkentő rendszerben, annál pontosabban lesz leolvasva a környezeti zümmögés szintje, és annál pontosabban épül fel az ellenfázisú jel. Minél erősebb és modernebb a processzor, annál gyorsabban reagál a rendszer a környezeti zaj változásaira. Elméletben.

Egyes cégek még egyedi zajcsökkentő algoritmusokat is kínálnak, például a Sony, a Bose, a Samsung, az Apple. Az ilyen rendszerekkel felszerelt fejhallgatók a készüléken kívüli zajokat hallgató mikrofonokon kívül olyan mikrofonokkal is rendelkeznek, amelyek a belső zajt veszik fel.

A kalibrálás során a fejhallgató tesztjeleket reprodukál, és ugyanazok a belső mikrofonok olvassák le a választ. A kalibrációs eredmények alapján a zajcsökkentő algoritmus korrigálja a munkáját: immár az adott fül és fej geometriájához igazodik.

A passzív hangszigetelés az aktív zajcsökkentő rendszer működését is befolyásolja. Ha a fejhallgató meglazult és zajon megy keresztül, az ellenfázisú jel nem működik olyan hatékonyan. A legtöbb teljes méretű aktív zajszűrős fejhallgató nagy, puha fülpárnákkal rendelkezik, amelyek átölelik a fej íveit a maximális hangszigetelés érdekében.

Hogyan ne dőljünk be a marketingesek trükkjének

A zajszűrős fejhallgatóval az a baj, hogy a cégek hazudnak: a reklámokban a zajszűrés bekapcsolásakor a bulit csengő csend váltja fel, a dübörgő vonatkerekek helyét derűs alpesi rétek veszik át, a baba üvöltözik. a következő ülés feloldódik a ködben.

De magának a zajcsökkentési folyamatnak a fizikája miatt nem reális ilyen hatást elérni. Kezdetben egyébként a Bose cég őszintén Noise-Reducing - "zajcsökkentő" -nek nevezte fejhallgatóját, de aztán másokhoz hasonlóan áttért a Noise-Canceling - "zajszűrés" kifejezésre.

Ennek eredményeként a felhasználók csendet remélve ilyen fejhallgatóba ereszkednek le a metróban, bekapcsolják a zajszűrést… Az alagútban a szél üvöltése megszűnik, de a hallgatók, akik Sztanyiszlavszkij kínjával beszélnek arról, hogy átvészelték a foglalkozást, nem. És ahogy köhögött valaki a közelben, hallható. Tompa, de mégis hallható.

Hol van az ígért csend, rétek és alpesi frissesség? Álmokban. Mert a technológia még nem érte el ezt a szintet.

Ugyanakkor a marketinganyagokban a fejlesztők nagyon szeretnek dicsekedni azzal, hogy rendszerük zajcsökkentést biztosít például -15 dB-ig. Az első dolog, amire figyelünk, az az „előtte” szó. A második, hogy nincs meghatározva, hogy milyen körülmények között érhető el ez a -15 dB. Vagyis vannak számadatok, de nem nagyon világos, hogyan lehet ezeket összehasonlítani a valósággal.

Egy másik trükk a fogalmak helyettesítése. Előfordul, hogy a fejhallgatók leírásában a zajszűrés olyan rendszer, amely csillapítja a zajt hívás közbeni hangátvitel során. Vagyis a beszélgetőpartnered tisztábban hall. De ez nem befolyásolja a külső zaj elnyomását zenehallgatás közben.

Mi a lényeg

Zajszűrő technológia abban a formában, ahogyan azt a fejhallgató-gyártók reklámosztályai bemutatják, nem létezik. Sőt, ennek hatása egyéni, és az adott hallgató fizikai paramétereitől függ. Egyeseknél a teljes méretű fejhallgatók megfelelő passzív hangszigetelést biztosítanak, így az aktív zajszűrés jól működik. És egy másik embernél például az arccsont eltérő szerkezete miatt a fejhallgató nem fog olyan szorosan illeszkedni, és az algoritmus hatástalan lesz. Szóval mindent ki kell próbálni.

Az aktív zajszűrővel ellátott modellek azok számára alkalmasak, akik sokat utaznak a közlekedésben: buszon, vonaton és repülőgépen. Az ilyen fejhallgatók fő jellemzője a monoton alacsony frekvenciájú zümmögés tompítása, és leggyakrabban ő kíséri el az utazásokat. Különböznek a kiváló minőségű aktív zajszűrésben, például:

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

A zajos irodákból, háztartásokból menekülők fokozottan ügyeljenek a fejhallgató illeszkedésére, és olyan modelleket keressenek, amelyek a lehető legjobban illeszkednek a fejhez vagy a hallójárathoz. Ez a fejhallgató csökkenti a környező zaj szintjét, beleértve a hangokat is. De nem tanácsok alapján választhatod ki őket: fel kell próbálnod.

Ha olyan modellel találkozik, amely jól illeszkedik és jól illeszkedik, és aktív zajszűréssel rendelkezik, akkor örülhet: mindkét világból a legjobbat kapja. De a tökéletes csendet mégsem érheti el.