Hvordan støjreduktion fungerer i hovedtelefoner, og hvorfor det ikke gemmer fra alle eksterne lyde

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Nådesløs fysik forhindrer støjdæmpningssystemer i at skabe perfekt stilhed.

I 2020, på grund af overgangen til fjernarbejde, havde mange mennesker brug for høretelefoner for at kommunikere med kolleger i onlinekonferencer og distancere sig fra husstandsmedlemmer. Gadgets med støjreduktion har vundet særlig popularitet: De hjalp med at fokusere bedre på arbejdet på grund af det faktum, at de reducerede niveauet af ekstern støj.

Men der har været sådanne modeller i lang tid: husholdningshovedtelefoner med et støjreducerende system kom først ud så tidligt som i 1989. For nylig har Apple henledt opmærksomheden på denne funktion med udgivelsen af AirPods Pro og derefter AirPods Max.

Mange forventer, at støjreducerende hovedtelefoner fuldstændig "slukker" omgivende lyd, og bliver skuffede, når de ikke gør det. For at forstå, hvorfor teknologien ikke efterligner Mute-knappen, skal du forstå, hvordan den virker.

Sådan fungerer aktiv støjreduktion

Aktiv støjreduktionsteknologi migrerede til husholdningsapparater fra militæret: allerede i midten af det 20. århundrede blev sådanne systemer brugt til at reducere støjniveauet i cockpitterne på fly og helikoptere. De første on-ear aktive støjreducerende hovedtelefoner blev skabt til helikoptere i 1957.

Til hjemmebrug blev teknologien tilpasset af Bose - det var dens hovedtelefoner, der blev de støjreducerende pionerer på markedet for forbrugerelektronik i 1989.

Funktionsprincippet er som følger: Mikrofonsystemet registrerer støjniveauet omkring hovedtelefonerne, og derefter gengives et signal med samme amplitude, men i modfase, i højttalerne. Som et resultat undertrykker bølgerne af støj og anti-støj hinanden gensidigt. For at der kan skabes en antifasebølge, skal hovedtelefonerne naturligvis være tilsluttet en eller anden form for strømkilde, hvorfor sådan et system kaldes aktivt.

At implementere det i praksis er ikke så let, som det ser ud til. Det hele handler om lydens natur. Generering af et signal i modfase er en vanskelig opgave: den skal udføres hurtigt og præcist. Hurtigt, fordi støjen kan ændre sig, for eksempel på en cafe, enten banker kopper på underkopper, eller nogen bliver lykønsket med fødselsdagen, det vil sige en ustadig lydbaggrund, og du skal tilpasse dig den. Netop fordi afvigelsen mellem fase og modfase kan føre til ubehagelig forvrængning.

Det er derfor, Active Noise Cancellation er bedst til at håndtere monotone lavfrekvente lyde som brummen fra flymotorer eller ventilation. De har en mere eller mindre konstant amplitude, og bølgelængden ved lave frekvenser er ret stor og tilgiver en vis signalafvigelse i fase og modfase. I tilfælde af en cafe skabes grundlaget for støjen af mellem- og højfrekvente lyde, for hvilke bølgelængden er meget kortere og amplituden ændrer sig kraftigere - de har højere krav til et modfasesignal.

Moderne aktive støjreduktionssystemer har endnu ikke nok computerkraft til at dæmpe fremmedes samtaler og den pludselige rumlen. Men de håndterer monoton baggrundsstøj godt.

Sådan fungerer passiv støjreduktion

Udover aktiv støjreduktion er der også passiv støjreduktion. Dette kan siges at være lyddæmpende: Du tager høretelefoner på – og alt omkring bliver dæmpet. Det kræver ikke elektricitet og afhænger kun af, hvor tæt enheden passer til ørerne og hovedet. Hvis der er et mellemrum, vil støjen blive hørt.

Derfor kommer in-ear høretelefoner med flere par ørestykker, forskellige i størrelse: alles ører er forskellige, og nogle gange er det ikke nemt at finde de perfekte ørepuder. Hvis de ikke sidder meget fast, vil gadgetten ikke give det rette niveau af lydisolering.

Men perfekt afstemte dyser dæmper effektivt præcis den støj, som aktiv støjreduktion ikke kan klare: mellem- og høje frekvenser, skarpe, pludselige lyde. Fordi dette kredsløb ikke er afhængigt af elektronikkens hastighed, men blot dæmper alt rundt, dog ikke til fuldstændig tavshed.

Passiv støjreduktion spiller også en væsentlig rolle i hovedtelefoner i fuld størrelse med store kopper. Jo strammere ørepuderne presses mod dit hoved, jo mindre støj hører du, og jo færre mennesker, der er i nærheden, vil vide om din musik. Men hvis du kan ændre uegnede vedhæftede filer til in-ear høretelefoner, så kan der ikke gøres noget med dem i fuld størrelse, der ikke sidder godt på hovedet.

Og alligevel kan perfekt stilhed med sådan en gadget ikke opnås. Årsagen ligger igen i lydens natur og i materialerne. Lyd forplanter sig overalt, hvor der er et medium. Fysiske forhindringer kan forhindre ham, så du kan blot dække dine ører med hænderne og overdøve verden omkring.

For at opnå fuldstændig lydisolering skal der dog anvendes specielle lyddæmpende materialer.

Kan du huske de store konstruktionshovedtelefoner, der bæres for at beskytte mod hårde lyde som en hammer? Der er ingen elektronisk påfyldning i dem - de dækker simpelthen ørerne, skaber en fysisk barriere for støj og frigør dine hænder. Samtidig giver de stadig ikke fuldstændig stilhed: hammerhammeren er hørbar, omend kedelig.

For at få maksimal lydisolering i disse høretelefoner skal du tilføje mere absorberende materiale, som vil gøre dem mærkbart tungere og mere voluminøse. Forestil dig nu, at du bliver nødt til at tilslutte al den nødvendige elektronik til de allerede vægtøgende hovedtelefoner. Modellen bliver meget tung.

Selvfølgelig forbedrer producenterne både materialerne, som høretelefonerne er lavet af, og deres elektroniske fyld, men de er stadig langt fra at skabe ideel stilhed. Nu forsøger de at finde en balance mellem komforten ved brug og effektiviteten af de tilbudte funktioner.

Hvad påvirker kvaliteten af støjreduktion

Der er mange virksomheder på markedet, der tilbyder aktive støjreducerende hovedtelefoner, men hvordan ved du, hvem der har de bedste?

Du kan tage et kig på egenskaberne. For eksempel, jo flere mikrofoner, der arbejder i støjreduktionssystemet, jo mere nøjagtigt vil det omgivende humleniveau blive aflæst, og jo mere korrekt vil antifasesignalet blive bygget. Jo mere kraftfuld og moderne processor, jo hurtigere vil systemet reagere på ændringer i støjen omkring. I teorien.

Nogle virksomheder tilbyder endda tilpassede støjreduktionsalgoritmer, såsom Sony, Bose, Samsung, Apple. Hovedtelefoner udstyret med sådanne systemer har udover mikrofoner, der lytter til støjen uden for enheden, også mikrofoner, der opfanger støjen indeni.

Under kalibreringen gengiver hovedtelefonerne testsignaler, og de samme interne mikrofoner aflæser svaret. Baseret på kalibreringsresultaterne korrigerer støjreduktionsalgoritmen sit arbejde: den er nu justeret til geometrien af specifikke ører og hoved.

Passiv lydisolering påvirker også driften af det aktive støjreduktionssystem. Hvis høretelefonerne er løse og passerer gennem støj, vil antifasesignalet ikke fungere så effektivt. De fleste aktive støjreducerende hovedtelefoner i fuld størrelse har store, bløde ørepuder, der omslutter dit hoveds kurver for maksimal lydisolering.

Hvordan man ikke falder for marketingfolks tricks

Problemet med støjreducerende hovedtelefoner er, at virksomheder lyver: I reklamer, når støjreducering er slået til, bliver festen erstattet af en ringende stilhed, pladsen for de hamrende toghjul indtages af fredfyldte alpine enge, og babyen skriger ind. det næste sæde opløses i disen.

Men på grund af selve støjreduktionsprocessens fysik er det urealistisk at opnå en sådan effekt. I første omgang kaldte Bose-firmaet i øvrigt ærligt talt sine hovedtelefoner for Noise-Reducing - "noise reducing", men skiftede så som andre til begrebet Noise-Canceling - "noise-cancelling".

Som et resultat går brugere, i håb om stilhed, ned i sådanne hovedtelefoner i metroen, tænder for støjreduktion … Vindens hylen i tunnelen forsvinder, men de studerende, der taler om at bestå sessionen med Stanislavskys kvaler, gør det ikke. Og den måde, nogen hostede i nærheden, kan høres. Kedelig, men stadig hørbar.

Hvor er min lovede stilhed, enge og alpine friskhed? I drømme. Fordi teknologien endnu ikke har nået dette niveau.

Samtidig er udviklere i markedsføringsmateriale meget glade for at prale med, at deres system giver støjreduktion, for eksempel op til -15 dB. Det første, vi er opmærksomme på, er ordet "før". Det andet er, at det ikke er specificeret under hvilke betingelser disse -15 dB kan opnås. Det vil sige, at der er nogle tal, men hvordan man sammenligner dem med virkeligheden er ikke særlig klar.

Et andet trick er substitution af begreber. Det sker, at i beskrivelsen af hovedtelefoner er støjreduktion et system, der dæmper støj under stemmetransmission under opkald. Det vil sige, at din samtalepartner hører dig tydeligere. Men det påvirker ikke undertrykkelsen af ekstern støj, når du lytter til musik.

Hvad er bundlinjen

Støjreducerende teknologi i den form, den præsenteres i af reklameafdelingerne hos hovedtelefonproducenter, eksisterer ikke. Desuden er effekten af den individuel og afhænger af de fysiske parametre for en bestemt lytter. For nogle giver hovedtelefoner i fuld størrelse tilstrækkelig passiv lydisolering, så aktiv støjreduktion fungerer godt. Og hos en anden person, for eksempel på grund af en anden struktur af kindbenene, vil hovedtelefonerne ikke passe så tæt, og algoritmen vil være ineffektiv. Så alt skal prøves.

Modeller med aktiv støjreduktion er velegnet til dem, der rejser meget i transport: på busser, tog og fly. Hovedtræk ved sådanne hovedtelefoner er evnen til at dæmpe den monotone lavfrekvente brummen, og det er ham, der oftest følger med på ture. De adskiller sig i højkvalitets aktiv støjreduktion, for eksempel:

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

De, der forsøger at flygte fra støjende kontorer og husholdninger, bør være særligt opmærksomme på høretelefonernes pasform og se efter modeller, der passer så tæt som muligt på hovedet eller øregangen. Disse hovedtelefoner reducerer niveauet af al støj omkring, inklusive stemmer. Men du kan ikke vælge dem efter råd: du skal prøve dem.

Hvis du støder på en model, der sidder tæt og tæt og kommer med Active Noise Cancellation, kan du glæde dig: Du får det bedste fra begge verdener. Men du kan stadig ikke opnå perfekt stilhed.