Kā trokšņu slāpēšana darbojas austiņās un kāpēc tā neglābj no visām ārējām skaņām

2024 Autors: Malcolm Clapton | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 04:04

Nežēlīgā fizika neļauj trokšņu slāpēšanas sistēmām radīt perfektu klusumu.

2020. gadā, pārejot uz tāldarbu, daudziem cilvēkiem bija nepieciešamas austiņas, lai sazinātos ar kolēģiem tiešsaistes konferencēs un attālinātos no mājsaimniecības locekļiem. Īpašu popularitāti ir ieguvuši sīkrīki ar trokšņu slāpēšanu: tie palīdzēja labāk koncentrēties darbam, jo samazināja ārējā trokšņa līmeni.

Bet tādi modeļi ir bijuši jau ilgu laiku: mājsaimniecības austiņas ar trokšņu slāpēšanas sistēmu pirmo reizi iznāca jau 1989. gadā. Pavisam nesen Apple ir pievērsis uzmanību šai funkcijai, izlaižot AirPods Pro un pēc tam AirPods Max.

Daudzi sagaida, ka troksni slāpējošās austiņas pilnībā "izslēgs" apkārtējo skaņu, un ir vīlušies, kad tas neizdodas. Lai saprastu, kāpēc tehnoloģija neatdarina pogu Mute, jums ir jāsaprot, kā tā darbojas.

Kā darbojas aktīvā trokšņu slāpēšana

Aktīvā trokšņu slāpēšanas tehnoloģija no militārās migrācijas uz sadzīves tehniku: jau 20. gadsimta vidū šādas sistēmas tika izmantotas, lai samazinātu trokšņa līmeni lidmašīnu un helikopteru kabīnēs. Pirmās uz auss uzliekamās aktīvās troksni slāpējošās austiņas tika radītas helikopteriem 1957. gadā.

Mājas lietošanai tehnoloģiju pielāgoja Bose – tieši tā austiņas kļuva par trokšņu slāpēšanas pionieriem plaša patēriņa elektronikas tirgū 1989. gadā.

Darbības princips ir šāds: mikrofona sistēma nosaka trokšņu līmeni ap austiņām, un pēc tam skaļruņos tiek atskaņots signāls ar tādu pašu amplitūdu, bet pretfāzē. Tā rezultātā trokšņa un prettrokšņa viļņi viens otru nomāc. Protams, lai radītos pretfāzes vilnis, austiņām jābūt pieslēgtām pie kaut kāda strāvas avota, tāpēc šādu sistēmu sauc par aktīvu.

To īstenot praksē nav tik vienkārši, kā šķiet. Tas viss ir saistīts ar skaņas būtību. Signāla ģenerēšana pretfāzē ir grūts uzdevums: tas ir jāpabeidz ātri un precīzi. Ātri, jo troksnis var mainīties, piemēram, kafejnīcā vai nu pie apakštasītēm klauvē krūzes, vai arī kāds tiek apsveikts dzimšanas dienā, tas ir, nepastāvīgs skaņas fons un tam jāpielāgojas. Tieši tā, jo novirze starp fāzi un pretfāzi var izraisīt nepatīkamus traucējumus.

Tāpēc aktīvā trokšņu slāpēšana vislabāk spēj tikt galā ar monotonām zemfrekvences skaņām, piemēram, gaisa kuģu dzinēju vai ventilācijas troksni. Viņiem ir vairāk vai mazāk nemainīga amplitūda, un viļņa garums zemās frekvencēs ir diezgan liels un piedod zināmu signāla neatbilstību fāzē un pretfāzē. Kafejnīcas gadījumā trokšņa pamatu veido vidējas un augstas frekvences skaņas, kurām viļņa garums ir daudz mazāks un amplitūda mainās krasāk - tām ir augstākas prasības pretfāzes signālam.

Mūsdienu aktīvajām trokšņu slāpēšanas sistēmām vēl nav pietiekami daudz skaitļošanas jaudas, lai apklusinātu svešinieku sarunas un pēkšņo dārdoņu. Bet viņi labi iztur monotonu fona troksni.

Kā darbojas pasīvā trokšņu slāpēšana

Papildus aktīvajai trokšņu slāpēšanai ir arī pasīvā trokšņu slāpēšana. Var teikt, ka tā ir skaņas izolācija: jūs uzliekat austiņas - un viss apkārt kļūst apslāpēts. Tam nav nepieciešama elektrība un ir atkarīgs tikai no tā, cik cieši ierīce pieguļ ausīm un galvai. Ja ir kāda atstarpe, būs dzirdams troksnis.

Tāpēc ausīs ievietojamajām austiņām ir vairāki dažādu izmēru austiņu pāri: katra ausis ir atšķirīgas, un dažreiz nav viegli atrast ideālos ausu spilventiņus. Ja tie nesēž ļoti stingri, sīkrīks nenodrošinās atbilstošu skaņas izolācijas līmeni.

Taču perfekti saskaņotās sprauslas efektīvi slāpē tieši to troksni, ar ko aktīvā trokšņu slāpēšana nespēj tikt galā: vidējas un augstas frekvences, asas, pēkšņas skaņas. Tā kā šī shēma nepaļaujas uz elektronikas ātrumu, bet vienkārši apslāpē visu apkārt, kaut arī ne līdz pilnīgam klusumam.

Pasīvā trokšņu slāpēšana arī spēlē nozīmīgu lomu pilna izmēra austiņās ar lielām krūzēm. Jo ciešāk ausu spilventiņi ir piespiesti pie galvas, jo mazāk dzirdat troksni un mazāk tuvumā esošo cilvēku uzzinās par jūsu mūziku. Bet, ja ausīs ievietojamām austiņām var nomainīt nepiemērotus stiprinājumus, tad ar pilna izmēra austiņām neko nevar izdarīt, kas labi neguļ uz galvas.

Un tomēr ideāls klusums ar šādu sīkrīku nav sasniedzams. Iemesls atkal ir skaņas raksturā un materiālos. Skaņa izplatās visur, kur ir vide. Fiziski šķēršļi var viņu novērst, tāpēc jūs varat vienkārši aizklāt ausis ar rokām un noslīcināt apkārtējo pasauli.

Taču, lai panāktu pilnīgu skaņas izolāciju, ir jāizmanto speciāli skaņu absorbējoši materiāli.

Vai atceraties lielās konstrukcijas austiņas, kuras lieto, lai aizsargātu pret skarbām skaņām, piemēram, ar āmuru? Tajās nav elektroniskas pildīšanas – tās vienkārši aizsedz ausis, radot fizisku barjeru trokšņiem un atbrīvojot rokas. Tajā pašā laikā tie joprojām nesniedz pilnīgu klusumu: āmurs ir dzirdams, lai arī blāvi.

Lai šajās austiņās iegūtu maksimālu skaņas izolāciju, jāpievieno vairāk absorbējošs materiāls, kas padarīs tās ievērojami smagākas un apjomīgākas. Tagad iedomājieties, ka visa nepieciešamā elektronika būs jāpievieno jau svarā augošajām austiņām. Modelis kļūs ļoti smags.

Protams, ražotāji uzlabo gan materiālus, no kuriem izgatavotas austiņas, gan to elektronisko pildījumu, taču tie vēl ir tālu no ideāla klusuma radīšanas. Tagad viņi cenšas atrast līdzsvaru starp lietošanas komfortu un piedāvāto funkciju efektivitāti.

Kas ietekmē trokšņa samazināšanas kvalitāti

Tirgū ir daudz uzņēmumu, kas piedāvā aktīvas trokšņu slāpēšanas austiņas, bet kā zināt, kam ir vislabākās?

Jūs varat apskatīt īpašības. Piemēram, jo vairāk mikrofonu strādās trokšņu samazināšanas sistēmā, jo precīzāk tiks nolasīts apkārtējās skaņas līmenis un pareizāk tiks veidots pretfāzes signāls. Jo jaudīgāks un modernāks ir procesors, jo ātrāk sistēma reaģēs uz apkārtējā trokšņa izmaiņām. Teorētiski.

Daži uzņēmumi pat piedāvā pielāgotus trokšņu samazināšanas algoritmus, piemēram, Sony, Bose, Samsung, Apple. Austiņām, kas aprīkotas ar šādām sistēmām, papildus mikrofoniem, kas klausās troksni ārpus ierīces, ir arī mikrofoni, kas uztver troksni iekšpusē.

Kalibrēšanas laikā austiņas atveido testa signālus, un tie paši iekšējie mikrofoni nolasa atbildi. Balstoties uz kalibrēšanas rezultātiem, trokšņu samazināšanas algoritms koriģē savu darbu: tagad tas ir pielāgots konkrētu ausu un galvas ģeometrijai.

Pasīvā skaņas izolācija ietekmē arī aktīvās trokšņu samazināšanas sistēmas darbību. Ja austiņas ir vaļīgas un laiž cauri troksni, pretfāzes signāls nedarbosies tik efektīvi. Lielākajai daļai pilna izmēra aktīvās trokšņu slāpēšanas austiņu ir lieli, mīksti ausu spilventiņi, kas aptver jūsu galvas izliekumus, lai nodrošinātu maksimālu skaņas izolāciju.

Kā neiekrist tirgotāju viltībās

Problēma ar troksni slāpējošām austiņām ir tā, ka uzņēmumi melo: reklāmās, kad ir ieslēgta trokšņu slāpēšana, ballīti nomaina zvanošs klusums, vilciena riteņu dauzīšanas vietu ieņem rāmas Alpu pļavas, bet mazulis kliedz iekšā. nākamais sēdeklis izšķīst dūmakā.

Bet paša trokšņa samazināšanas procesa fizikas dēļ šādu efektu panākt ir nereāli. Sākotnēji, starp citu, kompānija Bose savas austiņas godīgi nodēvēja par Noise-Reducing - "trokšņu samazināšana", bet pēc tam, tāpat kā citi, pārgāja uz terminu Noise-Canceling - "trokšņu slāpēšana".

Rezultātā lietotāji, cerot uz klusumu, nolaižas tādās austiņās metro, ieslēdz trokšņu slāpēšanu… Vēja gaudošana tunelī pazūd, bet studenti, kuri ar Staņislavska mokām runā par sesijas nokārtošanu, nē.. Un kā tuvumā kāds klepojis, var dzirdēt. Blāvi, bet tomēr dzirdami.

Kur ir mans solītais klusums, pļavas un Alpu svaigums? Sapņos. Jo tehnoloģijas vēl nav sasniegušas šo līmeni.

Tajā pašā laikā mārketinga materiālos izstrādātāji ļoti mīl lielīties ar to, ka viņu sistēma nodrošina trokšņu samazināšanu, piemēram, līdz -15 dB. Pirmā lieta, kam mēs pievēršam uzmanību, ir vārds "pirms". Otrais ir tas, ka nav norādīts, kādos apstākļos var sasniegt šos −15 dB. Tas ir, daži skaitļi ir, bet kā tos salīdzināt ar realitāti, nav īsti skaidrs.

Vēl viens triks ir jēdzienu aizstāšana. Gadās, ka austiņu aprakstā trokšņu slāpēšana ir sistēma, kas sarunu laikā slāpē troksni balss pārraides laikā. Tas ir, jūsu sarunu biedrs jūs dzird skaidrāk. Bet tas neietekmē ārējo trokšņu slāpēšanu, klausoties mūziku.

Kāda ir būtība

Trokšņu slāpēšanas tehnoloģija tādā formā, kādā to piedāvā austiņu ražotāju reklāmas nodaļas, nepastāv. Turklāt tā iedarbība ir individuāla un atkarīga no konkrēta klausītāja fiziskajiem parametriem. Dažiem pilna izmēra austiņas nodrošina atbilstošu pasīvo skaņas izolāciju, lai aktīvā trokšņu slāpēšana darbotos labi. Un citam cilvēkam, piemēram, atšķirīgās vaigu kaulu struktūras dēļ austiņas tik cieši nesaderēs un algoritms būs neefektīvs. Tāpēc viss ir jāizmēģina.

Modeļi ar aktīvo trokšņu slāpēšanu ir piemēroti tiem, kas daudz ceļo transportā: autobusos, vilcienos un lidmašīnās. Šādu austiņu galvenā iezīme ir spēja apslāpēt vienmuļo zemfrekvences troksni, un tieši viņš visbiežāk pavada ceļojumos. Tie atšķiras ar augstas kvalitātes aktīvo trokšņu slāpēšanu, piemēram:

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

Tiem, kuri cenšas izbēgt no trokšņainiem birojiem un mājsaimniecībām, īpaša uzmanība jāpievērš austiņu atbilstībai un jāmeklē modeļi, kas pēc iespējas cieši pieguļ galvai vai auss kanālam. Šīs austiņas samazina visa apkārtējā trokšņa līmeni, tostarp balsis. Bet jūs nevarat izvēlēties tos pēc padoma: jums tie ir jāizmēģina.

Ja atrodat modeli, kas cieši un cieši pieguļ un ir aprīkots ar aktīvo trokšņu slāpēšanu, varat priecāties: jūs iegūstat labāko no abām pasaulēm. Bet jūs joprojām nevarat sasniegt perfektu klusumu.