Kaip triukšmo slopinimas veikia ausinėse ir kodėl neapsaugo nuo visų išorinių garsų

2024 Autorius: Malcolm Clapton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 04:04

Negailestinga fizika neleidžia triukšmo slopinimo sistemoms sukurti tobulos tylos.

2020 m., perėjus prie nuotolinio darbo, daugeliui žmonių prireikė ausinių, kad galėtų bendrauti su kolegomis internetinėse konferencijose ir atsiriboti nuo namų ūkio narių. Įtaisai su triukšmo slopinimu sulaukė ypatingo populiarumo: padėjo geriau susikoncentruoti į darbą dėl to, kad sumažino išorinio triukšmo lygį.

Tačiau tokių modelių buvo jau seniai: buitinės ausinės su triukšmo slopinimo sistema pirmą kartą pasirodė dar 1989 metais. Visai neseniai „Apple“atkreipė dėmesį į šią funkciją išleisdama „AirPods Pro“ir „AirPods Max“.

Daugelis tikisi, kad triukšmą slopinančios ausinės visiškai „išjungs“aplinkos garsą, ir nusivilia, kai to nedaro. Kad suprastumėte, kodėl technologija nemėgdžioja nutildymo mygtuko, turite suprasti, kaip jis veikia.

Kaip veikia aktyvus triukšmo slopinimas

Aktyvios triukšmo slopinimo technologijos į buitinę techniką migravo iš kariuomenės: jau XX amžiaus viduryje tokios sistemos buvo naudojamos triukšmo lygiui mažinti lėktuvų ir sraigtasparnių kabinose. Pirmosios ant ausies uždedamos aktyvios triukšmą slopinančios ausinės buvo sukurtos sraigtasparniams 1957 m.

Naudojimui namuose technologiją pritaikė Bose – būtent jos ausinės tapo triukšmo slopinimo pionieriais buitinės elektronikos rinkoje 1989 metais.

Veikimo principas toks: mikrofono sistema nustato triukšmo lygį aplink ausines, o tada garsiakalbiuose atkuriamas tos pačios amplitudės, bet priešfazinis signalas. Dėl to triukšmo ir antitriukšmo bangos viena kitą slopina. Žinoma, kad būtų sukurta antifazinė banga, ausinės turi būti prijungtos prie kažkokio maitinimo šaltinio, todėl tokia sistema vadinama aktyvia.

Tai įgyvendinti praktiškai nėra taip paprasta, kaip atrodo. Viskas priklauso nuo paties garso prigimties. Signalo generavimas antifazėje yra sudėtingas uždavinys: jis turi būti atliktas greitai ir tiksliai. Greitai, nes triukšmas gali keistis, pavyzdžiui, kavinėje, arba puodeliai beldžiasi į lėkštes, arba kažkas sveikinamas su gimtadieniu, tai yra nepastovus garso fonas ir reikia prie jo prisitaikyti. Būtent todėl, kad nukrypimas tarp fazės ir antifazės gali sukelti nemalonų iškraipymą.

Štai kodėl „Active Noise Cancellation“geriausiai padeda susidoroti su monotoniškais žemo dažnio garsais, tokiais kaip orlaivių variklių ūžesys ar ventiliacija. Jie turi daugiau ar mažiau pastovią amplitudę, o bangos ilgis esant žemiems dažniams yra gana didelis ir atleidžia tam tikrą signalo fazės ir antifazės neatitikimą. Kavinės atveju triukšmo pagrindą sukuria vidutinio ir aukšto dažnio garsai, kurių bangos ilgis yra daug trumpesnis, o amplitudė kinta staigiau – jiems keliami didesni reikalavimai antifaziniam signalui.

Šiuolaikinės aktyvaus triukšmo slopinimo sistemos dar neturi pakankamai skaičiavimo galios, kad nutildytų nepažįstamų žmonių pokalbius ir staigų ūžesį. Tačiau jie puikiai susidoroja su monotonišku foniniu triukšmu.

Kaip veikia pasyvus triukšmo slopinimas

Be aktyvaus triukšmo slopinimo, yra ir pasyvus triukšmo slopinimas. Galima sakyti, kad tai yra garso izoliacija: užsidedi ausines – ir viskas aplink nuslopsta. Jis nereikalauja elektros ir priklauso tik nuo to, kaip tvirtai prietaisas priglunda prie ausų ir galvos. Jei yra koks nors tarpas, bus girdimas triukšmas.

Būtent todėl į ausis įstatomos ausinės yra su keliomis poromis ausinių, skirtingo dydžio: kiekvieno ausys skirtingos, o kartais nelengva rasti tobulas ausines. Jei jie nesėdi labai tvirtai, įtaisas neužtikrins tinkamo garso izoliacijos lygio.

Tačiau puikiai suderinti purkštukai efektyviai slopina būtent tą triukšmą, su kuriuo negali susidoroti aktyvus triukšmo slopinimas: vidutinius ir aukštus dažnius, aštrius, staigius garsus. Nes ši grandinė nepasikliauja elektronikos greičiu, o tiesiog prislopina viską aplinkui, nors ir ne iki visiškos tylos.

Pasyvus triukšmo slopinimas taip pat vaidina svarbų vaidmenį viso dydžio ausinėse su dideliais kaušeliais. Kuo tvirčiau prispausti ausų pagalvėlės prie galvos, tuo mažiau girdite triukšmą ir mažiau šalia esančių žmonių žinos apie jūsų muziką. Bet jei galite pakeisti netinkamus į ausis įleidžiamų ausinių priedus, tai nieko nepadarysi su pilno dydžio ausinėmis, kurios blogai priglunda prie galvos.

Ir vis dėlto tobulos tylos su tokia įtaisu pasiekti nepavyks. Priežastis vėlgi slypi garso prigimtyje ir medžiagose. Garsas sklinda visur, kur tik yra terpė. Fizinės kliūtys gali jam užkirsti kelią, todėl galite tiesiog užsidengti ausis rankomis ir nuskandinti aplinkinį pasaulį.

Tačiau norint pasiekti visišką garso izoliaciją, reikia naudoti specialias garsą sugeriančias medžiagas.

Prisimenate dideles konstrukcines ausines, skirtas apsaugoti nuo atšiaurių garsų, pavyzdžiui, plaktuko? Juose nėra elektroninio užpildymo – jie tiesiog uždengia ausis, sukurdami fizinį barjerą triukšmui ir atlaisvindami rankas. Tuo pačiu metu jie vis dar nesuteikia visiškos tylos: plaktukas girdimas, nors ir nuobodus.

Norint pasiekti maksimalią garso izoliaciją šiose ausinėse, reikia pridėti daugiau sugeriančios medžiagos, todėl jos taps pastebimai sunkesnės ir didesnės. Dabar įsivaizduokite, kad prie jau augančių ausinių teks prijungti visą reikalingą elektroniką. Modelis taps labai sunkus.

Žinoma, gamintojai tobulina ir medžiagas, iš kurių gaminamos ausinės, ir elektroninį jų užpildymą, tačiau iki idealios tylos dar toli gražu. Dabar bandoma rasti pusiausvyrą tarp naudojimo komforto ir siūlomų funkcijų efektyvumo.

Kas turi įtakos triukšmo mažinimo kokybei

Rinkoje yra daug įmonių, siūlančių aktyvias triukšmą slopinančias ausines, bet kaip žinoti, kas turi geriausias?

Galite pažvelgti į savybes. Pavyzdžiui, kuo daugiau mikrofonų dirbs triukšmo mažinimo sistemoje, tuo tiksliau bus nuskaitomas aplinkos triukšmo lygis ir teisingiau sukuriamas antifazinis signalas. Kuo galingesnis ir modernesnis procesorius, tuo greičiau sistema reaguos į triukšmo pokyčius aplink. Teoriškai.

Kai kurios įmonės netgi siūlo pritaikytus triukšmo mažinimo algoritmus, pavyzdžiui, Sony, Bose, Samsung, Apple. Ausinės su tokiomis sistemomis, be mikrofonų, kurie klausosi triukšmo už įrenginio ribų, taip pat turi mikrofonus, kurie fiksuoja triukšmą viduje.

Kalibravimo metu ausinės atkuria bandomuosius signalus, o atsakymą nuskaito tie patys vidiniai mikrofonai. Remiantis kalibravimo rezultatais, triukšmo mažinimo algoritmas pakoreguoja savo darbą: dabar jis priderinamas prie konkrečių ausų ir galvos geometrijos.

Pasyvi garso izoliacija taip pat turi įtakos aktyvios triukšmo mažinimo sistemos veikimui. Jei ausinės atsilaisvinusios ir sklinda per triukšmą, antifazinis signalas neveiks taip efektyviai. Daugumoje viso dydžio aktyvių triukšmą slopinančių ausinių yra didelės, minkštos ausų pagalvėlės, kurios priglunda prie galvos linkių, kad būtų maksimaliai izoliuotas garsas.

Kaip nepasiduoti rinkodaros specialistų gudrybėms

Triukšmą slopinančių ausinių bėda ta, kad įmonės meluoja: reklamose, kai įjungtas triukšmo slopinimas, vakarėlį pakeičia skambanti tyla, daužančių traukinio ratų vietą užima giedros alpių pievos, o kūdikis klykia. kita sėdynė ištirpsta migloje.

Tačiau dėl paties triukšmo mažinimo proceso fizikos tokį efektą pasiekti nerealu. Iš pradžių, beje, kompanija Bose savo ausines nuoširdžiai pavadino Noise-Reducing – „triukšmo mažinimu“, tačiau vėliau, kaip ir kiti, perėjo prie termino Noise-Canceling – „triukšmo slopinimas“.

Dėl to vartotojai, tikėdamiesi tylos, metro nusileidžia į tokias ausines, įjungia triukšmo slopinimą… Vėjo kaukimas tunelyje dingsta, bet studentai, kalbantys apie seanso praėjimą su Stanislavskio nuoskauda – ne.. Ir kaip kažkas šalia kosėjo, girdisi. Nuobodu, bet vis tiek girdima.

Kur mano žadėta tyla, pievos ir alpinė gaiva? Sapnuose. Nes technologijos dar nepasiekė tokio lygio.

Tuo pačiu metu rinkodaros medžiagoje kūrėjai labai mėgsta girtis tuo, kad jų sistema sumažina triukšmą, pavyzdžiui, iki -15 dB. Pirmas dalykas, į kurį atkreipiame dėmesį, yra žodis „prieš“. Antra, nenurodyta, kokiomis sąlygomis galima pasiekti šiuos –15 dB. Tai yra, yra keletas skaičių, bet kaip juos palyginti su realybe, nelabai aišku.

Kitas triukas – sąvokų pakeitimas. Pasitaiko, kad ausinių aprašyme triukšmo slopinimas – tai sistema, kuri slopina triukšmą perduodant balsą pokalbių metu. Tai yra, jūsų pašnekovas jus girdi aiškiau. Bet tai neturi įtakos išorinio triukšmo slopinimui klausantis muzikos.

Kas yra esmė

Triukšmo slopinimo technologijos tokia forma, kokia ją pateikia ausinių gamintojų reklamos skyriai, nėra. Be to, jo poveikis yra individualus ir priklauso nuo konkretaus klausytojo fizinių parametrų. Kai kuriems žmonėms viso dydžio ausinės užtikrina tinkamą pasyvią garso izoliaciją, kad aktyvus triukšmo slopinimas veiktų gerai. O pas kitą žmogų, pavyzdžiui, dėl kitokios skruostikaulių sandaros ausinės taip tvirtai netilps ir algoritmas bus neefektyvus. Taigi viską reikia išbandyti.

Modeliai su aktyviu triukšmo slopinimu tinka tiems, kurie daug keliauja transportu: autobusais, traukiniais ir lėktuvais. Pagrindinis tokių ausinių bruožas – galimybė prislopinti monotonišką žemo dažnio ūžesį ir būtent jis dažniausiai lydi kelionėse. Jie skiriasi aukštos kokybės aktyviu triukšmo slopinimu, pavyzdžiui:

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

Besistengiantys pabėgti iš triukšmingų biurų ir buities turėtų atkreipti ypatingą dėmesį į ausinių prigludimą ir ieškoti modelių, kurie kuo arčiau priglunda prie galvos ar prie ausies landos. Šios ausinės sumažina viso aplinkinio triukšmo lygį, įskaitant balsus. Bet pagal patarimą jų pasirinkti negalima: reikia pasimatuoti.

Jei susidursite su modeliu, kuris puikiai priglunda ir yra su aktyviu triukšmo slopinimo funkcija, galite apsidžiaugti: gaunate geriausią iš abiejų pasaulių. Bet jūs vis tiek negalite pasiekti tobulos tylos.