Система шумоподавления в наушниках что это?

Чем отличается активное шумоподавление от пассивного в наушниках и гарнитурах?

Технологии пассивного и активного шумоподавления широко используются как в наушниках потребительского класса, так и в профессиональных гарнитурах для контакт-центров и офисов. В чем разница между методами борьбы с посторонними шумами в гарнитурах, и какой способ шумоподавления самый эффективный?

Общий термин «шумоподавление» подразумевает несколько способов снижения влияния посторонних шумов на качество звука в наушниках и гарнитурах. Производители этих аудиоустройств используют разные технологии шумоподавления — активное (со статичными и адаптивными фильтрами), пассивное, а также гибридное. Разнообразие технологий и терминов усложняет пользователям выбор гарнитур. Цель нашего материала — рассказать об основах подавления шума и сравнить его различные методы.

Что такое активное шумоподавление?

Активное подавление шума (Active Noise Cancellation, ANC) – это процесс, предполагающий использование микрофона для отслеживания окружающего шума и его фильтрации в наушниках.

Активное шумоподавление достигается путем использования аналоговых или цифровых фильтров и различается по типам реализации — шумоподавление с обратной связью, без обратной связи, а также гибридное. Качественная технология активного подавления шума значительно улучшает акустические характеристики наушников и гарнитур с хорошим пассивным шумоподавлением. Но она не может компенсировать конструктивные недостатки или плохой материал амбушюр, если производитель решил на них сэкономить.

Типичный пример гарнитуры с активным шумоподавлением: беспроводная гарнитура Poly Savi W8220

Что такое пассивное шумоподавление?

Пассивное подавление шума – это то, что подразумевает конструкция и материалы наушников и гарнитур, будь то силиконовые вкладыши вакуумных наушников или мягкие амбушюры у накладных моделей. По сути, это уровень изоляции от внешнего шума, который может обеспечить устройство само по себе, без учета электронных компонентов и алгоритмов. Проще говоря, это то, насколько хорошо наушники справляются с функцией берушей.

Хорошее пассивное шумоподавление — это в первую очередь качественные материалы и продуманная конструкция амбушюр. На фото — гарнитура Poly Voyager 8200 UC с развитой системой пассивного шумоподавления

Общее подавление шума

Общее шумоподавление (совокупный эффект подавления шума, который слышит конечный пользователь) – это сумма пассивного и активного подавления шума. Эту совокупность определяют особенности электронных компонентов активного шумоподавления, а также конструкция и материал амбушюр (пассивное шумоподавление).

Типы активного шумоподавления

Как уже упоминалось, существуют три типа активного шумоподавления: система без обратной связи, система с обратной связью и гибридная система (сочетание первых двух). Система ANC без обратной связи использует основной микрофон для отслеживания внешних шумов, затем преобразует их в «анти-шум» и смешивает его с воспроизводимым аудио, обеспечивая таким образом подавление шума. Данный процесс достаточно сложен, так как инверсия фазы сложных сигналов должна учитывать задержки на прохождение шумов и рассчитывать сигнал защиты от шума так, чтобы он поступал к пользователю одновременно с шумом.

Адаптивное шумоподавление основано на способности алгоритмов фильтрации выявлять различные шумовые паттерны и подстраиваться под них.

Реализация ANC с обратной связью сопряжена с некоторыми трудностями, так как разработать систему, которая будет всегда оставаться устойчивой, довольно сложно из-за необходимости подгонки под размер наушников, а также из-за тенденции контура обратной связи приводить систему к возбуждению.

Для обратной связи требуется микрофон снаружи наушников, который будет отслеживать звук, поступающий к пользователю. Сравнив звук, пришедший к пользователю, с аудио-источником, алгоритм обратной связи выявляет шум и создает защиту, которая помогает его подавить.

Система с обратной связью эффективна в основном для подавления низких частот. Причина в том, что существует вероятность подавления части полезного сигнала, которая может быть распознана как шум. Это приводит к окрашиванию или искажению оригинального сигнала.

Гибридное шумоподавление

Гибридное решение ANC сочетает в себе все лучшее из методов, перечисленных выше. В нем используется внешний основной микрофон для отслеживания окружающего шума и внутренний микрофон контроля погрешности и отслеживания того, что слышит пользователь помимо воспроизводимого аудио. Когда оба метода используются одновременно, подавление шума получается максимально эффективным.

Статичные и адаптивные фильтры активного шумоподавления

До недавнего времени производители использовали только статичные неперестраиваемые фильтры активного подавления шума. Этот универсальный метод подразумевает, что один фильтр работает для всех условий воспроизведения звука.

Сегодня в ANC используются адаптивные или перестраиваемые фильтры, которые подстраиваются под слух человека или особенности конфигурации наушников, и адаптируются к меняющейся акустической обстановке. Это позволяет улучшить функцию подавления шума для более широкого круга пользователей.

Принцип действия ANC с адаптивными фильтрами

Адаптирование – это не просто фильтрация шума. Если проанализировать окружающие шумы, то можно отметить массу их разновидностей, например звук двигателей в салоне самолета (низкие частоты), разговоры в кафе (средние частоты), музыка на концерте (очень громкий звук) и шум в библиотеке (очень тихий звук). В каждой конкретной ситуации адаптивный фильтр работает так, чтобы максимально повысить общую эффективность подавления шума. Например, в салоне самолета фильтр подавляет более низкие частоты, а в кафе – средние и т.д.

В реальности процесс адаптации сложнее, но наше описание дает общее представление о возможностях адаптивных фильтров.

Преимущества адаптивного шумоподавления

Сложность разработки высококачественного решения для подавления шума заключается в том, что необходимо приспособить его под анатомические особенности слухового тракта тысяч пользователей.

В простом случае активное подавление шума описывается как инвертирование шума. В реальности же при создании системы подавления необходимо учитывать время прохождения шума от основного микрофона до барабанной перепонки. Если система ANC моделирует путь распространения шума некорректно, то создаваемая ею защита окажется неточной и даже может усилить шум. Таков риск использования универсальных статичных фильтров.

Адаптивный фильтр использует микрофон контроля погрешностей или доли шума в полезном сигнале, что позволяет более точно моделировать то, что слышит пользователь. Так система может адаптироваться или перестраивать фильтры, обеспечивая лучшую защиту от шума для данного конкретного пользователя в конкретной акустической обстановке.

Как работает система активного шумоподавления Poly

Преимущество системы адаптивного шумоподавления в том, что она учитывает уникальные физиологические особенности каждого пользователя. В дополнение к этому, адаптивное решение может отслеживать фактический шум и настраивать фильтры на основании его типа, чтобы сделать подавление максимально эффективным.

Еще сравнительно недавно перестраиваемыми фильтрами для подавления шума снабжались только изолирующие вакуумные или накладные наушники. Сегодня даже неизолирующие наушники могут оснащаться технологиями адаптивного подавлением шума, так как современные алгоритмы способны компенсировать различные искажения, возникающие из-за плохой пассивной изоляции. Адаптивные решения звучат лучше, чем системы с обратной связью, поскольку не создают нежелательного окрашивание звука.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Профессиональные гарнитуры с активным шумоподавлением значительно повышают эффективность операторов контакт-центра, а также мобильных офисных сотрудников. Такие гарнитуры защищают работников от нежелательных шумов в сложной акустической обстановке, присущей офисам с открытой планировкой или во время работы на выезде. Например, компания Poly (объединенная Plantronics и Polycom) снабжает технологией ANC гарнитуры BlackWire 7225, беспроводные гарнитуры Savi W8220 и некоторые модели гарнитур Voyager.

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:

1. Микрофона, который обычно располагается с тыльной стороны каждого наушника. Он ловит все звуки окружающей среды.
2. Электронной начинки, которая инвертирует на 180˚ все, что услышал микрофон и посылает в динамик наушника.
3. Аккумулятора или батарейки, потому что такое устройство требует электричества для работы.
4. Динамика, который играет музыку вместе с «антишумом».

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.

Как работает активное шумоподавление в наушниках

Противофаза — всему голова.

Наушники с системой ANC стали самыми популярными устройствами для прослушивания музыки — шумодавы встраивают даже в самые бюджетные модели. Плюсы подавления шума очевидны: можно слушать музыку, не отвлекаясь на окружающий шум, чем бы он ни был вызван. Специально для тех, кто задумался о покупке ушей с шумодавом рассказываем, как работает активное шумоподавление в наушниках, насколько оно эффективно и к каким проблемам может привести.

Беспроводные наушники с активным шумоподавлением устроены сложнее обычных моделей. И помимо практически полного отсутствия фонового шума у них есть недостаток: из-за особенностей технологии шумодава такой гаджет может вызвать дискомфорт у некоторых пользователей.

Как устроены наушники с системой активного шумоподавления?

Среди меломанов сейчас очень популярны беспроводные наушники с шумоподавлением. Такие гаджеты составляют большую часть ассортимента всех моделей в отделах аудиотехники. Востребованность наушников такого типа объясняется отсутствием внешних шумов при прослушивании музыки. Можно ездить в метро, лететь в самолёте, гулять по городу и наслаждаться треками любимых исполнителей, не обращая внимания на гул и прочий шум вокруг.

Шумоподавление в наушниках бывает активным и пассивным. Отличия просты:

• Активное шумоподавление (ANC) устраняет шум с помощью отдельного устройства или источника питания.
• Пассивное шумоподавление (PNC) устраняет шум за счёт шумоизоляционных материалов и аксессуаров — абсорбирующих панелей, басовых ловушек или других компонентов.

Устройства с пассивным шумоподавлением известны давно — фактически они появились вместе с открытием звукопоглощающих материалов. Активное шумоподавление — более молодая технология, запатентованная в 1936 году американцем Полом Люгом. В своём патенте Люг описал принцип подавления синусоидальных звуковых волн с помощью фазового сдвига волны, а также объяснил, как устранить шум вокруг динамика с помощью изменения полярности сигнала. Долгие годы система активного шумоподавления на основе патента Люга применялась в авиации. В потребительский сегмент она перебралась только вместе с развитием портативных MP3-плееров.

Устройство наушников с системой шумоподавления

Популярные в наши дни наушники с системой активного шумоподавления устроены просто: внутри чаши наушника устанавливается специальный микрофон, улавливающий поступающие шумы и передающий информацию на встроенный микропроцессор. Последний определяет силу шума и инвертирует сигнал, чтобы устранить помехи окружающего мира.

Как работает активное шумоподавление в наушниках

Технология активного шумоподавления (англ. Active Noise Cancelling, Active Noise Cancellation или сокращённо ANC) применяется применяется в наушниках для снижения воздействия фонового шума на барабанные перепонки слушателя. Устроена система в целом несложно: окружающий шум поступает на встроенные в гаджете микрофоны, а специальный процессор преобразует принятую волну в противоположную фазу.

Как работает активное шумоподавление в наушниках

Внутри наушника образуются две аналогичные по длине и высоте волны, находящиеся в разных фазах. Накладываясь друг на друга, они взаимоуничтожаются. Плюс системы в том, что она никак не влияет на воспроизводимый сигнал, а только устраняет лишний фоновый шум. Благодаря этому уши меломана принимают только музыку и аннулированный сигнал, который мы не можем услышать. Но всё не так идеально…

Эффективность наушников с активным шумоподавлением

К сожалению, ANC-система неидеальна. Нет ни одной модели беспроводных наушников с активным шумоподавлением, которые могли бы обеспечить полное отсутствие фона на протяжении всего диапазона, воспринимаемого человеком. Лучше всего качественный шумодав работает на частоте 100-1000 Гц. На этом отрезке диапазона достигается снижение внешнего влияния звуков до −30 дБ.

Поскольку низкие частоты человек воспринимает не столько ушами, сколько телом, используемая ANC-система малоэффективна. При обработке шумов частотой выше 1000 Гц шумодавы могут даже немного добавить фон. Это будет очень слабое шипение, услышать которое сможет не каждый пользователь.

Sennheiser PXC 480

В некоторых моделях наушников система реализована просто великолепно: надевая условные Sennheiser PXC 480, сначала создаётся впечатление, будто находишься в тихой комнате, а не в шумном метро или улице. Более того, встречаются гаджеты, в которых предусмотрено временное отключение функции ANC, а окружающие звуки слышны из акустических излучателей. Эта функция позволяет разговаривать с людьми или прослушать важную информацию, не снимая наушники.

Основные проблемы, связанные с шумоподавлением

Наушники с системой активного шумоподавления — настоящий подарок для любителей музыки, ведь окружающий шум больше не мешает слушать любимые треки. Однако подобные наушники часто становятся причиной головных болей, вызванных влиянием системы шумоподавления на мозг слушателя.

Головные боли от наушников с шумоподавлением

При всех своих достоинствах, от наушников с активным шумоподавлением может болеть голова. Некоторые пользователи гаджетов жалуются, что при длительном использовании шумодава у них начинаются мигрени. И это вовсе не миф. Причин головной боли может быть несколько, но все они связаны именно с функцией активного шумоподавления:

• Мозг не понимает, что происходит. Глаза человека прекрасно видят, что вокруг много источников шума: мчащиеся автомобили, ветер, крик детей. Но уши не передают эти звуки в мозг, от этого у некоторых людей начинается головная боль.
• Монотонность. Человек устроен так, что ему необходимо слышать всё вокруг для комфортного самочувствия. При включенном режиме ANC мозг принимает только звуковой сигнал от проигрывателя, и это у некоторых людей вызывает тошноту и головную боль.
• Абсолютная тишина не комфортна для человека. Иногда такие наушники используют даже при выключенной музыке в шумных местах. Тем не менее абсолютная тишина человеком переносится плохо.

Всё это относится далеко не ко всем людям, но встречаются меломаны, которые не могут комфортно чувствовать себя с включенным режимом шумоподавления в наушниках. Определить, кому подходит система ANC, а кому нет наверняка невозможно. Все люди индивидуальны, и нужно подбирать устройства под себя.

Выводы

Активное шумоподавление позволяет углубиться в прослушивание любимой музыки. Устройства большинства известных брендов отличаются хорошей детализацией и качеством звука. Однако надпись «Active Noise Cancelling» на бюджетных моделях сомнительных производителей не гарантирует хорошее подавление внешнего фона и качественного звучания. Чтобы понять насколько вам подходят наушники, перед покупкой лучше воспользоваться девайсом знакомых и послушать музыку около трёх часов. Если после этого чувствуется головная боль, лучше отказаться от функции ANC, и выбрать модель с хорошо проработанным пассивным шумоподавлением.

ANC: как работает активное шумоподавление в наушниках

Наушники с активным шумоподавлением появились довольно давно. Ранее они использовались только в авиации, чтобы блокировать шум самолета, который очень сильно бил по пилоту. Сейчас, благодаря усовершенствованным технологиям, наушники с активным шумоподавлением вышли на широкий рынок и их может купить каждый.

1. Зачем наушникам активное шумоподавление
2. Принцип работы ANC
3. Активное VS Пассивное шумоподавление
4. Обзоры наушников с активным шумоподавлением на Hifi-Review

Зачем наушникам активное шумоподавление

В наушниках есть две системы подавления шумов: активная и пассивная. Пассивная подразумевает, что наушники плотно изолируют ухо и не допускают посторонних шумов. Это позволяет не обращать внимание на шумы вокруг.

Проблема в том, что даже при хорошем пассивном шумоподавлении, большинство звуков будут пробиваться и гасить музыку. Не так явно, как при отсутствии системы шумоподавления, но эффект будет заметен.

Чтобы полностью погасить посторонние шумы, еще в прошлом веке придумали систему активного шумоподавления. Она позволяет почти полностью блокировать все посторонние звуки, чтобы пользователь могут практически в полной тишине наслаждаться звуком.

Принцип работы ANC

Чтобы понять, как работает активное шумоподавление в наушниках, нужно знать базовые принципы теории звука. Звук — волна, когда встречаются две разных волны, они взаимно ослабляются. Это приводит к тому, что каждый отдельный звук при нескольких источниках, слышится тише, чем обычно.

Активное шумоподавление работает на принципах звуковых волн. Когда мы идем по улице и слушаем музыку, на нас воздействуют два разных потока волн: сама мелодия + фоновые шумы. Они взаимно воздействуют друг на друга, частично гасятся и из-за этого мы человек слышит музыку намного тише.

Активное шумоподавление наушников воздействует непосредственно на посторонние шумы. В конструкцию помимо основных динамиков установлен и микрофон для того, чтобы отслеживать фон. Наушники улавливают посторонние звуки, воспроизводят волны в том же диапазоне и гасят все шумы. Благодаря этому блокируется от 85 до 100% всего фона.

Сейчас технология находится в стадии разработки и пока не может полностью гасить динамический шум. Лучше всего шумоподавляющие наушники справляются с постоянными источниками звука: метро, транспорт, ремонт и тд. Короткие и резкие звуки все еще плохо воспринимаются микрофоном и он не успевает отработать полностью и блокировать источник. Со временем эту проблему планируют решить.
Как шумоподавление сказывается на характере звучания наушников
Шумоподавление практически не сказывается на звучании. В теории должно получаться даже наоборот: из-за полной тишины человек должен лучше слышать звук музыки, воспринимать его более качественно. В некоторых случаях это не совсем так, но это не связано с наушниками.

Наш мозг быстро адаптируется к постоянным шумам. Источник звука, который проявляется в течение долгого времени просто блокируется и переводится в разряд фона. Это ярко видно в метро, у тех, кто живет рядом со стройками или трассами, даже звук от холодильника после пары часов вообще не беспокоит.

ANC шумоподавление использует свою активную систему и мозгу приходится заново адаптироваться, но уже к полной тишине. Из-за этого у людей может возникать диссонанс. Привычная музыка частично блокировалась другими звуковыми волнами, а с активным шумоподавлением начинает менять звучание.

Из-за этого первое время звук будет отличаться от обычного, это вопрос привычки и собственного восприятия. Также у 5-7% пользователей наушников с активным шумоподавлением были замечены головные боли. Это тоже связано с новой технологией, которая заставляет мозг перестраиваться. В течение 1-2 недель проблема должна уйти.

Активное VS Пассивное шумоподавление

Наушники с активным шумоподавлением — следующий этап развития технологий. В будущем можно будет слушать музыку и вообще не обращать внимание на фоновые шумы. Сейчас технология не доработана до конца, но уже заметны определенные результаты.

К самым перспективным положительным сторонам наушников с активным шумоподавлением можно отнести:

• Саму функцию активного шумоподавления;
• Плотная шумоизоляция даже при выключенной функции шумоподавления;
• Отсутствие необходимости повышать громкость в людных и шумных местах.

Самый приятный плюс для здоровья — возможность слушать музыку в привычном диапазоне, без необходимости повышать громкость в шумных местах. Звук более 90 дБ уже считается опасным и в долгосрочной перспективе может нанести вред здоровью. С ANC наушниками необходимости в такой громкости уже нет.

Наушники с пассивным шумоподавлением избавлены от самых ярких недостатков: энергозависимости и возникновения дополнительных эффектов вроде головной боли или диссонанса звучания.

Наушники со средним шумоподавлением также можно отнести к более безопасным на дорогах и в общественных местах. Превышение громкости, к примеру от сигнала автомобиля, все равно пробьется сквозь подавление звука и просигнализирует об опасности, что тоже бывает полезно.

Наушники с активным шумоподавлением — будущее, которое постепенно приближается. Практически во всех ситуациях они будут лучше аналогичных, если технологию еще доработают. Пока у моделей есть свои недостатки, но они уже подходят для работы, игр и музыки в шумной обстановке.

Активное шумоподавление в наушниках: как работает

Поездка в поезде, городском общественном транспорте, перелёт на самолёте, работа на многих видах производства, а порой и нахождение в офисе создают для человека заметную шумовую нагрузку. Традиционные беруши здесь мало помогают – они лишь частично приглушают звук. Попытка послушать музыку или аудиокнигу в такой ситуации через обычные наушники тоже не всегда удаётся – проникающие извне шумы мешают, а порой и заглушают звучание.

Между тем, существуют устройства, называемые в обиходе наушниками-шумодавами, которые могут одновременно изолировать от раздражающих внешних звуков и обеспечить качественное воспроизведение любимого трека.

Как устроены наушники с системой активного шумоподавления

Чтобы понять, как достигается эффект тишины в наушниках-шумодавах, нужно вспомнить школьный курс физики, а точнее – раздел под названием «акустика». Как известно, звук – это колебания молекул воздуха (или другой среды), которые передаются в пространстве.

Источник звуковых колебаний (например, удар молотка) в результате сжатия создаёт избыточное давление, подталкивающее слои воздуха, которые тоже сжимаются и давят на соседние слои.

Так волнообразно передаётся первоначальное возмущение в воздушной (или другой среде) от источника звука. Звуковая волна, как любая другая, подчиняется законам дифракции и интерференции.

💡 Дифракция – способность звуковой волны отклоняться от первоначально заданного направления и проникать за препятствие, размеры которого заметно больше её длины.

Интерференция – это усиление или ослабление колебаний в результате наложения нескольких звуковых волн в конкретной точке пространства.

Именно интерференция положена в основу принципа действия активного подавления звука. В наушник встраивается динамик, излучающий волну той же амплитуды, которая поступает извне, но в противоположной фазе. Далее волны смешиваются, и результирующая амплитуда становится практически нулевой. В итоге происходит гашение колебаний.

💡 Исторический экскурс. Исследования в области шумоподавления начались в начале ХХ века. Пальма первенства принадлежит США. В 1934 году американец французского происхождения Поль Гюг оформил патент на систему управления звуком, издаваемого громкоговорителем.
К середине века этот принцип стали применять в авиации – Лоуренс Фогель применил его в кабинах летательных аппаратов.

В 1957 году впервые были выпущены наушники с активным шумоподавлением, способные гасить волны с частотой от 50 до 500 Гц. Автором теоретической схемы и рабочей модели стал Уиллард Микер. До момента массового применения этих устройств прошло ещё тридцать лет.

Как работает активное шумоподавление в наушниках

Сегодня активное шумоподавление (от английского «Active Noise Cancelling, Active Noise Cancellation» – ANC) ) может применяться в салонах автомобилях и воздуховодах, трансформаторах и жилых помещениях, но проще и эффективнее всего сделать это в наушниках. Здесь звуковая волна заключена в пространстве всего несколько сантиметров, и соприкасается с ухом человека без дополнительных помех.

В отличие от закрытых внутриканальных наушников, которые создают пассивное подавление шума, изолируя ухо (или только слуховой проход), в наушниках-шумодавах этот эффект многократно возрастает за счёт применения электронной схемы.

Устройство современных наушников-шумодавов включает:

• микрофон (внешний и/или внутренний), который улавливает звуки из окружающего пространства;
• устройство шумоподавления;
• динамик, который создаёт антишумовой эффект и воспроизводит музыку;
• источник питания: батарейка ААА или аккумулятор.

Для того чтобы до ушей слушателя доходило как можно меньше внешних слуховых раздражителей, система активного шумоподавления использует микрофоны, улавливающие внешние звуки.

Шум, поступающий извне и воспроизводимый динамиком в противофазе, гасят друг друга, благодаря чему достигается желаемый эффект. Фазу звуков, поступающих от микрофонов, изменяет электронный блок, встроенный в наушники.

Что влияет на качество шумоподавления

Уровень шумоподавления зависит от места расположения микрофона, от качества материалов, из которых сделаны амбушюры, от способности амбрюшура устройства подстраиваться по окружающее звуковое пространство и др.

✍ Положение микрофона

Различают три типа наушников:

• без обратной связи – с внешним микрофоном;
• с обратной связью – с внутренним микрофоном;
• гибридные.

Окружающие нас звуки бесконечно разнообразны, между тем, их можно условно объединить в две большие группы: низко- и высокочастотные.

Если микрофон располагается внутри чашек наушников, система подавления шума будет максимально эффективна в диапазоне низких частот. Их используют, если нужно бороться с шумами на производстве, во время авиаперелётов, при поездке в наземном транспорте.

Микрофон, располагающийся снаружи, лучше подавляет высокие частоты, поэтому более эффективен в условиях офиса или дома.

Наиболее совершенные наушники имеют гибридную систему шумоподавления, использующие как наружные, так и внутренние микрофоны. При этом внешний микрофон отслеживает шум, поступающий извне, а внутренний контролирует погрешности и регулирует те звуки, которые доносятся до уха человека (кроме воспроизводимого аудио).

✍ Амбушюры

Эффективность наушников-шумодавов будет высока только в том случае, если их амбрюшуры обеспечивают хорошую пассивную шумоизоляцию. У полноразмерных наушников они должны быть в достаточной мере рыхлыми и мягкими, а насадки внутриканальных наушников – обеспечивать плотное соприкосновение со слуховым каналом.

✍ Адаптивные системы

Заметно повышается эффективность наушников при использовании специальных перестраиваемых фильтров. Устройства, которые выпускались до недавнего времени, были снабжены фильтрами, работающими одинаково для всех условий воспроизведения звука.

Современные наушники-шумодавы всё чаще оснащаются адаптивными системами подавления, которые могут подстраиваться:

• под слух пользователя;
• под конфигурацию наушников;
• под меняющийся характер внешних звуков.

Такими фильтрами пока оснащаются лишь дорогие модели шумодавов.

Достоинства и недостатки. Основные проблемы, связанные с шумоподавлением

Безусловно, наушники с активным шумоподавлением – это удобный способ избавиться от назойливого шума, заменив его прослушиванием любимой мелодии в хорошем качестве. Они способны создать комфорт путешественникам, снизить звуковую нагрузку в шумном производстве и помочь офисным работникам.

✍ Проблемы недорогих моделей

Между тем, ANC-устройствам, как любое техническое изобретение неидеальны. В первую очередь, это относится к недорогим моделям, которые «не успевают» создать «антишум», из-за чего, вместо обещанной тишины, человек начинает слышать дополнительные помехи.

Нередко дешёвые наушники отличает низкокачественное звучание музыки или речи во время шумоподавления.

✍ Невыполнимые задачи

Существует задачи, с которыми пока не в состоянии решить самая высокотехнологичная техника. Как показала практика, хуже всего шумодавы реагируют на детский гомон.

В целом, они ориентированы на компенсацию монтонных шумов в одном диапазоне, а, поскольку у детей каждое слово зачастую представляет собой совершенно неожиданный звук, то справиться с ним современные ANC-устройства не могут.

✍ Сюрпризы природы

Даже самые современные качественные шумоподавляющие устройства могут оказывать на человеческий организм непредсказуемое воздействие. Анализируя отзывы владельцев, производители пришли к выводу о том, что главная проблема при их использовании – несогласованность информации, которую получает человеческий мозг извне по слуховым и зрительным анализаторам. Иначе говоря – слышим одно, а видим другое.

Кроме того, звук воспринимается не только через ухо, но и всем телом – это ещё более усиливает рассогласованность. Например, человек, стоящий перед грохочущим железнодорожным составом, всем телом ощущает вибрации, видит поезд, но не слышит его.

Такие явления приводят к появлению у людей ощущений, напоминающих проявления морской болезни – тошноту, головокружение, головные и мышечные боли, ухудшение общего самочувствия.

Наушники-шумодавы подавляют низкочастотные шумы – с этим, как ни странно, связана ещё одна проблема – чувство давления в ушах, напоминающее то, которое испытывает человек при взлёте самолёта. При этом ушное давление резко возрастает по причине разницы плотности воздуха внутри ушей и снаружи. Это приводит к появлению вибрации во внутреннем ухе. Как следствие, появляются симптомы той же морской болезни.

К счастью, подобная реакция появляются далеко не у всех пользователей. Подавляющее большинство людей, составляющее 93 – 95%, хорошо переносят ANC-наушники.

Как не попасться на уловки маркетологов

Рекламные ролики, продвигающие шумодавы, создают идеализированное представление о наушниках: музыка, гремящая на корпоративе, сменяется ласкающей тишиной, ревущий младенец исчезает из поля зрения, а железнодорожный вагон с лязгающими колёсами, замещается картиной прохладного луга с едва шелестящей травой.

Между тем, сама сущность физического процесса подавления шума не позволяет создать абсолютно звуконепроницаемый кокон. Недаром компания Bose, начиная производство ANC-устройств, называла их шумоуменьшающими (что отражает сущность процесса), и только некоторое время спустя появилось название «шумоподавляющие».

Поэтому, покупая ANC-наушники, не стоит ждать мёртвой тишины, даже если в рекламном проспекте сказано, что устройство обеспечит подавление шума до – 20 дБ. Во-первых, стоит обратить внимание на предлог «до». Во-вторых, следует задаться вопросом: в каких условиях можно получить такое шумоподавление? Например, наушники с внешним микрофоном сработают в офисе, а с внутренним – в троллейбусе.

Наконец, нельзя быть полностью защищённым от недобросовестности сомнительных производителей – маркировка «Active Noise Cancelling» вовсе не гарантирует качественного подавления шума и полноценного звучания трека. Как показывает практика, перед покупкой нужно подольше послушать музыку в магазине, а если есть возможность – позаимствовать аналогичные наушники у знакомых, как минимум, на три часа.

Существует ещё одна уловка, с помощью которой понятия не только идеализируются, но и откровенно подменяются. Случается, что шумоподавляющими именуют устройства, предназначенные для гашения посторонних шумов при трансляции голоса во время разговоров. На самом деле внешние шумы не исчезают, просто речь передаётся чётче, а на качество прослушиваемой музыки такие устройства вообще не влияют.

✍ На что обратить внимание при покупке

При частых поездках в транспорте, перелётах, при работе в шумном цехе подойдут модели с внутренним микрофоном.

Только если приходится избавляться одновременно от высоко- и низкочастотных шумов, имеет смысл приобретать дорогие многомикрофонные устройства.

Современные производители выпускают как полноразмерные, так и компактные «фасолевидные» шумодавы, проводные и беспроводные, которые не мешают наслаждаться тишиной или слушать музыку в любом положении.

Сегодня в некоторых наушниках дополнительно присутствует функция, позволяющая слышать внешние звуки, не снимая их. Для этого внешний микрофон переключается в обратный режим. Таким образом, можно расслышать обращённую к человеку речь или не пропустить нужное объявление в транспорте, на вокзале или в аэропорту.

Существует ещё одна опция – возможность подключения одновременно к нескольким Bluetooth-устройствам. Например, подсоединив наушники сразу к телефону и компьютеру, можно совершать звонки, регулировать громкость музыки, включать и выключать её.

Заключение

Бесспорно, наушники с системой активного шумоподавления – одно из самых удобных устройств, которое особенно ценят интроверты. Однако, как любой девайс, оно требует обдуманного применения и учёта индивидуальных особенностей организма.