Наука об активном шумоподавлении!
Мои шумоподавляющие наушники — мои лучшие друзья.
Они блокируют визг тормозов поезда, гул кондиционера или рев реактивного двигателя, уменьшая иначе оглушительные звуки до почти приятного фонового гула. Даже когда я пишу это предложение, у меня есть шумоподавляющие наушники, блокирующие нежные тона разговоров моих коллег. В этой статье давайте рассмотрим, как работает шумоподавление.
Как работают шумоподавляющие наушники?
Технически, все наушники имеют некоторую возможность пассивного шумоподавления. Если наушники полностью закрывают ваши уши, они физически блокируют часть вибрирующего воздуха, который в противном случае попадал бы в барабанные перепонки, чтобы ваш мозг интерпретировал его как нежелательный шум. Даже что-то такое простое, как засовывание ватного шарика в ухо, считается формой пассивного шумоподавления.
Когда мы говорим о наушниках с шумоподавлением, обычно мы говорим о технологии, известной как активное шумоподавление. Активное шумоподавление, часто сокращенно ANC, имеет ряд применений за пределами потребительского аудио. Тем не менее, для наших целей давайте сосредоточимся на том, как активное шумоподавление применяется в контексте наушников.
Чтобы понять, как работает активное шумоподавление, давайте подумаем о том, что такое шум. Сигнал, который слушатель хочет услышать, исходит от источника звука через наушники, а шум — это все, что исходит извне и может помешать слушателю услышать сигнал.
Помните, что на самом базовом уровне звук — это волна давления. Когда мы смотрим на форму волны, мы смотрим на представление сжатия и разрежения воздуха. Если бы мы воспроизвели две одинаковые волны в одно и то же время, мы бы услышали то же самое, что и при воспроизведении только одной, только с большей амплитудой. Однако, если бы мы сдвинули одну из волн по фазе на 180 градусов, мы бы ничего не услышали! Когда один сигнал воспроизводится в инвертированной фазе, пики и впадины двух идентичных волн нейтрализуют друг друга. Если два сигнала полностью нейтрализуют друг друга, можно сказать, что они нейтрализуют фазу или обнуляют друг друга. Это важный метод и во многих других приложениях аудиотехники, но нам придется вернуться к этому в другой статье.
Итак, как это связано с наушниками? Что ж, наушники с активным шумоподавлением технически можно назвать гарнитурами, поскольку в них встроены микрофоны. Встроенные микрофоны записывают внешний шум, который должен быть нейтрализован, а затем чип DSP (цифровой обработки сигнала) наушников анализирует шум, используя алгоритмы производителя, чтобы предсказать наиболее точное возможное представление внешнего шума, который улавливают микрофоны наушников. Затем шум удаляется из сигнала с помощью фазовой нейтрализации, поскольку наушники инвертируют фазу шума и добавляют ее к воспроизведению, в результате чего меньше внешнего шума достигает ушей слушателя.
Ограничения
Активное шумоподавление не идеально. Например, по мере того, как нежелательный шум увеличивается в частоте, его становится сложнее анализировать. На практике это означает, что активное шумоподавление наиболее эффективно для удаления низкочастотных, периодически повторяющихся окружающих шумов, таких как гул самолета.
Хотя они могут быть более удобными, чем ваши студийные наушники, использование наушников с шумоподавлением для создания музыки может быть не обязательно лучшей идеей. Как указано выше, активное шумоподавление изменит входной сигнал, что было бы неприемлемо для приложений сведения и мастеринга, где важно детальное прослушивание.
Стоимость является еще одним ограничением активного шумоподавления для потребительского аудио. Крошечные микрофоны, мощные чипы DSP и фирменные алгоритмы довольно дороги, особенно по сравнению с пассивными вариантами шумоподавления. Если вы уже работаете в относительно тихом месте или хотите использовать их для студийных приложений, я бы рекомендовал открытую или полуоткрытую пару наушников вместо охватывающих ушей наушников с шумоподавлением.
Надеюсь, теперь вы лучше понимаете, как работают шумоподавляющие наушники и для каких приложений они могут быть полезны. Время откинуться на спинку кресла и наслаждаться музыкой вместо визга абляционного материала, вырывающегося из тормозов, когда поезд подъезжает к утренней остановке. Счастливого обнуления!
