Kako funkcionira poništavanje buke u slušalicama i zašto ne štedi od svih vanjskih zvukova

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 03:58

Nemilosrdna fizika sprječava sustave za uklanjanje buke da stvore savršenu tišinu.

U 2020. godini, zbog prelaska na rad na daljinu, mnogima su bile potrebne slušalice za komunikaciju s kolegama na online konferencijama i distanciranje od članova kućanstva. Gadgeti s uklanjanjem buke stekli su posebnu popularnost: pomogli su da se bolje usredotočite na posao zbog činjenice da su smanjili razinu vanjske buke.

Ali takvi modeli postoje već dugo vremena: kućne slušalice sa sustavom za uklanjanje buke prvi put su izašle još 1989. godine. Nedavno je Apple skrenuo pozornost na ovu značajku izdavanjem AirPods Pro, a zatim AirPods Max.

Mnogi očekuju da će slušalice s poništavanjem buke u potpunosti “isključiti” ambijentalni zvuk, a razočarani su kada to ne učine. Da biste razumjeli zašto tehnologija ne oponaša gumb Isključi zvuk, morate razumjeti kako funkcionira.

Kako funkcionira aktivno uklanjanje buke

Tehnologija aktivnog poništavanja buke prešla je na kućanske aparate iz vojske: već sredinom 20. stoljeća takvi su sustavi korišteni za smanjenje razine buke u kokpitima zrakoplova i helikoptera. Prve slušalice s aktivnim poništavanjem buke na uhu stvorene su za helikoptere 1957. godine.

Za kućnu upotrebu, Bose je prilagodio tehnologiju - upravo su njegove slušalice postale pioniri za uklanjanje buke na tržištu potrošačke elektronike 1989. godine.

Princip rada je sljedeći: mikrofonski sustav detektira razinu buke oko slušalica, a zatim se u zvučnicima reproducira signal iste amplitude, ali u antifazi. Zbog toga se valovi buke i protušuma međusobno potiskuju. Naravno, da bi se stvorio antifazni val, slušalice moraju biti spojene na neku vrstu izvora napajanja, zbog čega se takav sustav naziva aktivnim.

Provesti ga u praksi nije tako lako kao što se čini. Sve je u samoj prirodi zvuka. Generiranje signala u antifazi je težak zadatak: mora se izvršiti brzo i točno. Brzo, jer se buka može promijeniti, primjerice u kafiću, ili šalice kucaju po tanjurićima, ili se nekome čestita rođendan, odnosno prevrtljiva zvučna pozadina i tome se morate prilagoditi. Točno, jer odstupanje između faze i antifaze može dovesti do neugodnog izobličenja.

Zato je aktivno poništavanje buke najbolje za rješavanje monotonih niskofrekventnih zvukova poput zujanja zrakoplovnih motora ili ventilacije. Imaju manje-više konstantnu amplitudu, a valna duljina na niskim frekvencijama je prilično velika i oprašta neke odstupanja signala u fazi i antifazi. U slučaju kafića, osnovu buke stvaraju zvukovi srednje i visoke frekvencije, kojima je valna duljina znatno kraća, a amplituda se oštrije mijenja – imaju veće zahtjeve za antifaznim signalom.

Suvremeni sustavi aktivnog poništavanja buke još nemaju dovoljno računalne snage da ušutkaju razgovore stranaca i iznenadnu tutnjavu. Ali dobro se nose s monotonom pozadinskom bukom.

Kako funkcionira pasivno poništavanje buke

Osim aktivnog poništavanja buke, postoji i pasivno uklanjanje buke. Može se reći da je to zvučna izolacija: stavite slušalice - i sve okolo postaje prigušeno. Ne zahtijeva struju i ovisi samo o tome koliko čvrsto uređaj pristaje uz uši i glavu. Ako postoji bilo kakav razmak, buka će se čuti.

Zato slušalice za umetanje u uho dolaze s nekoliko pari slušalica, različitih veličina: uši su kod svih različite, a ponekad nije lako pronaći savršene jastučiće za uši. Ako ne sjede jako čvrsto, gadget neće pružiti odgovarajuću razinu zvučne izolacije.

Ali savršeno usklađene mlaznice učinkovito prigušuju upravo onu buku s kojom se aktivno poništavanje buke ne može nositi: srednje i visoke frekvencije, oštri, iznenadni zvukovi. Jer ovaj sklop se ne oslanja na brzinu elektronike, već jednostavno prigušuje sve oko sebe, iako ne do potpune tišine.

Pasivno poništavanje buke također igra značajnu ulogu u slušalicama pune veličine s velikim čašicama. Što su jastučići za uši čvršće pritisnuti uz vašu glavu, čujete manje buke i manje će ljudi koji su u blizini znati za vašu glazbu. Ali ako možete promijeniti neprikladne nastavke za slušalice u uhu, onda se ništa ne može učiniti s onima u punoj veličini koji ne pristaju dobro na glavi.

A svejedno, savršena tišina s takvim gadgetom ne može se postići. Razlog opet leži u prirodi zvuka i u materijalima. Zvuk se širi gdje god postoji medij. Fizičke prepreke ga mogu spriječiti, pa možete jednostavno rukama pokriti uši i utopiti svijet oko sebe.

Međutim, kako bi se postigla potpuna zvučna izolacija, moraju se koristiti posebni materijali koji apsorbiraju zvuk.

Sjećate li se velikih građevinskih slušalica koje se nose za zaštitu od oštrih zvukova poput udarnog čekića? U njima nema elektroničkog punjenja - jednostavno prekrivaju uši, stvarajući fizičku barijeru za buku i oslobađajući ruke. Istodobno, još uvijek ne daju potpunu tišinu: čekić se čuje, iako tup.

Da biste dobili maksimalnu zvučnu izolaciju u ovim slušalicama, morate dodati više upijajućeg materijala, što će ih učiniti osjetno težim i voluminoznijim. Sada zamislite da ćete morati spojiti svu potrebnu elektroniku na slušalice koje već dobivaju na težini. Model će postati vrlo težak.

Naravno, proizvođači poboljšavaju i materijale od kojih su izrađene slušalice i njihovo elektroničko punjenje, no još su daleko od stvaranja idealne tišine. Sada pokušavaju uspostaviti ravnotežu između udobnosti korištenja i učinkovitosti ponuđenih funkcija.

Što utječe na kvalitetu smanjenja buke

Na tržištu postoje mnoge tvrtke koje nude slušalice s aktivnim poništavanjem buke, ali kako znati tko ima najbolje?

Možete pogledati karakteristike. Na primjer, što više mikrofona radi u sustavu za smanjenje šuma, točnije će se očitati razina ambijentalnog šumova i točnije će se izgraditi antifazni signal. Što je procesor moćniji i moderniji, sustav će brže reagirati na promjene u buci oko sebe. U teoriji.

Neke tvrtke čak nude prilagođene algoritme za smanjenje buke, kao što su Sony, Bose, Samsung, Apple. Slušalice opremljene takvim sustavima, osim mikrofona koji slušaju buku izvan uređaja, imaju i mikrofone koji hvataju buku iznutra.

Tijekom kalibracije, slušalice reproduciraju testne signale, a isti interni mikrofoni čitaju odgovor. Na temelju rezultata kalibracije, algoritam za smanjenje buke ispravlja svoj rad: sada je prilagođen geometriji određenih ušiju i glave.

Pasivna zvučna izolacija također utječe na rad aktivnog sustava za smanjenje buke. Ako su slušalice labave i prolaze kroz šum, antifazni signal neće raditi tako učinkovito. Većina aktivnih slušalica pune veličine s aktivnim poništavanjem buke ima velike, mekane jastučiće za uši koji grle obline vaše glave za maksimalnu zvučnu izolaciju.

Kako ne nasjesti na trikove marketingaša

Problem sa slušalicama za poništavanje buke je u tome što tvrtke lažu: u reklamama, kada je uključeno poništavanje buke, zabavu zamjenjuje zvonka tišina, mjesto udaranja kotača vlaka zauzimaju spokojne alpske livade, a beba vrište u sljedeće sjedište rastvara se u izmaglici.

No, zbog fizike samog procesa smanjenja buke nerealno je postići takav učinak. U početku je, inače, tvrtka Bose svoje slušalice pošteno nazvala Noise-Reducing – “noisereducing”, ali je potom, kao i drugi, prešla na pojam Noise-Canceling – “poništavanje buke”.

Kao rezultat toga, korisnici, nadajući se tišini, silaze u takvim slušalicama u podzemnoj željeznici, uključuju poništavanje buke… Zavijanje vjetra u tunelu nestaje, ali studenti koji govore o polaganju sesije sa mukom Stanislavskog ne. I čuje se kako je netko u blizini zakašljao. Tupo, ali još uvijek čujno.

Gdje su moja obećana tišina, livade i alpska svježina? U snovima. Jer tehnologija još nije dosegla ovu razinu.

Istodobno, u marketinškim materijalima programeri se jako vole hvaliti činjenicom da njihov sustav osigurava smanjenje buke, na primjer, do -15 dB. Prvo na što obraćamo pažnju je riječ "prije". Drugi je da nije precizirano u kojim uvjetima se tih −15 dB može postići. Odnosno, postoje neke brojke, ali kako ih usporediti sa stvarnošću nije baš jasno.

Još jedan trik je zamjena pojmova. Događa se da je u opisu slušalica poništavanje buke sustav koji prigušuje buku tijekom prijenosa glasa tijekom poziva. Odnosno, vaš sugovornik vas jasnije čuje. Ali to ne utječe na suzbijanje vanjske buke pri slušanju glazbe.

Što je dno

Tehnologija poništavanja buke u obliku u kojem je prezentiraju reklamni odjeli proizvođača slušalica ne postoji. Štoviše, učinak je individualan i ovisi o fizičkim parametrima određenog slušatelja. Za neke slušalice pune veličine pružaju odgovarajuću pasivnu zvučnu izolaciju tako da aktivno poništavanje buke dobro funkcionira. A kod druge osobe, na primjer, zbog drugačije strukture jagodičnih kostiju, slušalice neće tako čvrsto pristajati i algoritam će biti neučinkovit. Dakle, sve treba isprobati.

Modeli s aktivnim uklanjanjem buke prikladni su za one koji puno putuju u prijevozu: u autobusima, vlakovima i zrakoplovima. Glavna značajka takvih slušalica je sposobnost prigušivanja monotonog niskofrekventnog brujanja, a on je taj koji je najčešće pratilac na putovanjima. Razlikuju se po visokokvalitetnom aktivnom poništavanju buke, na primjer:

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

Oni koji pokušavaju pobjeći iz bučnih ureda i kućanstava trebaju obratiti posebnu pozornost na pristajanje slušalica i tražiti modele koji pristaju što bliže glavi ili ušnom kanalu. Ove slušalice smanjuju razinu sve buke oko sebe, uključujući glasove. Ali ne možete ih odabrati prema savjetu: morate ih isprobati.

Ako naiđete na model koji tijesno pristaje i koji dolazi s aktivnim poništavanjem buke, možete se radovati: dobivate najbolje iz oba svijeta. Ali još uvijek ne možete postići savršenu tišinu.