Магия вне Хогвартса. Как работает активное шумоподавление в наушниках?

Подбирая себе подходящие наушники для поездок или прогулок, не лишним будет уделить внимание такой опции как шумоподавление. Active Noise Cancelling — именно так называется технология, отвечающая за подавление фоновых шумов. Для более осознанного выбора не лишним будет знать, как работает активное шумоподавление в наушниках.

Принцип работы функции шумоподавления

Основу звука составляют акустические волны. Если взять волну уличного шума, отразить фазу и направить на исходную, они смогут друг друга компенсировать. Первые гарнитуры с опцией активного шумоподавления появились еще в 80-х годах и использовались только космонавтами и пилотами самолетов. В массовое производство они вышли гораздо позже.

В современных наушниках активное шумоподавление обеспечивается:

• аккумулятором, поскольку наушникам необходимо электричество для работы;
• микрофоном с тыльной стороны корпуса — именно он улавливает все окружающие звуки;
• электронной «начинкой», которая инвертирует все шумы, услышанные микрофоном, и посылает их в динамик;
• динамиком, который проигрывает музыку вместе с шумоподавлением.

Итак, шум извне проникает в первую очередь в микрофон, затем происходит инвертирование и звук подается в динамик. По итогу, внешние звуковые волны и их отраженные дубликаты буквально уничтожают друг друга. Таким образом пользователь получает возможность прослушивать любимые треки в полной тишине, не отвлекаясь на лишние шумы и помехи.

Как происходит инверсия

Существует только два варианта отзеркалить звуковой сигнал: аналоговый и цифровой.

Первый — появился довольно давно, поэтому имеет упрощенную транзисторную схему шумоподавления и используется преимущественно в крупной аудиотехнике. К примеру, это звуковые карты и предусилители.

Однако для действительно качественного подавления шумов требуется учитывать не один нюанс. Нужно:

1. вычесть музыку, которая будет улавливаться микрофоном;
2. преобразовать звук, взяв в расчет также амплитудно-частотные характеристики микрофона и динамиков;
3. устранить шум микрофона и возникающие резонансы;
4. учесть происходящие перемены в шумовом сигнале и пр.

Цепочка получается непростая, поэтому для обработки звука в современных моделях наушников используют специальные цифровые процессоры. С их помощью аудиосигнал разбивается на нули и единицы, происходит обработка, затем звук снова преобразуется в волну и только после этого она направляется в динамик.

Особенности шумоподавления

Даже невзирая на самые современные технологии, активное шумоподавление будет эффективно работать только в конкретном частотном диапазоне — 100-1000 Гц. Это связано с тем, что маленькие микрофоны, установленные в наушниках, имеют ограниченный АЧХ. С другой стороны, частоты ниже 100 Гц нет смысла глушить, ведь они улавливаются буквально всем телом. Что до частот свыше 1 тыс. Гц, их могут глушить только наушники с двумя микрофонами. При условии, что один настроен на низкую частоту, а другой — на высокую.

Именно в обозначенном диапазоне находятся самые раздражающие внешние шумы:

• ветер;
• проезжающий транспорт;
• чужие разговоры и пр.

Активной шумоизоляции, которая работает в этих пределах, вполне достаточно, чтобы снизить шум на 30 дБ. Это означает, что окружающие шумы в наушниках с шумоподавлением будут звучать примерно на 70% тише, чем в обычных.

Кроме массового пользования, наушники с активным шумоподавлением используются сотрудниками аэропортов, гонщиками и стрелками, а также представителями многих других профессий, которым приходится ежедневно находиться в очень шумной среде.

Решение проблем активного шумоподавления

Продолжительное время опция шумоподавления принадлежала только наушникам накладных моделей. Однако с течением времени такая особенность перекочевала и в беспроводные наушники. Одной из первых компактных моделей, в которых была воплощена технология ANC, стала Galaxy Buds Live от компании Samsung. Эти наушники во многом стали экспериментальными. К примеру, они получили впечатляющий анатомический дизайн, за который поклонники бренда назвали их «фасолинами». Galaxy Buds Live прекрасно справляются с большинством нежелательных звуков извне, однако из-за открытого типа эффективность шумоподавления здесь чуть ниже, чем во внутриканальных наушниках.

Позже в производственную технологию начали вносить изменения, из-за того, что шумоподавление стало создавать проблемы. Чтобы поговорить с кем-либо, хотя бы один наушник приходилось снимать, однако это лишь мелкое неудобство. Полноценная шумоизоляция во время нахождения на улице сама по себе небезопасна: есть риск не услышать сигнала машины, лая собаки и пр.

Это подвигло Samsung добавлять в новые модели своих наушников режим «прозрачности»: микрофон улавливает внешние шумы и «подмешивает» их к звучанию музыки. Также, в модели Galaxy Buds Pro появилось еще одно интересное новшество: система интеллектуального шумоподавления. Это означает, что наушники сами переключаются между режимами, когда человек может слышать фоновые шумы, а когда нет. Например, если владелец начинает говорить, звуки извне автоматически усиливаются, а громкость музыки, напротив, приглушается, что позволяет вести разговор, даже не снимая наушников. Таким образом, благодаря развитию новых технологий, шумоподавление стало контролируемым и более комфортным в использовании.

Даже сейчас некоторые беспроводные наушники непросто использовать в качестве гарнитуры для разговора по телефону. Владельцам наверняка не раз приходилось слышать от собеседников, что речь разобрать очень трудно из-за шума ветра или проезжающего мимо транспорта. Современным производителям удалось решить и эту проблему шумоподавления, благодаря разработке «костной проводимости». Наушники, снабженные этой особенностью, способны улавливать вибрации, которые распространяются по черепу в ходе разговора. Это позволяет с точностью фильтровать речь. Также при обработке сигнала используется нейросеть, способная распознавать типичные внешние шумы. Благодаря этому, собеседник отлично слышит владельца наушников, независимо от того, где тот находится.