что такое система активного шумоподавления в наушниках
Окунуться в тишину мегаполиса: разбираемся с системой активного шумоподавления в наушниках
Кому не хочется отключиться от внешнего мира и спокойно наслаждаться любимой музыкой, не искажаемой шумом автомобилей или поездов, бесконечными разговорами соседей по вагону и общим гулом мегаполиса? Можно выкрутить звук на максимум, вставить поглубже в уши «капельки» или, например, использовать наушники с активным шумоподавлением. Последние, несмотря на более высокую стоимость относительно обычных вкладышей или накладных наушников, продолжают набирать популярность. Но насколько они безопасны и так ли хорошо работают? Попробуем разобраться.
Принцип работы системы активного шумоподавления был предложен еще в 30-х годах прошлого века и с тех пор не претерпел существенных изменений. Основная идея проста: система улавливает внешние шумы, а затем инвертирует их и воспроизводит в противофазе. Таким образом происходит взаимовычетание фазы и противофазы окружающего шума, благодаря чему и снижается его уровень.
Реализация такого рода системы для мониторных наушников предполагает, что на внешней стороне чашек устанавливаются микрофоны. Они улавливают окружающий шум, затем система инвертирует его и передает на динамики.
Так как обязательными компонентами системы являются усилитель и преобразователь, она не может работать без источника питания, коим обычно выступает аккумулятор. При этом многие старые модели не функционируют при отключенном «шумодаве»: как только аккумулятор разряжается — музыка прекращается. В современных наушниках система обычно позволяет пустить сигнал в обход «шумодава» и слушать музыку, не задействуя аккумулятор.
Denon AH-NCW500. Все компоненты системы шумоподавления поместились в чашечках этих наушников
Кстати, именно за счет встроенного усилителя некоторые модели наушников при включенной системе шумоподавления могут играть более качественно, чем без нее. Ведь наушники с «шумодавом» чаще всего используются со смартфонами либо с портативными плеерами. Выходная мощность у таких устройств, как правило, невелика, да и качество встроенных усилителей не самое лучшее. Соответственно, по максимуму использовать наушники они не дают.
Усилитель в системе шумоподавления дополнительно работает в этом направлении. Отсюда и более высокое качество звука.
Вставные беспроводные Bose QC-30. Часть компонентов системы шумоподавления вынесена в эргономичную дужку
Эффективно?
Уровень отсечения шумов Bose QC-25 с выключенной (зеленая линия) и включенной (сиреневая линия) системой шумоподавления. Источник: lifewire.com
В диапазоне свыше 1 КГц система даже может немного добавлять шума. Однако это не уличный гул, а равномерное, спокойное «шипение», к тому же — очень тихое —
расслышать его можно лишь в очень спокойной обстановке.
В диапазоне 100-1000 Гц при условии качественной реализации «шумодав» вполне способен значительно снизить звуковое давление окружающей среды. В хороших шумоподавляющих наушниках вполне реально почувствовать себя в тихом безлюдном помещении, находясь на шумной улице.
В отдельных моделях «шумодав» работает воистину поразительно. Это, например, свежая линейка Bose и старшие модели Sony, в особенности MDR-1000x: надеваешь наушники и первое время отказываешься верить своим ушам. Очень хорошо справляются с отсечением шумов такие модели как Sennheiser Momentum 2.0 Wireless, Parrot Zik, всевозможные Beats. В то же время во многих бюджетных «ноунейм»-вариантах «шумодав» может присутствовать лишь номинально, а эффект от его работы стремиться к нулю.
Sony MDR-1000x
Безопасно?
Казалось бы, технология активного шумоподавления — штука безобидная. Тем не менее, интернет-пользователи активно интересуются вопросом, не вредна ли она для слуха, да и для здоровья в целом? Соответствующее обсуждение есть, к примеру, на известном аудиофильском форуме head-fi, где порой высказываются занятные предположения на этот счет. Официальные научные исследования на эту тему не проводились, но в целом преобладает мнение, что особых поводов для беспокойства нет.
Тогда откуда страхи? Дело в том, что отдельные пользователи отмечают у себя симптомы того, что можно назвать индивидуальной непереносимостью «шумодава». Кое-кто жалуется, что достаточно продолжительное использование наушников с системой шумоподавления вызывает у него головную боль, головокружение и даже приступы тошноты.
Об истинных причинах говорить сложно. В отдельных случаях головокружение и боль могут возникать из-за длительного прослушивания музыки, слишком сильного прижима чашечек наушников к голове и других эргономических нюансов, а списываться пользователем на работу «шумодава».
Но виноватым может оказаться и сам «шумодав». По одной из версий, причиной головной боли и головокружений является диссонанс между картинкой и звуком. Ведь при использовании наушников с системой активного шумоподавления пользователь слышит не то, что видит. К примеру, если человек в таких наушниках выйдет на улицу, почти все органы чувств будут сигнализировать мозгу о том, что его хозяин движется, а вокруг шумят. При этом слух будет сообщать о практически полной тишине и покое. Мозг не всегда может адекватно сопоставить информацию, что приводит к дискомфорту.
Второе предположение специалисты основывают на том, что «шумодав» в процессе работы сам в значительных количествах производит низкочастотные колебания. Эти колебания воздействуют на вестибулярные рецепторы, соединенные с волосками внутреннего уха, что вносит смуту в работу вестибулярного аппарата и, как вариант, вызывает головную боль или головокружение у пользователя.
Как показывает практика, случаи неприятия организмом «шумодава» достаточно редки. Но стопроцентную уверенность можно приобрести, только если протестировать гаджет самостоятельно. Например, одолжив у знакомых.
Важно, что некоторые пользователи, поначалу столкнувшись с «непереносимостью», постепенно привыкли к устройству и перестали испытывать дискомфорт.
А посему, если после первого прослушивания у вас вдруг заболела или закружилась голова, не отчаивайтесь — попробуйте дать своему организму время адаптироваться к наушникам. Если есть такая возможность — постарайтесь протестировать их хотя бы в течение пары дней.
Качественные беспроводные наушники с системой шумоподавления Sennheiser Momentum 2.0 Wireless
Альтернатива?
Система активного шумоподавления — не панацея, чтобы оградить себя от стороннего шума, можно воспользоваться альтернативными вариантами. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.
Первый — IEMs, или внутриканальные наушники. Это по сути те же наушники-капельки – только гораздо более высокого класса. Они изготавливаются в основном на базе арматурных излучателей, которые обеспечивают очень точное и детальное воспроизведение музыки, и при этом за счет конструкции демонстрируют очень высокий уровень отсечения внешнего шума.
Обратной стороной является специфичная посадка наушников в ухе у большинства моделей. Не всем она покажется комфортной, что хорошо видно в этом видеоролике. Также IEM очень требовательны к качеству источника — вместе с мельчайшими деталями фонограмм они с успехом раскроют и все «косяки» аудиотракта. Такие наушники лучше использовать со специальным аудиофильским плеером.
Уровень шумоизоляции у арматурных наушников Etymotic ER-4s, Shure SE-535 и Klipsch X10i. Источник: www.headphone.com
Второй вариант — без «шумодава», но с хорошей звукоизоляцией. Если ваши требования к шумоизоляции не экстремально высоки, вероятно, вам хватит и просто наушников с достаточно герметичной посадкой, специально «заточенных» под использование в шумных условиях. По сути это «золотая середина» между обычными наушниками и моделями с «шумодавом».
Правда, и здесь есть свои «но». Во-первых, большинство моделей оснащается плотными кожаными амбушюрами и обладает большой силой прижима чашек —
эргономика у них довольно спорная. Во-вторых, многие из них созданы специально для диджеев — отсюда специфичное звучание с мощным басом и просаженными средними частотами.
Beyerdynamic T5p. Аудиофильские портативные наушники с высоким уровнем шумоизоляции
У самой технологии активного подавления шумов также есть свои недостатки. Основных два: необходимость заряжать аккумулятор и более высокая, в сравнении с наушниками без «шумодава», цена. Еще один момент — идущий по улице человек в таких наушниках может не услышать приближение транспорта и подвергнуть себя опасности, но это бич любого гаджета, закрывающего уши, без привязки к технологии.
Что в итоге?
Наушники с активным шумоподавлением — удобный инструмент для комфортного прослушивания музыки в условиях современного города. Они хорошо подойдут тем, кто привык не расставаться с любимым радио или плей-листом, но при этом испытывает дискомфорт от «капелек» в ушах. Они также понравятся тем, кто работает в шумных условиях, много ходит по улице или ездит в метро. При этом не обязательно постоянно слушать музыку — можно просто включить систему шумоподавления и оказаться в тишине, находясь при этом посреди шумного мегаполиса.
В целом сегменту беспроводных наушников предсказывают активное развитие, а отказ крупных производителей смартфонов от 3,5-миллиметрового аудиоразъема должен заметно тому поспособствовать. «Шумодав» в таких условиях может стать стандартной опцией для качественных беспроводных наушников. При том что реализация подобной системы в устройстве, где априори есть электронная начинка и элементы питания, выглядит не слишком затратной
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:
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:
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.
Нетронутая тишина: несколько слов о наушниках с активным шумоподавлением
Мне не раз приходилось видеть людей, которые пытаются избавиться от постороннего шума путём увеличения громкости наушников. Известно, что такой способ изоляции сознания от посторонних шумов вреден для волосковых клеток базилярной мембраны и может привести к повреждению слуха. Не посягаю на право каждого портить своё здоровье удобными для него методами, но всё же считаю, что конструкторская мысль помогла избавиться от шума более щадящими средствами.
В этом посте я хочу подробно описать достоинства, эффективность, а также проблемы этих устройств. И дать возможность читателям решить, насколько такие устройства подходят именно им. Как и в предыдущих материалах, постскриптумом будет небольшое количество корпоративной джинсы, для тех, кто заинтересован в приобретении товаров, ставших темой этого повествования.
Принцип «клин клином»: плоды интерференции
Теоретическая база для создания активного шумоподавления достаточно проста и основана на интерференции звуковых волн. В наушниках с активным шумоподавлением установлены микрофоны (определяющие уровень фонового шума) и динамики (иные излучатели), которые создают волны с той же амплитудой, но с перевернутой фазой (антифазой). В процессе такой интерференции волн, происходит взаимное уменьшение результирующей амплитуды, иными словами, волны гасят друг друга.
В теории этот принцип позволяет добиться тишины, на практике всё несколько сложнее. Оказалось технологически достаточно тяжело создать систему, которая будет точно попадать в противофазу, особенно с СЧ и ВЧ шумом. Активные системы шумоподавления способны эффективно гасить низкочастотный монотонный шум. Достаточно большая длина волны НЧ-сигналов «сглаживает» влияние разницы в значениях инвертированной фазы. В случаях серьезного несоответствия фазы и антифазы для ВЧ и СЧ сигналов, в наушниках может появляться постороннее шипение.
История: в метро из авиации
Идея использования описанного выше принципа для шумоподавления принадлежит американцу Полу Люгу, который в 1934-м году получил патент на применение принципов интерференции при подавлении синусоидальных и иных (произвольных) звуковых сигналов в области громкоговорителя путём инверсии полярности.
Уже в 50-е годы активное шумоподавление находит применение в авиации. Системы Лоуренса Фогеля использовались для подавления шума в кабинах вертолётов и самолётов.
В 1957-м году Уиллардом Микером были созданы первые накладные наушники с активным шумоподавлением, которые также применялись в авиации. Система Микера была способна подавлять шумы в диапазоне от 50 до 500 Гц с затуханием на уровне 20 дБ.
Уиллард Франклин Микер
В 1986-м году появились первые серийные наушники с системой активного шумоподавления, которые выпустила компания BOSE. Гаджет был разработан Диком Рутаном и Джиной Игер и использовался также в авиации, где посторонние шумы двигателей и т.п. мешали лётчикам при ведении переговоров. Уже к 1989 году компания адаптировала технологию для бытового применения, продолжая, при этом, специализированные авиационные разработки.
Первые наушники BOSE с активным шумоподавлением (авиационные)
современные наушники BOSE для применения в быту
Сегодня наушники с активным шумоподавлением выпускаются и разрабатываются такими компаниями как BOSE, Sennheiser, JBL, SONY, Audio-Technica, Philips.
Достоинства и недостатки
Не смотря на достаточное количество преимуществ, головные телефоны с активным шумоподавлением обладают и рядом существенных недостатков.
К достоинствам можно отнести:
Интересно подошли к вопросу питания в компании JBL. Их продукт, анонсированный совместно с компанией HTC – спортивные наушники JBL Reflect Aware С, представленные в прошлом году, подключаются к смартфону через USB type C, что позволяет отказаться от дополнительных источников питания и при этом не требует применения уникальных разъёмов.
Невыносимая чистота музыки
Среди отзывов о NC-наушниках можно встретить рассказы о том, что после длительной или не очень эксплуатации возникают различные побочные эффекты, например, головная боль, неприятные ощущения при прослушивании, психологический дискомфорт. Известно, что около 5-7 % испытуемых, регулярно использующих наушники, не переносят устройства с активным шумоподавлением.
Дело в том, что за время своей жизни человек привыкает и адаптируется к определённому уровню шума. Музыка, как правило, существенно отличается от других звуковых раздражителей – эта разница приводит к тому, что мозг некоторых людей должен заново адаптироваться к новому более монотонному фону, возникающему в NC-наушниках. Кроме того в ряде ситуаций, как я уже писал, работу системы активного шумоподавления может сопровождать собственный высокочастотный шумовой фон, длительное воздействие которого также может сопровождаться головной болью и дискомфортом при прослушивании.
Не стоит также забывать о распространённых сегодня головных болях напряжения, которые может (в числе прочих факторов) спровоцировать тугое оголовье (которое достаточно часто применятся в этом типе наушников для улучшения пассивной звукоизоляции полноразмерных чашек).
Даже если вы ошиблись с выбором, и NC-наушники вызывают у вас дискомфорт, в соответствии со статьями 502 ГК РФ и 25 Закона РФ от 7 февраля 1992 г. № 2300-1 «О защите прав потребителей», вы можете вернуть гаджет в магазин в течение 14-ти дней.
Как работает система шумоподавления в современных наушниках
Сегодня едва ли не половина ассортимента в аудио-отделе любого магазина оснащается системой активного шумоподавления. Одни говорят, что это – лучшее изобретение со времен появления гарнитур, а другие уверены, что это лишь очередная уловка для выкачивания денег.
Давайте вместе разберемся, нужно ли обращать внимание на подобную фишку при выборе наушников.
Что это такое и как работает
Работает активное шумоподавление следующим образом. Система захватывает шум, который нужно подавить, через внешний микрофон и издает звуковую волну с той же амплитудой, но зеркально отображённой фазой исходного звука. Волна шума и сгенерированного звука смешиваются и подавляют друг друга.
Такой способ борьбы с шумом при прослушивании музыки позволяет отказаться от полной шумоизоляции либо от чрезмерного повышения громкости. Именно эти два способа ранее активно применялись для подавления лишних звуков.
Первые патенты в этой области начали появляться еще в 30-х годах ХХ века, но до реального применения дело дошло лишь спустя полвека. Технология активного шумоподавления изначально использовалась в авиационной и оборонной промышленности. Лишь несколько лет назад она попала на потребительский рынок.
Эффективно ли это
Многие напрасно считают систему активного шумоподавления маркетинговой уловкой. Да, от всех шумов система не оградит, но свою прямую функцию выполняет исправно.
Принято считать, что человек способен воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц. Большинство современных «шумодавов» хорошо справляются с шумом от 100 Гц до 1 КГц. Этого вполне достаточно, чтобы избавить слушателя от разговоров других людей, шума транспорта и ветра.
Колебания в диапазоне ниже 100 Гц мы воспринимает не только ухом, но и телом, здесь никакое шумоподавление в наушниках не поможет. А что касается верхнего диапазона, то система способна превратить высокочастотный писк или свист в спокойное шипение.
В хороших шумоподавляющих наушниках можно почувствовать себя в тихом помещении, даже находясь на шумной улице.
Полезные фишки активного шумоподавления
Производители подумали, раз уж наушники оснащаются внешним микрофоном, то почему бы не предусмотреть возможность задействовать его по прямому назначению.
Некоторые модели позволяют временно отключать шумоподавление и транслировать в наушники звук «снаружи». Так можно общаться с собеседником, безопасно передвигаться или просто воспринимать информацию из окружающего мира и при этом не снимать наушники.
Другим плюсом моделей с активным подавлением шума является наличие встроенного усилителя. Именно с его помощью генерируется «антишум» для работы системы, но кроме этого усилитель способен выдавать более качественный звук.
Неужели все так гладко
У системы активного шумоподавления есть и свои минусы. Главный из них – такие наушники подойдут не всем. Не стоит переживать, процент тех, кому технология противопоказана, достаточно низкий. Около 3% пользователей при длительном использовании активного «шумодава» начинают жаловаться на головные боли.
Их причина – синдром непереносимости системы активного подавления шума. Он похож на морскую болезнь, когда наш мозг думает, что тело находится в покое, а вестибулярный аппарат посылает противоположные сигналы.
Так и при подавлении шума мозгу кажется, что мы в тихом месте, а органы чувств посылают несвойственные для этого сигналы.
Другим негативным фактором является увеличенное давление на барабанные перепонки, ведь помимо музыки и шума нам в ухо поступает «антишум». Это может вызывать сбои в нервной системе и приводить к головным болям.
Какие есть альтернативы
На данный момент активное шумоподавление является самым технологичным решением. Эта фишка отсекает до 95% посторонних звуков при прослушивании музыки. При этом используется целая цепочка дополнительных элементов и это сказывается на стоимости наушников и гарнитур с активным подавлением шума.
В противовес данной технологии можно поставить пассивное шумоподавление. Оно достигается путем герметизации человеческого уха от внешних шумов за счет массивных амбушюр в накладных моделях наушников или гибких и принимающих любую форму амбушюр в вакуумных моделях.
При прочих равных параметрах такие наушники стоят дешевле и проще в устройстве, а значит – надежнее в эксплуатации.
Что же выбрать в итоге
Для начала нужно пойти в ближайший магазин электроники с выставочными образцами и наглядно убедиться в работе системы активного шумоподавления. Простое сравнение наушников с такой системой и без неё сразу даст результат.
Чтобы не попасть в так называемую «зону риска», лучше попросить на тест модель у друга или знакомого.
От себя рекомендуем Philips SHB9850NC, одна из лучших моделей на рынке. Шумоподавление работает как по Bluetooth, так и по проводу, честные 16 часов работы гарантированы.
Вот так очередная технология, ранее стоявшая на вооружении военных, плотно проникает в нашу жизнь.