Kuidas mürasummutus kõrvaklappides töötab ja miks see ei päästa kõigi välishelide eest

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 03:53

Halastamatu füüsika takistab mürasummutussüsteemidel ideaalset vaikust luua.

2020. aastal vajasid paljud inimesed seoses kaugtööle üleminekuga kõrvaklappe, et veebikonverentsidel kolleegidega suhelda ja leibkonnaliikmetest distantseeruda. Erilist populaarsust on kogunud mürasummutusega vidinad: need aitasid paremini tööle keskenduda tänu sellele, et vähendasid välismüra taset.

Kuid selliseid mudeleid on olnud juba pikka aega: mürasummutava süsteemiga majapidamises kasutatavad kõrvaklapid tulid esmakordselt välja juba 1989. aastal. Viimasel ajal on Apple sellele funktsioonile tähelepanu juhtinud AirPods Pro ja seejärel AirPods Maxi väljalaskmisega.

Paljud eeldavad, et mürasummutavad kõrvaklapid lülitavad ümbritseva heli täielikult välja, ja on pettunud, kui nad seda ei tee. Et mõista, miks tehnoloogia ei jäljenda nuppu Mute, peate mõistma, kuidas see töötab.

Kuidas aktiivne mürasummutus töötab

Aktiivne mürasummutustehnoloogia rändas kodumasinatele sõjaväest: juba 20. sajandi keskel hakati selliseid süsteeme kasutama lennukite ja helikopterite kokpittide mürataseme vähendamiseks. Esimesed kõrvapealsed aktiivsed mürasummutavad kõrvaklapid loodi helikopteritele 1957. aastal.

Kodukasutuseks kohandas tehnoloogiat Bose – just tema kõrvaklapid said 1989. aastal olmeelektroonika turul mürasummutamise pioneerideks.

Tööpõhimõte on järgmine: mikrofonisüsteem tuvastab kõrvaklappide ümber oleva mürataseme ja seejärel taasesitatakse kõlarites sama amplituudiga, kuid antifaasis signaal. Selle tulemusena summutavad müralained ja müravastased lained üksteist vastastikku. Muidugi, et antifaasilaine tekiks, peavad kõrvaklapid olema ühendatud mingisuguse toiteallikaga, mistõttu nimetatakse sellist süsteemi aktiivseks.

Selle praktikas rakendamine pole nii lihtne, kui tundub. See kõik on seotud heli olemusega. Signaali genereerimine antifaasis on keeruline ülesanne: see tuleb lõpule viia kiiresti ja täpselt. Kiire, sest müra võib muutuda näiteks kohvikus, kas tassid koputavad taldrikutele või õnnitletakse kedagi sünnipäeva puhul ehk siis tujukas helitaust ja sellega tuleb kohaneda. Täpselt, sest faasi ja antifaasi vaheline kõrvalekalle võib põhjustada ebameeldivaid moonutusi.

Seetõttu suudab aktiivne mürasummutus kõige paremini toime tulla monotoonsete madala sagedusega helidega, nagu lennukimootorite või ventilatsiooni sumin. Neil on enam-vähem konstantne amplituud ja lainepikkus madalatel sagedustel on üsna suur ja annab andeks mõningase signaali ebakõla faasis ja antifaasis. Kohviku puhul loovad müra aluse kesk- ja kõrgsagedushelid, mille puhul on lainepikkus palju lühem ja amplituud muutub järsemalt - neil on kõrgemad nõuded antifaasisignaalile.

Kaasaegsetel aktiivsetel mürasummutussüsteemidel pole veel piisavalt arvutusvõimsust, et vaigistada võõraste inimeste vestlusi ja äkilist mürinat. Kuid monotoonse taustamüraga saavad nad hästi hakkama.

Kuidas passiivne mürasummutus töötab

Lisaks aktiivsele mürasummutamisele on olemas ka passiivne mürasummutus. Võib öelda, et see on heliisolatsioon: paned kõrvaklapid pähe – ja kõik ümberringi muutub summutuks. See ei vaja elektrit ja sõltub ainult sellest, kui tihedalt seade kõrvade ja pea külge sobib. Kui on tühimik, kostab müra.

Seetõttu on kõrvasiseste kõrvaklappidega kaasas mitu paari erineva suurusega kõrvaklappe: igaühe kõrvad on erinevad ja mõnikord pole ideaalseid kõrvapatju leida lihtne. Kui need ei istu väga kindlalt, ei taga vidin õiget heliisolatsiooni taset.

Täiuslikult sobitatud düüsid summutavad aga tõhusalt just seda müra, millega aktiivne mürasummutus ei suuda toime tulla: keskmised ja kõrged sagedused, teravad ja äkilised helid. Sest see ahel ei tugine elektroonika kiirusele, vaid lihtsalt summutab kõik ümberringi, kuigi mitte täieliku vaikuseni.

Täissuuruses suurte tassidega kõrvaklappide puhul mängib olulist rolli ka passiivne mürasummutus. Mida tugevamini kõrvapadjad vastu pead surutakse, seda vähem kuulete müra ja seda vähem saavad läheduses olevad inimesed teie muusikast teada. Aga kui kõrvasiseste kõrvaklappide jaoks saab sobimatuid kinnitusi vahetada, siis täissuuruses, mis pähe ei istu, ei saa midagi teha.

Ja sellegipoolest ei saa sellise vidinaga täiuslikku vaikust saavutada. Põhjus peitub jällegi heli olemuses ja materjalides. Heli levib kõikjal, kus on kandja. Füüsilised takistused võivad teda takistada, nii et saate lihtsalt oma kõrvad kätega kinni katta ja ümbritseva maailma uputada.

Täieliku heliisolatsiooni saavutamiseks tuleb aga kasutada spetsiaalseid helisummutavaid materjale.

Kas mäletate suuri ehituskõrvaklappe, mida kanti karmide helide eest kaitsmiseks, nagu tungraua? Elektrooniline täitmine neis puudub – need lihtsalt katavad kõrvad, luues füüsilise mürabarjääri ja vabastades käed. Samas ei anna need ikka veel täielikku vaikust: nokhaamer on kuulda, ehkki tuim.

Nendesse kõrvaklappidesse maksimaalse heliisolatsiooni saamiseks peate lisama rohkem absorbeerivat materjali, mis muudab need märgatavalt raskemaks ja mahukamaks. Kujutage nüüd ette, et peate juba kaalus juurde võtvate kõrvaklappidega ühendama kogu vajaliku elektroonika. Mudel muutub väga raskeks.

Loomulikult täiustavad tootjad nii kõrvaklappide valmistamise materjale kui ka nende elektroonilist täitmist, kuid ideaalsest vaikusest on need veel kaugel. Nüüd püütakse leida tasakaal kasutusmugavuse ja pakutavate funktsioonide efektiivsuse vahel.

Mis mõjutab müra vähendamise kvaliteeti

Turul on palju ettevõtteid, mis pakuvad aktiivseid mürasummutavaid kõrvaklappe, kuid kuidas teada saada, kellel on need parimad?

Saate vaadata omadusi. Näiteks mida rohkem mikrofone müravähendussüsteemis töötab, seda täpsemalt loetakse ümbritseva ümisemise taset ja seda korrektsemalt ehitatakse antifaasi signaal. Mida võimsam ja kaasaegsem on protsessor, seda kiiremini reageerib süsteem ümbritseva müra muutustele. Teoorias.

Mõned ettevõtted pakuvad isegi kohandatud müra vähendamise algoritme, näiteks Sony, Bose, Samsung, Apple. Selliste süsteemidega varustatud kõrvaklappidel on lisaks mikrofonidele, mis kuulavad müra väljaspool seadet, ka mikrofonid, mis võtavad kinni sees oleva müra.

Kalibreerimise ajal taasesitavad kõrvaklapid testsignaale ja samad sisemised mikrofonid loevad vastust. Kalibreerimistulemuste põhjal korrigeerib mürasummutusalgoritm oma tööd: see on nüüd kohandatud konkreetsete kõrvade ja pea geomeetriaga.

Passiivne heliisolatsioon mõjutab ka aktiivse mürasummutussüsteemi tööd. Kui kõrvaklapid on lahti ja läbivad müra, ei tööta antifaasi signaal nii tõhusalt. Enamikul täissuuruses aktiivse mürasummutusega kõrvaklappidel on suured pehmed kõrvapadjad, mis ümbritsevad teie pea kumerusi, et tagada maksimaalne heliisolatsioon.

Kuidas mitte langeda turundajate nippidesse

Mürasummutavate kõrvaklappide probleem seisneb selles, et ettevõtted valetavad: reklaamides asendub mürasummutuse sisselülitamisel pidu helina vaikusega, rongirataste põksutamise koha võtavad sisse rahulikud alpiaasad ja beebi karjub sisse. järgmine iste lahustub udus.

Kuid müra vähendamise protsessi enda füüsika tõttu on sellise efekti saavutamine ebareaalne. Esialgu, muide, nimetas firma Bose oma kõrvaklappe ausalt Noise-Reducing - "müra vähendamiseks", kuid seejärel läks nagu teisedki terminile Noise-Canceling - "müra summutamine".

Selle tulemusel laskuvad kasutajad vaikust lootes metroos sellistesse kõrvaklappidesse, lülitavad sisse mürasummutuse… Tuule ulumine tunnelis kaob, kuid õpilased, kes räägivad Stanislavski ahastusega seansi läbimisest, seda ei tee.. Ja kuidas keegi läheduses köhis, on kuulda. Tuim, aga siiski kuuldav.

Kuhu on jäänud minu lubatud vaikus, heinamaad ja alpivärskus? Unenägudes. Sest tehnoloogia pole veel sellele tasemele jõudnud.

Samal ajal armastavad arendajad turundusmaterjalides väga kiidelda sellega, et nende süsteem võimaldab müra summutada näiteks kuni -15 dB. Esimene asi, millele me tähelepanu pöörame, on sõna "enne". Teine on see, et pole täpsustatud, millistel tingimustel need −15 dB saavutatavad. See tähendab, et mõned arvud on olemas, kuid kuidas neid tegelikkusega võrrelda, pole väga selge.

Teine nipp on mõistete asendamine. Juhtub, et kõrvaklappide kirjelduses on mürasummutus süsteem, mis summutab kõne ajal heli edastamise ajal müra. See tähendab, et teie vestluskaaslane kuuleb teid selgemini. Kuid see ei mõjuta välise müra summutamist muusika kuulamisel.

Mis on lõpptulemus

Mürasummutustehnoloogiat sellisel kujul, nagu seda esitavad kõrvaklappide tootjate reklaamiosakonnad, ei eksisteeri. Pealegi on selle mõju individuaalne ja sõltub konkreetse kuulaja füüsilistest parameetritest. Mõne jaoks pakuvad täissuuruses kõrvaklapid piisavat passiivset heliisolatsiooni, nii et aktiivne mürasummutus töötab hästi. Ja teisel inimesel näiteks põsesarnade erineva struktuuri tõttu ei sobi kõrvaklapid nii tihedalt ja algoritm on ebaefektiivne. Nii et kõike tuleb proovida.

Aktiivse mürasummutusega mudelid sobivad neile, kes reisivad palju transpordis: bussides, rongides ja lennukites. Selliste kõrvaklappide peamine omadus on võime summutada monotoonset madalsageduslikku suminat ja just tema on see, kes kõige sagedamini reisidel kaasas käib. Need erinevad kvaliteetse aktiivse mürasummutuse poolest, näiteks:

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

Need, kes üritavad mürarikkast kontorist ja majapidamisest põgeneda, peaksid pöörama erilist tähelepanu kõrvaklappide istuvusele ning otsima mudeleid, mis sobivad võimalikult tihedalt pähe või kuulmekäiku. Need kõrvaklapid vähendavad kogu ümbritseva müra, sealhulgas häälte taset. Kuid te ei saa neid nõuande järgi valida: peate neid proovima.

Kui kohtate mudelit, mis istub hästi ja tihedalt ning millel on aktiivne mürasummutus, võite rõõmustada: saate mõlemast maailmast parima. Kuid täiuslikku vaikust ikkagi saavutada ei saa.