Звукоизоляция наушников что это

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?

Прежде всего, следует сказать, что качественно работает такая система не во всем диапазоне частот, а в промежутке приблизительно от 100 до 1 КГц. На этом участке хорошие модели наушников способны обеспечить снижение шума до уровня -30 дБ. В самом нижнем звуковом диапазоне, до 100 Гц, человек воспринимает звуковые колебания не столько органами слуха, сколько телом, и наушники, какой бы уровень компенсации они бы не давали, от шума не спасут.

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

Источник

Чем отличается активное шумоподавление от пассивного в наушниках и гарнитурах?

Технологии пассивного и активного шумоподавления широко используются как в наушниках потребительского класса, так и в профессиональных гарнитурах для контакт-центров и офисов. В чем разница между методами борьбы с посторонними шумами в гарнитурах, и какой способ шумоподавления самый эффективный?

Общий термин «шумоподавление» подразумевает несколько способов снижения влияния посторонних шумов на качество звука в наушниках и гарнитурах. Производители этих аудиоустройств используют разные технологии шумоподавления — активное (со статичными и адаптивными фильтрами), пассивное, а также гибридное. Разнообразие технологий и терминов усложняет пользователям выбор гарнитур. Цель нашего материала — рассказать об основах подавления шума и сравнить его различные методы.

Что такое активное шумоподавление?

Активное подавление шума (Active Noise Cancellation, ANC) – это процесс, предполагающий использование микрофона для отслеживания окружающего шума и его фильтрации в наушниках.

Активное шумоподавление достигается путем использования аналоговых или цифровых фильтров и различается по типам реализации — шумоподавление с обратной связью, без обратной связи, а также гибридное. Качественная технология активного подавления шума значительно улучшает акустические характеристики наушников и гарнитур с хорошим пассивным шумоподавлением. Но она не может компенсировать конструктивные недостатки или плохой материал амбушюр, если производитель решил на них сэкономить.

Типичный пример гарнитуры с активным шумоподавлением: беспроводная гарнитура Poly Savi W8220

Что такое пассивное шумоподавление?

Пассивное подавление шума – это то, что подразумевает конструкция и материалы наушников и гарнитур, будь то силиконовые вкладыши вакуумных наушников или мягкие амбушюры у накладных моделей. По сути, это уровень изоляции от внешнего шума, который может обеспечить устройство само по себе, без учета электронных компонентов и алгоритмов. Проще говоря, это то, насколько хорошо наушники справляются с функцией берушей.

Хорошее пассивное шумоподавление — это в первую очередь качественные материалы и продуманная конструкция амбушюр. На фото — гарнитура Poly Voyager 8200 UC с развитой системой пассивного шумоподавления

Общее подавление шума

Общее шумоподавление (совокупный эффект подавления шума, который слышит конечный пользователь) – это сумма пассивного и активного подавления шума. Эту совокупность определяют особенности электронных компонентов активного шумоподавления, а также конструкция и материал амбушюр (пассивное шумоподавление).

Типы активного шумоподавления

Как уже упоминалось, существуют три типа активного шумоподавления: система без обратной связи, система с обратной связью и гибридная система (сочетание первых двух). Система ANC без обратной связи использует основной микрофон для отслеживания внешних шумов, затем преобразует их в «анти-шум» и смешивает его с воспроизводимым аудио, обеспечивая таким образом подавление шума. Данный процесс достаточно сложен, так как инверсия фазы сложных сигналов должна учитывать задержки на прохождение шумов и рассчитывать сигнал защиты от шума так, чтобы он поступал к пользователю одновременно с шумом.

Адаптивное шумоподавление основано на способности алгоритмов фильтрации выявлять различные шумовые паттерны и подстраиваться под них.

Реализация ANC с обратной связью сопряжена с некоторыми трудностями, так как разработать систему, которая будет всегда оставаться устойчивой, довольно сложно из-за необходимости подгонки под размер наушников, а также из-за тенденции контура обратной связи приводить систему к возбуждению.

Для обратной связи требуется микрофон снаружи наушников, который будет отслеживать звук, поступающий к пользователю. Сравнив звук, пришедший к пользователю, с аудио-источником, алгоритм обратной связи выявляет шум и создает защиту, которая помогает его подавить.

Система с обратной связью эффективна в основном для подавления низких частот. Причина в том, что существует вероятность подавления части полезного сигнала, которая может быть распознана как шум. Это приводит к окрашиванию или искажению оригинального сигнала.

Гибридное шумоподавление

Гибридное решение ANC сочетает в себе все лучшее из методов, перечисленных выше. В нем используется внешний основной микрофон для отслеживания окружающего шума и внутренний микрофон контроля погрешности и отслеживания того, что слышит пользователь помимо воспроизводимого аудио. Когда оба метода используются одновременно, подавление шума получается максимально эффективным.

Статичные и адаптивные фильтры активного шумоподавления

До недавнего времени производители использовали только статичные неперестраиваемые фильтры активного подавления шума. Этот универсальный метод подразумевает, что один фильтр работает для всех условий воспроизведения звука.

Сегодня в ANC используются адаптивные или перестраиваемые фильтры, которые подстраиваются под слух человека или особенности конфигурации наушников, и адаптируются к меняющейся акустической обстановке. Это позволяет улучшить функцию подавления шума для более широкого круга пользователей.

Принцип действия ANC с адаптивными фильтрами

Адаптирование – это не просто фильтрация шума. Если проанализировать окружающие шумы, то можно отметить массу их разновидностей, например звук двигателей в салоне самолета (низкие частоты), разговоры в кафе (средние частоты), музыка на концерте (очень громкий звук) и шум в библиотеке (очень тихий звук). В каждой конкретной ситуации адаптивный фильтр работает так, чтобы максимально повысить общую эффективность подавления шума. Например, в салоне самолета фильтр подавляет более низкие частоты, а в кафе – средние и т.д.

В реальности процесс адаптации сложнее, но наше описание дает общее представление о возможностях адаптивных фильтров.

Преимущества адаптивного шумоподавления

Сложность разработки высококачественного решения для подавления шума заключается в том, что необходимо приспособить его под анатомические особенности слухового тракта тысяч пользователей.

В простом случае активное подавление шума описывается как инвертирование шума. В реальности же при создании системы подавления необходимо учитывать время прохождения шума от основного микрофона до барабанной перепонки. Если система ANC моделирует путь распространения шума некорректно, то создаваемая ею защита окажется неточной и даже может усилить шум. Таков риск использования универсальных статичных фильтров.

Адаптивный фильтр использует микрофон контроля погрешностей или доли шума в полезном сигнале, что позволяет более точно моделировать то, что слышит пользователь. Так система может адаптироваться или перестраивать фильтры, обеспечивая лучшую защиту от шума для данного конкретного пользователя в конкретной акустической обстановке.

Как работает система активного шумоподавления Poly

Преимущество системы адаптивного шумоподавления в том, что она учитывает уникальные физиологические особенности каждого пользователя. В дополнение к этому, адаптивное решение может отслеживать фактический шум и настраивать фильтры на основании его типа, чтобы сделать подавление максимально эффективным.

Еще сравнительно недавно перестраиваемыми фильтрами для подавления шума снабжались только изолирующие вакуумные или накладные наушники. Сегодня даже неизолирующие наушники могут оснащаться технологиями адаптивного подавлением шума, так как современные алгоритмы способны компенсировать различные искажения, возникающие из-за плохой пассивной изоляции. Адаптивные решения звучат лучше, чем системы с обратной связью, поскольку не создают нежелательного окрашивание звука.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Профессиональные гарнитуры с активным шумоподавлением значительно повышают эффективность операторов контакт-центра, а также мобильных офисных сотрудников. Такие гарнитуры защищают работников от нежелательных шумов в сложной акустической обстановке, присущей офисам с открытой планировкой или во время работы на выезде. Например, компания Poly (объединенная Plantronics и Polycom) снабжает технологией ANC гарнитуры BlackWire 8225, беспроводные гарнитуры Savi W8220 и некоторые модели гарнитур Voyager.

Источник