Як працює шумозаглушення в навушниках

Шумоприглушення (або шумозаглушувач) — це технологія або процес видалення небажаних звуків (різних сторонніх шумів) з аудіозаписів, звукових сигналів або фотографій. Цю технологію можна використовувати у різних галузях, таких як аудіозапис, обробка сигналів, фотографія, відео тощо.

Наприклад, в аудіозаписах шумозаглушення може застосовуватися до звуку фонових шумів, таких як шум вітру, фонового шуму або інших небажаних звуків, для поліпшення якості звучання. У фотографіях та відео шумопридушення може використовуватися для окремих дрібних деталей, які можуть з'явитися через низьке освітлення або інші фактори, щоб покращити загальне візуальне сприйняття.

Технології шумоподавлення

Існує кілька методів реалізації шумоподавлення, включаючи математичні алгоритми, фільтри та використання спеціального обладнання. Технології шумоподавлення часто застосовуються в різних областях, де важлива чіткість та чистота звуку чи зображення.

Приклади застосування шумоподавлення:

• Аудіо-шумоприглушення: шумопридушення в області звуку може використовуватися для фільтрації фонового шуму в записі або спочатку, щоб підвищити чіткість звуку.
• Зображення та відео: під час обробки зображень та відео шумопридушення може покращити якість зображення, зменшивши артефакти, спричинені шумом, наприклад, мерехтіння, зернистість та інші артефакти.
• Зв'язок: В області зв'язку шумозаглушення може бути застосовано для поліпшення передачі даних каналами зв'язку, особливо в умовах низького сигнально-шумового відношення.
• Обробка сигналів: Шумопридушення широко використовується в обробці сигналів для підвищення точності вимірювання та виділення сигналів фонового шуму.

Технології шумозаглушення (або шумогасіння) широко застосовуються в різних областях для впливу на звуковий сигнал або обробки сигналу інформації. Ці технології можуть використовуватися як в аудіосистемах, так і в різних областях, таких як обробка зображень, зв'язок, авіаційна та автомобільна промисловість.

Ось кілька технологій шумозаглушення:

• Активне шумозаглушення (ANC): Ця технологія використовує мікрофони для реєстрації навколишнього шуму, а потім генерує спеціальні звукові хвилі, що придушує шум. Прикладами можуть бути навушники з активним шумозаглушенням.
• Пасивне шумозаглушення: це метод, який включає використання матеріалів і конструкцій для незалежності або відображення звуку, без застосування електроніки. Приклади включають звукопоглинаючі матеріали в стінах приміщень або у вухах.
• Адаптивне фільтрування: ця технологія, що використовується в цифровій обробці сигналів, де алгоритми аналізують шумовий сигнал та максимально зменшують його вплив на основі даних.
• Геометричне керування звуком: Це передбачає використання динаміків або інших пристроїв для створення антифазних хвиль і тим самим придушення шуму.
• Адаптивні алгоритми фільтрації: Ці алгоритми можуть налаштовуватися в перший момент часу в залежності від умов, що змінюються, що робить їх більш ефективними в різних ситуаціях.
• Шумопридушення в автомобілях: В автомобілях використані технології шумоподавлення для зниження шуму, що виникає внаслідок роботи потужного двигуна або шуму вітру. Це може покращити комфорт у салоні та підвищити якість звуку в автомобільних аудіосистемах.

Технології шумоподавлення застосовуються у різних галузях, та його ефективність залежить від конкретного контексту та умов експлуатації.

Як працює активне шумозаглушення

Спочатку технологія активного шумоподавлення використовувалася виключно у військовій техніці, наприклад, у навушниках вертолітників. Перші такі навушники було створено 1957 року.

Наприкінці ХХ століття 1989 року компанією Bose було створено перші навушники з такою технологією для побутового використання.

Технологія активного шумоподавлення (Active Noise Cancellation, ANC) передбачає використання мікрофона виявлення навколишніх шумів та його фільтрації. При активному шумоподавленні крім мікрофонів можуть використовуватися інші пристрої, такі як процесор. Залежно від використаних фільтрів (аналогових або цифрових) активне шумозаглушення може бути:

• З зворотним зв'язком - при цьому варіанті активного шумоподавлення мікрофони розташовуються всередині чаші навушника і вловлюють звуки, які чує користувач.
• Без зворотного зв'язку - більш рідкісний варіант активного шумоподавлення, при якому мікрофони знаходяться зовні чаш, тому дуже на них дуже впливає вітер та інші зовнішні впливи.
• Гібридне шумозаглушення - хоч і вимагає вдвічі більше мікрофонів (всередині та зовні навушників), при цьому ефективно відстежує, як і те, що чує користувач, так і зовнішні шуми.

Принцип роботи активного шумоподавлення пов'язаний з роботою мікрофона та процесора, які вловлюють, зчитують та обробляють зовнішні шуми, генеруючи після цього звукову хвилю певної частоти та довжини, яка пригнічує зовнішній шум та значно зменшує кількість звуків, які чує вухо користувача.

Весь процес активного шумоподавлення можна описати у вигляді кількох етапів:

1. Виділення зовнішнього шуму із навколишнього простору за допомогою системи мікрофонів.
2. Обробка та аналіз отриманих шумів вбудованим процесором (визначається їх частота, гучність, амплітуда).
3. Генерація процесором протифазної хвилі для придушення шуму.
4. Злиття зовнішнього шуму та створеної хвилі, що дозволяє повністю нейтралізувати шуми ззовні.
5. Подача чистого звукового сигналу в навушник користувачу без сторонніх шумів.

Ці етапи при використанні навушників з активним шумоподавленням йдуть постійно і безперервно, що дозволяє забезпечити користувачам чистий звук, позбавлений зовнішніх шумів. Таким чином, більшість зовнішніх сторонніх звуків нейтралізується системою активного шумоподавлення і користувач має можливість повністю насолодитися тією інформацією, яку вони запустили для прослуховування.

Недоліками навушників з активним шумоподавленням можна назвати їхню вищу ціну в порівнянні з навушниками з пасивним шумозаглушенням і більш високе споживання енергії, яке потрібно для їх роботи.

Як працює пасивне шумозаглушення

Пасивне шумозаглушення - це метод зниження, мінімізації, відображення та блокування рівня зовнішнього шуму без використання таких засобів, як мікрофони, динаміки та процесори.

Пасивне шумозаглушення в навушниках зазвичай здійснюється за рахунок зовнішнього звуку з використанням засобів, спеціально розроблених для поділу або блокування звуку. Ось кілька методів пасивного шумоподавлення в навушниках:

• Звукоізоляція: Деякі навушники мають вбудовані матеріали, такі як піна або гель, які дозволяють знизити рівень шуму та запобігти його проникненню для користувача.
• Навушники із закритою конструкцією повністю охоплюють вуха, повністю блокуючи проходження зовнішнього звуку.
• Підходяща конструкція навушників для певного користувача. Вибираючи навушники, потрібно звернути увагу наскільки конкретному користувача в них зручно та комфортно, гарна посадка пристрою сприяє кращій ізоляції від навколишнього звуку.
• Використання шумопоглинаючих матеріалів: Деякі виробники використовують усередині навушників спеціальні матеріали, які активно вловлюють та утримують звукові хвилі.
• Удосконалені конструкції амбушюр (навушників): Амбушюри, розташовані навколо динаміків, можуть бути спеціально розроблені для покращення звукоізоляції.

Найчастіше пасивне шумозаглушення використовується в навушниках, які вставляються у вуха. За рахунок матеріалів амбушюр забезпечується щільне прилягання всередині вуха і блокування зовнішніх звуків. Проте такі навушники з багатьох причин, як фізіологічних, і психологічних, підходять далеко ще не всім. Щоб зменшити негативний вплив від прямого звукового потоку, користувачам варто уважніше підходити до вибору типу навушників та вибору розміру та форми амбушюру, який буде поміщений у вухо.

Накладні навушники (повнорозмірні) повністю охоплюють вухо і тому не допускають попадання зовнішніх звуків. Але і тут варто приділити багато уваги матеріалам, з яких вони зроблені. Найкращим із матеріалів обробки є тонка м'яка шкіра з м'яким повітряним наповнювачем.

Якщо користувачі сподіваються отримати відчуття повної тиші в навушниках, їм варто звернути увагу на навушники найвищої цінової категорії, т.к. саме вони можуть повністю нейтралізувати зовнішні звуки. Більшість стандартних моделей середньої цінової категорії все ж таки "шумлять" і ізолюють користувача лише від звуків певного діапазону.

Хоча пасивне шумозаглушення і сприяє зменшенню впливу зовнішнього звуку, воно не настільки ефективно, щоб повністю ізолювати всі види шумів при використанні навушників. Для більш ефективного придушення шуму варто використовувати гаджети, що мають у своєму пристрої як елементи пасивного, так і активного шумоподавлення. У цьому випадку користувач зможе повністю насолодитися прослуховуванням і не відволікатися на зовнішні шумові перешкоди.

Якщо навушники оснащені елементами двох типів шумоподавлення, його якість обумовлюється кількома чинниками, куди варто звернути увагу під час вибору гаджета:

• Встановлені мікрофони та їх якість.
• Потужність процесора, який "відповідає" за уловлювання і генерацію звукових хвиль, що відбивають.
• Якість матеріалів та продуманість конструкцій, які відповідають за звукоізоляцію та шумопоглинання.