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
Вместо эпилога
Вопрос полезности наушников с подавлением шумов, на мой взгляд, имеет однозначный ответ. Если вы хотя бы иногда летаете самолётом или находитесь в шумном помещении — это однозначно нужная вещь. В условиях оживленной городской жизни тишина — крайне ценная субстанция. Психологи и врачи говорят, что она полезна и даже необходима для здоровья.
Но как всякая чрезмерно полезная вещь, наушники с шумоподавлением могут внезапно оказаться вредными и опасными. Именно благодаря им, шагая по улице, я однажды чуть не попал под машину, попросту не услышав её приближения. С тех пор любые наушники на ходу использую крайне редко, а с шумоподавлением — только по прямому назначению.
На этом всё. Будьте здоровы. И наслаждайтесь тишиной как музыкой.
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
БЕРегитеУШИ
Те, кто уже читал статью про выбор наушников для большого города, помнят, что шумоподавление может быть как активным, так и пассивным. Начнем с более простого — пассивного. В случае использования наушников закрытого типа, которые входят в уши достаточно плотно, можно уже получить неплохой уровень изоляции шумов.
Строительные беруши — отличный эталон в плане качества шумоподавления
В случае с внутриканальными наушниками, улучшить шумоизоляцию помогут насадки из пеноматериала. Но не все, а только специальные, более плотные, с повышенной изоляцией шумов.
Среди силиконовых насадок нельзя не упомянуть двух- и трёх-контурные «ёлочки». Но не стоит забывать, что они подойдут не всем по физиологическим, а иногда и психологическим причинам. Чтобы получить эффект от ёлочек, нужно вставить их достаточно глубоко в слуховой проход; силиконовые лепестки при этом должны создать внутри как минимум два контура шумоизоляции.
Большой выбор насадок — не излишество, а необходимость
Силиконовые насадки классической формы с заполнением внутреннего пространства пеной или гелем также могут быть весьма эффективны. Гелевые — более плотные и упругие, однако они вызывают дискомфорт при длительном ношении, если размер вам хотя бы немного не подходит.
Вообще, в вопросе изоляции внешних шумов правильный подбор насадок внутриканальных наушников играет ключевую роль. Кроме того, что чрезмерно большие и маленькие головные телефоны не будут держаться в ушах, нужно как можно более точно подбирать их размер и форму. Если производитель наушников сэкономил и не положил в комплект достаточный выбор насадок, найдите альтернативные варианты и уделите время выбору подходящих.
Размер, форма и материал насадок непосредственно влияют на степень подавления шумов
Наградой будет не только тишина и комфорт при длительном ношении, но еще и более чистый звук с улучшением глубины и насыщенности басового диапазона. А самое главное — чем эффективнее насадки, тем меньше поводов увеличивать громкость плеера, музыка и так будет хорошо слышна. Как следствие — вы избежите судьбы Брайна Джонсона и сохраните свой слух в целости.
Суть вопроса: Внутриканальные наушники закрытого типа и правильно подобранные насадки — это уже отличный способ избавиться от внешних звуков и защитить слух от перегрузки громкой музыкой.
Лайфхак: Чтобы не было скучно, предлагаю купить в строительном магазине затычки «беруши» и сравнить их эффект с тем, что дают внутриканальные наушники без музыки. Роль генератора внешнего широкополосного шума выполнит домашняя стереосистема и, например, диск Rammstein.
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.
Что это такое и как работает
Активное шумоподавление — это способ устранить нежелательный шум с помощью наложения специально сгенерированного звука.
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.
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.
Звуковые волны
Звуковые волны ведут себя точно так же, как привычные нам волны на воде. Что произойдет, когда встречаются две волны, от брошенных в воду камней? Есть два варианта:
- Если колебания волн совпадают, волны складываются, увеличивая свою интенсивность.
- Второй случай является основой для активного шумоподавления: гребень волны встречается с впадиной волны, компенсируя друг друга. Для звуковых волн это означает, что: если две звуковые волны встречаются в нужный момент, они могут компенсировать друг друга, и наступает тишина. В физике это называется деструктивной интерференцией.
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.
Могут ли наушники с шумоподавлением постоянно блокировать весь звук?
К сожалению, нет – по крайней мере, пока. Они приближаются к этой цели, но из-за того, что наушники не способны автоматически создавать нужный сигнал, некоторые звуки прорываются через барьер.
Система шумоподавления лучше всего работает тогда, когда шум, который нужно заблокировать, оказывается низкочастотным и постоянным – например, от железнодорожного вагона, двигателя самолета или кондиционера в офисе. Такие эпизодические шумы, как крик, лай собаки или гудок клаксона автомобиля, все равно будут слышны, потому что даже лучшим моделям ANC-наушников не хватит производительности для создания в реальном времени звука в противофазе.
Базовый обзор звука
Звук — это энергия, перемещающаяся в виде волны через какую-либо форму материи. Обычно мы слышим звук, передаваемый по воздуху. Например, струна гитары колеблется в воздухе, разбивая молекулы воздуха. Эти молекулы сталкиваются со своими соседями и так далее.
Когда волна, движущаяся по воздуху, ударяется о барабанные перепонки, она перемещает их с той же частотой, что и гитарная струна. Ваш мозг преобразует это движение в электрические сигналы, которые вы затем воспринимаете как звук. Это очень упрощенное объяснение того, что такое звук.
Защита от шума на созвонах: микрофоны с фильтрами
Если вам приходится часто участвовать в онлайн-конференциях, не лишним будет позаботиться и о комфорте собеседников, ведь им слушать дрель вашего соседа тоже не очень интересно. В этом поможет микрофон с шумоподавлением.
Чаще всего работает он за счет… второго микрофона! Один из микрофонов расположен ближе к источнику нужного звука (то есть к вашим губам), другой подальше. Оба примерно одинаково считывают окружающий фон, а вот полезный сигнал — речь человека — первый улавливает гораздо лучше. Устройство отсеивает совпадающие звуки и получает очищенную от шума речь.
Если у вас обычная гарнитура с одним микрофоном, а покупать новую вам почему-либо не хочется, присмотритесь к адаптерам с шумоподавлением — если подключить гарнитуру через такое устройство, вас на том конце провода будут слышать лучше. Правда, такие адаптеры стоят не очень дешево.
Как обесшумить квартиру
Замена дверей и окон
Этот способ является наиболее эффективным при устранении уличного шума. Для того, чтобы не слышать звуков транспорта, голосов людей или животных произведите замену ваших окон на двойные или тройные стеклопакеты. Старайтесь приобретать качественные окна проверенных марок, чтобы не приобрести фальсификат, который не поможет вам устранить проблему излишнего шума в квартире.
В настоящее время в продаже доступны звукоизолирующие окна, которые также прекрасно помогут вам при звукоизоляции. Воспользуйтесь советами родственников и знакомых или прочтите отзывы о продукции конкретных производителей перед тем, как сделать выбор в пользу конкретного из них.
При замене входных дверей отдавайте предпочтение массивным видам, а лучше всего установите двойные входные двери. Таким образом, одну из них вы сможете оббить звукоизолирующим материалом, который является дополнительным средством шумоизоляции квартиры. Не забудьте также оббить порог уплотнителем по всему периметру. Таким образом вы сможете защитить свое жилище от посторонних звуков, поступающих из подъезда.
Звукоизоляция стен
Этот способ поможет в значительной степени снизить звуки, доносящиеся из соседних квартир. Прежде всего нужно устранить все щели и трещины, даже самые незначительные, так как именно они являются отличными проводниками посторонних звуков. Однако этот этап является только подготовительной стадией перед выполнением непосредственной звукоизоляции стен, которая может включать:
- Самоклеящиеся мембраны, создающие физический барьер для посторонних звуков, представляют собой достаточно тонкое, но вместе с тем прочное полотно, которое может быть нанесено на различные покрытия стен и в помещениях любого типа. Материал весьма прост в использовании и установке, и не требует применения дополнительных инструментов. Благодаря своей тонкости он отлично подойдет для малогабаритных помещений, так как не занимает площадь при нанесении на стены.
- Комбинированные плиты, состоящие из минеральных или синтетических материалов, или панели, оснащенные прослойкой звукопоглощающего материала. Для их применения требуется предварительная установка специального металлического каркаса. Установка такого типа шумоизоляции требует специальных навыков и инструментов. Стоит отметить, что такие материалы занимают гораздо большую площадь помещения, чем звукоизолирующие мембраны.
Рекомендуется комбинировать описанные выше варианты звукоизоляции стен для достижения максимального результата по избавлению от постороннего шума в квартире.
Шумоизоляция потолка
Звуки, поступающие с потолка от соседей, является самым громким шумом. Именно поэтому необходима обязательная шумоизоляция потока в комбинации с шумоизоляцией стен. При этом стоит отдавать предпочтение как можно более легким материалам для того, чтобы они не отклеивались под тяжестью собственного веса. Однако, учитывая степь громкости шума, проникающего в квартиру через потолок, стоит отметить, что для эффективного его поглощения требуется применение достаточно плотных материалов, которые крепятся на потолок при помощи каркасных конструкций. Это обусловлено также мерами безопасности, так как исключает падение материалов, прикрепленных к поверхности потолка.
Самыми популярными материалами плит для звукоизоляции потолка является многослойный картон и кварцевый песок, которые имеют достаточно большую массу. По этой причине они крепятся к металлическому каркасу, предварительно установленному на потолке, при помощи саморезов. Крепление к каркасу обусловлено также тем, что при установке плит непосредственно на потолок при помощи дюбелей, придется делать отверстия в самом потолке, наличие которых может только усугубить ситуацию с поступающим из вне шумом.
Избавление от шума в квартире при помощи подручных средств
Как стало понятно из вышеизложенного материала, для того, чтобы оказать сопротивление звукам, проникающим в квартиру из вне, требуется наращивание толщины стен. Так, это можно сделать при помощи корпусной мебели, приставленной вплотную к стенам. Это могут быть шкафы с одеждой или стеллажи с книгами.
Большое количество текстильных изделий в квартире также поможет бороться с шумом. Ковры, ковролин, плотные шторы и занавески на окнах, мягкие изголовья кроватей – все это поможет вам не только создать уют в доме, но и устранить нежелательные посторонние звуки в квартире.
Радиоэлектронные глушилки
Далеко не всегда наши музыкальные пристрастия совпадают со вкусами соседей. Громкая музыка или «орущий» телевизор – бич многих многоквартирных домов. Нравится одному – слушают все. А если соседи еще и поклонники караоке – проблема становится еще острее. Увы, к сожалению, далеко не всегда эти «музыкальные» люди адекватно реагируют на просьбы «сделать потише». Что ж, если не удается договориться «по-хорошему», а нервы уже – на пределе, приходится принимать радикальные меры И для этого не обязательно привлекать правоохранительные органы.
Такое устройство можно как приобрести, так и сделать самому. В интернете можно найти массу схем, следуя которым можно эти глушилки электроники изготовить. Схемы могут быть как простые, так и достаточно сложные, однако принцип их работы по сути одинаков.
Отчего зависит степень поглощения шума
Способность шумоглушителей эффективно устранять звуковые колебания зависит от нескольких факторов, которые нужно учитывать при монтаже этого оборудования:
- От размеров устройства. Стандартные размеры, которые имеет это приспособление, могут быть 60 см, 90 см и 1м 20 см.,/
- От толщины и расположения звукоизолирующего слоя.
- От скорости движения воздуха. Наилучшие показатели по устранению аэродинамических звуковых колебаний показываются на низких скоростях воздушных потоков.
- От месторасположения шумоглушительного устройства. Чем ближе оно расположено к вентилятору, тем лучше звукоизоляция в воздуховодах.
