Hur brusreducering fungerar i hörlurar och varför det inte sparar dig från alla externa ljud

År 2020, på grund av övergången till distansarbete, behövde många människor hörlurar för att kommunicera med kollegor i onlinekonferenser och distansera sig från hushållsmedlemmar. Prylar med brusreducering har vunnit särskild popularitet: de hjälpte till att bättre fokusera på arbete på grund av att de minskade nivån på externt buller.

Men det har funnits sådana modeller under lång tid: hushållshörlurar med ett brusreducerande system kom först ut redan 1989. På senare tid uppmärksammade Apple denna funktion med lanseringen av AirPods Pro och sedan AirPods Max.

Många förväntar sig att brusreducerande hörlurar helt stänger av omgivande ljud och är besvikna när de inte gör det. För att förstå varför tekniken inte härmar Mute-knappen måste du förstå hur den fungerar.

Hur aktiv brusreducering fungerar

Aktiv brusreduceringsteknik migrerade till hushållsapparater från militären: redan i mitten av 1900-talet användes sådana system för att minska bullernivån i cockpit till flygplan och helikoptrar. De första aktiva brusreducerande hörlurarna på örat skapades

Hörlurarnas historia för helikoptrar 1957.

För hemmabruk anpassades tekniken av Bose - det var dess hörlurar som blev de brusreducerande pionjärerna på marknaden för konsumentelektronik 1989.

Funktionsprincipen är som följer: mikrofonsystemet känner av ljudnivån runt hörlurarna och sedan återges en signal med samma amplitud, men i antifas, i högtalarna. Som ett resultat undertrycker vågorna av buller och anti-buller varandra. För att en antifasvåg ska skapas är det naturligtvis nödvändigt att hörlurarna är anslutna till någon form av strömkälla, varför ett sådant system kallas aktivt.

Att implementera det i praktiken är inte så enkelt som det verkar. Det handlar om ljudets natur. Att generera en signal i antifas är en svår uppgift: den måste slutföras snabbt och exakt. Snabbt, för att bullret kan förändras till exempel på ett café, antingen koppar knackar på tefat eller någon gratuleras till födelsedagen, det vill säga ombytlig ljud bakgrund och du måste anpassa dig till det. Exakt, eftersom avvikelsen mellan fas och antifas kan leda till obehaglig förvrängning.

Det är därför som aktiv brusreducering är bäst för att hantera monotona lågfrekventa ljud som brumm från flygmotorer eller ventilation. De har en mer eller mindre konstant amplitud, och våglängden vid låga frekvenser är ganska stor och förlåter viss signalavvikelse i fas och antifas. I fallet med ett kafé skapas bruset av medel- och högfrekventa ljud, för vilka våglängden är mycket kortare och amplituden förändras mer kraftigt - de har högre krav på en antifas-signal.

Moderna aktiva brusreduceringssystem har ännu inte tillräckligt med datorkraft för att tysta främlingars samtal och det plötsliga mullret. Men de hanterar monotont bakgrundsljud bra.

Hur passivt brusreducerande fungerar

Förutom aktiv brusreducering finns det också passiv brusreducering. Det här är, kan man säga, ljudisolering: du tar på dig hörlurar - och allt runt blir dämpat. Det kräver inte elektricitet och beror bara på hur tätt enheten passar i öronen och huvudet. Om det finns något mellanrum hörs ljudet.

Det är därför komplett med in-ear hörlurar det finns flera par öronsnäckor samtidigt, olika i storlek: allas öron är olika, det är ibland inte lätt att hitta de perfekta öronkuddarna. Om de inte sitter mycket stadigt kommer inte gadgeten att ge rätt ljudisolering.

Men perfekt matchade munstycken dämpar effektivt precis det buller som aktiv brusreducering inte klarar av: mellan- och högfrekvenser, skarpa, plötsliga ljud. Eftersom detta schema inte är beroende av elektronikens hastighet, utan bara dämpar allt runt, men inte för att helt tysta.

Passiv brusreducering spelar också en viktig roll i hörlurar i full storlek med stora öronkåpor. Ju stramare öronkuddarna trycks mot huvudet, desto mindre ljud hör du och desto mindre kommer människor som är i närheten att veta om din musik. Men om du kan ändra olämpliga tillbehör för in-ear-hörlurar kan ingenting göras med fullstora sådana som inte passar bra på huvudet.

Och samma, perfekt tystnad med en sådan gadget kan inte uppnås. Anledningen ligger återigen i ljudets natur och i materialen. Ljud sprids överallt där det finns en miljö. Fysiska hinder kan störa det, så du kan helt enkelt stänga öron händer och drunkna ut världen runt.

För att uppnå fullständig ljudisolering måste dock speciellt ljudabsorberande material användas.

Kommer du ihåg de stora konstruktionshörlurarna som används för att skydda mot hårda ljud som en jackhammer? Det finns ingen elektronisk fyllning i dem - de täcker helt enkelt öronen, vilket skapar en fysisk barriär för buller och frigör dina händer. Samtidigt ger de fortfarande inte fullständig tystnad: jackhammern är hörbar, om än tråkig.

För att få maximalt i sådana hörlurar ljudisolering, måste du lägga till mer absorberande material, vilket gör dem märkbart tyngre och mer voluminösa. Föreställ dig nu att du måste ansluta all nödvändig elektronik till de hörlurar som redan ökar i vikt. Modellen blir väldigt tung.

Naturligtvis förbättrar tillverkarna både de material som hörlurarna är tillverkade av och deras elektroniska fyllning, men de är fortfarande långt ifrån att skapa perfekt tystnad. Nu försöker de hitta en balans mellan användarvänligheten och effektiviteten hos de erbjudna funktionerna.

Vad påverkar kvaliteten på brusreducering

Det finns många företag på marknaden som erbjuder aktiva brusreducerande hörlurar, men hur vet du vem som har bäst?

Du kan titta på egenskaperna. Till exempel, ju fler mikrofoner som arbetar i brusreduceringssystemet, desto mer exakt kommer den omgivande brummnivån att läsas och desto mer korrekt kommer antifas-signalen att byggas. Ju mer kraftfull och modern processorn är, desto snabbare svarar systemet på förändringar i bullret runt. I teorin.

Vissa företag erbjuder även anpassade brusreduceringsalgoritmer, som Sony, Bose, Samsung, Apple. Hörlurar utrustade med sådana system har, förutom mikrofoner som lyssnar på ljudet utanför enheten, också mikrofoner som tar upp ljudet inuti.

Under kalibreringen reproducerar hörlurarna testsignaler och samma interna mikrofoner läser svaret. Baserat på kalibreringsresultaten korrigerar brusreduceringsalgoritmen sitt arbete: det är nu anpassat till geometrin hos specifika öron och huvud.

Passiv ljudisolering påverkar också driften av det aktiva brusreduceringssystemet. Om hörlurarna är lösa och passerar genom brus fungerar inte antifassignalen lika effektivt. De flesta aktiva brusreducerande hörlurar i full storlek har stora, mjuka öronkuddar som kramar huvudets kurvor för maximal ljudisolering.

Hur man inte faller för marknadsförare

Problemet med brusreducerande hörlurar är att företag är listiga: i reklam, när brusreducering är på, ändras festen ringande tystnad, platsen för de slående tåghjulen tas av de fridfulla alpina ängarna, och barnet som skriker i nästa säte löses upp i dis.

Men på grund av själva brusreduceringsprocessen är det orealistiskt att uppnå en sådan effekt. Inledningsvis kallade Bose-företaget förresten sina hörlurar ärligt reducerande - "brusreducerande", men gick sedan, som andra, till termen Noise-Cancelling - "noise cancelling".

Som ett resultat, användare, hoppas på tystnad, gå ner i sådana hörlurar till Metro, sätt på bullerdämpning... Vindens hyl i tunneln försvinner, men eleverna som pratar om att passera sessionen med Stanislavskys ångest gör det inte. Och hur någon hostade i närheten kan höras. Tråkig, men fortfarande hörbar.

Var är min utlovade tystnad, ängar och alpin friskhet? I drömmar. Eftersom tekniken ännu inte har nått denna nivå.

Samtidigt, i marknadsföringsmaterial, är utvecklare mycket förtjusta i att skryta om att deras system ger brusreducering, till exempel upp till -15 dB. Det första vi är uppmärksamma på är ordet "före". Det andra är att det inte anges under vilka förhållanden dessa −15 dB kan uppnås. Det vill säga det finns några siffror, men hur man jämför dem med verkligheten är inte särskilt tydligt.

Ett annat knep är att ersätta begrepp. Det händer att brusreducering i beskrivningen av hörlurar är ett system som dämpar brus under röstöverföring under samtal. Det vill säga, din samtalspartner hör dig tydligare. Men det påverkar inte dämpningen av externt ljud när du lyssnar på musik.

Vad är slutresultatet

Bullerreduceringsteknik i den form den presenteras av tillverkarens reklamavdelningar hörlurar, existerar inte. Dessutom är effekten av den individuell och beror på de fysiska parametrarna hos en viss lyssnare. För vissa ger hörlurar i full storlek tillräcklig passiv ljudisolering så att aktiv brusreducering fungerar bra. Och hos en annan person, till exempel på grund av en annan struktur i kindbenen, kommer hörlurarna inte att passa så tätt och algoritmen kommer att vara ineffektiv. Så allt måste prövas.

Modeller med aktiv brusreducering är lämpliga för dem som reser mycket i transporter: på bussar, tåg och flygplan. Huvudfunktionen hos sådana hörlurar är förmågan att dämpa den monotona lågfrekventa brummen, och det är han som oftast följer med på resor. De skiljer sig åt när det gäller aktiv brusreducering av hög kvalitet, till exempel:

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

De som försöker fly från bullriga kontor och hushåll bör ägna särskild uppmärksamhet åt hörlurarnas passform och leta efter modeller som passar så nära huvudet eller hörselgången som möjligt. Dessa hörlurar minskar ljudnivån runt, inklusive röster. Men du kan inte välja dem enligt råd: du måste prova dem.

Om du stöter på en modell som passar tätt och tätt och som också har aktiv brusreducering, kan du glädja dig: du får det bästa från två världar. Men du kan fortfarande inte uppnå perfekt tystnad.