Kuidas müra summutamine kõrvaklappides töötab ja miks see ei päästa teid kõigi väliste helide eest

Aastal 2020 vajasid kaugtööle ülemineku tõttu paljud inimesed veebikonverentsidel kolleegidega suhtlemiseks ja leibkonnaliikmetest kaugenemiseks kõrvaklappe. Erilist populaarsust on võitnud mürasummutusega vidinad: need aitasid paremini tööle keskenduda, kuna vähendasid välise müra taset.

Kuid selliseid mudeleid on olnud pikka aega: mürasummutussüsteemiga majapidamise kõrvaklapid ilmusid esmakordselt juba 1989. aastal. Hiljuti juhtis Apple sellele funktsioonile tähelepanu AirPods Pro väljaandmisega ja siis AirPods Max.

Paljud loodavad, et müra summutavad kõrvaklapid ümbritsevad heli täielikult "välja", ja on pettunud, kui nad seda ei tee. Et mõista, miks tehnoloogia ei jälgi nuppu Vaigista, peate mõistma selle toimimist.

Kuidas müra aktiivne kustutamine töötab

Aktiivne mürasummutustehnika siirdus sõjaväest kodumasinatele: juba 20. sajandi keskel kasutati selliseid süsteeme mürasisalduse vähendamiseks lennukite ja helikopterite kabiinides. Loodi esimesed kõrva peal aktiivset müra summutavad kõrvaklapid

Kõrvaklappide ajalugu helikopterite jaoks 1957. aastal.

Koduseks kasutamiseks kohandas Bose selle tehnoloogia - just kõrvaklapid said 1989. aastal olmeelektroonika turul müra summutavateks pioneerideks.

Toimimispõhimõte on järgmine: mikrofonisüsteem tuvastab kõrvaklappide ümbruse müratase ja seejärel taastatakse kõlarites sama amplituudiga, kuid antifaasiline signaal. Selle tagajärjel suruvad müra- ja müra-lained vastastikku alla. Muidugi on faasivastase laine tekitamiseks vajalik, et kõrvaklapid oleksid ühendatud mingisuguse toiteallikaga, mistõttu sellist süsteemi nimetatakse aktiivseks.

Selle rakendamine praktikas pole nii lihtne, kui tundub. Kõik on seotud heli olemusega. Signaali genereerimine antifaasides on keeruline ülesanne: see tuleb täita kiiresti ja täpselt. Kiire, sest müra võib muutuda näiteks kohvikus, kas tassid koputavad alustassidele või õnnitletakse kedagi sünnipäeval ehk püsimatult helitaust ja peate sellega kohanema. Täpselt sellepärast, et faasi ja antifaasi kõrvalekalle võib põhjustada ebameeldivaid moonutusi.

Seetõttu on aktiivne müratõrje parim monotoonsete madalsagedushelide, nagu lennukimootorite sumin või ventilatsioon, käsitlemisel. Neil on enam-vähem konstantne amplituud ning lainepikkus madalatel sagedustel on üsna suur ja see annab andeks teatava signaali erinevuse faasis ja antifaasis. Kohviku puhul loovad müra aluse keskmise ja kõrge sagedusega helid, mille lainepikkus on palju lühem ja amplituud muutub järsemalt - neil on kõrgemad nõuded faasivastasele signaalile.

Kaasaegsetes aktiivsetes mürasummutussüsteemides pole veel piisavalt arvutusvõimsust, et vaigistada võõraste vestlusi ja ootamatut korinat. Kuid nad saavad monotoonse taustamüra hästi hakkama.

Kuidas passiivne müra summutamine töötab

Lisaks aktiivsele mürasummutusele toimub ka passiivne mürasummutus. Võib öelda, et see on helikindel: panete kõrvaklapid pähe - ja kõik ümbritsev muutub summutatuks. See ei vaja elektrit ja sõltub ainult sellest, kui tihedalt seade kõrvadele ja peale sobib. Kui on tühimikke, kostab müra.

Sellepärast koos kõrvasisesed kõrvaklapid korraga on mitu paari kuulareid, erineva suurusega: kõigi kõrvad on erinevad, ideaalsete kõrvapatjade leidmine pole mõnikord lihtne. Kui nad ei istu eriti kindlalt, ei taga vidin heliisolatsiooni nõuetekohast taset.

Kuid ideaalselt sobivad düüsid summutavad tõhusalt täpselt selle müra, millega aktiivne mürasummutus ei tule toime: keskmised ja kõrged sagedused, teravad, äkilised helid. Sest see skeem ei tugine elektroonika kiirusele, vaid lihtsalt summutab kõik ümbritseva, ehkki mitte täielikuks vaikuseks.

Passiivne müra summutamine mängib olulist rolli ka suurte kõrvatopsidega täissuuruses kõrvaklappides. Mida tihedamalt surutakse kõrvaklappe vastu teie pead, seda vähem müra kuulete ja seda vähem teavad läheduses olevad inimesed teie muusikast. Kuid kui saate muuta kõrvasiseste kõrvaklappide jaoks sobimatuid manuseid, siis ei saa midagi teha täissuuruses, mis ei sobi hästi pähe.

Ja kõike seda, täiuslikku vaikust sellise vidinaga pole võimalik saavutada. Põhjus peitub jällegi heli olemuses ja materjalides. Heli levib kõikjal, kus on keskkond. Füüsilised takistused võivad seda segada, nii et saate lihtsalt sulgeda kõrvad käed ja uputas ümbritseva maailma.

Täieliku heliisolatsiooni saavutamiseks tuleb siiski kasutada spetsiaalseid helineeldavaid materjale.

Kas mäletate suuri ehituskõrvaklappe, mis on kantud karmide helide eest kaitsmiseks, nagu jackhammer? Elektroonilist täitmist nendes pole - need lihtsalt katavad kõrvad, tekitades müra jaoks füüsilise tõkke ja vabastades käed. Samal ajal ei anna nad endiselt täielikku vaikust: tungraud on kuuldav, ehkki igav.

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

Muidugi täiustavad tootjad nii materjale, millest kõrvaklapid on valmistatud, kui ka nende elektroonilist täitmist, kuid need pole siiski kaugeltki ideaalse vaikuse loomisest. Nüüd püütakse leida tasakaal kasutamismugavuse ja pakutavate funktsioonide tõhususe vahel.

Mis mõjutab müra vähendamise kvaliteeti

Turul on palju ettevõtteid, kes pakuvad aktiivseid mürasummutavaid kõrvaklappe, kuid kuidas teada saada, kellel on parim?

Võite heita pilgu omadustele. Näiteks, mida rohkem mikrofone töötab mürasummutussüsteemis, seda täpsemini loetakse ümbritseva müra taset ja seda õigemini ehitatakse faasivastane signaal. Mida võimsam ja kaasaegsem 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 seadmest väljaspool müra kuulavatele mikrofonidele ka mikrofonid, mis müra kinni võtavad.

Kalibreerimise ajal reprodutseerivad kõrvaklapid testisignaale ja samad sisemikrofonid loevad vastust. Kalibreerimistulemuste põhjal parandab müra vähendamise algoritm oma tööd: see on nüüd kohandatud konkreetsete kõrvade ja pea geomeetria järgi.

Passiivne heliisolatsioon mõjutab ka aktiivse mürasummutussüsteemi tööd. Kui kõrvaklapid on lahti ja läbivad müra, ei toimi faasivastane signaal nii tõhusalt. Enamikul täissuuruses aktiivset müra summutavatest kõrvaklappidest on suured pehmed kõrvapadjad, mis kallistavad teie pea kõveraid maksimaalse heliisolatsiooni saavutamiseks.

Kuidas mitte langeda turundajate trikkidele

Mürasummutavate kõrvaklappide probleem seisneb selles, et ettevõtted on kavalad: reklaamides, kui mürasummutus on sisse lülitatud, vahetub pidu helisev vaikus, löövate rongirataste koha võtavad rahulikud alpiniidud ja järgmisel istmel karjuv laps lahustub udune.

Kuid müra vähendamise protsessi enda füüsika tõttu on sellise efekti saavutamine ebareaalne. Esialgu, muide, nimetas Bose ettevõte oma kõrvaklappe ausalt müra vähendavaks - "müra vähendavaks", kuid seejärel läks nagu teisedki üle mõistele Müratasemed - "mürasummutus".

Selle tulemusena lähevad kasutajad, lootes vaikusele, selliste kõrvaklappidega alla Metro, lülitage mürasummutus sisse... Tuule ulgumine tunnelis kaob, kuid õpilased, kes räägivad seansi läbimisest Stanislavsky ahastusega, mitte. Ja on kuulda, kuidas keegi läheduses köhis. Igav, kuid siiski kuuldav.

Kus on minu lubatud vaikus, heinamaad ja alpine värskus? Unenägudes. Sest tehnika 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, millistes tingimustes on võimalik neid −15 dB saavutada. See tähendab, et on mõned arvud, kuid kuidas neid reaalsusega võrrelda, pole eriti selge.

Teine nipp on mõistete asendamine. Juhtub, et kõrvaklappide kirjelduses nimetatakse mürasummutust süsteemiks, mis summutab kõne ajal hääle edastamise ajal müra. See tähendab, et vestluspartner kuuleb sind selgemini. Kuid see ei mõjuta välise müra summutamist muusika kuulamisel.

Mis on alumine rida

Müra vähendamise tehnoloogia kujul, nagu seda esitavad tootjate reklaamiosakonnad kõrvaklapid, ei eksisteeri. Pealegi on selle mõju individuaalne ja sõltub konkreetse kuulaja füüsilistest parameetritest. Mõne jaoks tagavad täissuuruses kõrvaklapid piisava passiivse heliisolatsiooni, nii et aktiivne mürasummutus töötab hästi. Ja näiteks teisel inimesel ei sobi põsesarnade erineva struktuuri tõttu kõrvaklapid nii tihedalt kokku 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 reisidel kõige sagedamini kaasas. Need erinevad kvaliteetse aktiivse müra summutamise 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 lärmakatest kontoritest ja majapidamistest põgeneda, peaksid pöörama erilist tähelepanu kõrvaklappide sobivusele ja otsima mudeleid, mis sobivad võimalikult tihedalt pea või kõrvakanali külge. Need kõrvaklapid vähendavad kogu ümbritseva müra, sealhulgas häälte taset. Kuid te ei saa neid nõuannete järgi valida: peate neid proovima.

Kui satute mudeli juurde, mis sobib hästi ja tihedalt ning millel on ka aktiivne müratõkestus, võite rõõmustada: saate mõlemast maailmast parima. Kuid ikkagi ei saa ideaalset vaikust saavutada.