Technologia Noise Cancelling: efekt przeciwfazy w słuchawkach

Jeśli używasz swoich słuchawek na zewnątrz, to na pewno znasz ten problem: gdy hałasy otoczenia stają się coraz głośniejsze, musisz także zwiększyć głośność w swoich słuchawkach. To pozwala na zagłuszenie hałasu ulicznego i dźwięku silników. Jednakże zwiększenie poziomu głośności oznacza również większe obciążenie dla Twoich uszu. Na dłuższą metę jest to dosyć uciążliwe. Dlatego od kilku lat coraz częściej oferowane są tak zwane słuchawki Noise Cancelling.

Noise Cancelling rozwiązuje problem hałasu?

Fakt, że istnieją słuchawki, które mogą zredukować hałas, brzmi na początek świetnie. Jednakże najpierw powinniśmy się przyjrzeć temu, jak one działają i jakie różne technologie są dostępne.

Czym jest Noise Cancelling?

Technologia Noise Cancelling (znana również jako technologia redukcji hałasu) wykrywa i redukuje hałas otoczenia. Oznacza to, że nie słyszysz ich, gdy masz założone słuchawki i nie musisz zwiększać głośności w hałaśliwym otoczeniu. Chroni to słuch użytkownika.

Słuchawki Noise Isolating – metoda pasywna

Pojęcie słuchawek Noise Isolating pojawia się w kontekście Noise Cancelling. Jednakże chodzi tutaj o dwie zupełnie różne technologie. Podczas gdy prawdziwe słuchawki Noise Cancelling potrafią wyelimonować hałasy otoczenia za pomocą chipa komputerowego, słuchawki Noise Isolating tylko izolują słuchacza od dźwięków zewnętrznych. Tego typu słuchawki izolujące są już od dłuższego czasu dostępne na rynku. Ta technologia sprawdza się szczególnie dobrze w popularnych słuchawkach dousznych, ponieważ są one najczęściej wkładane do przewodu słuchowego i dzięki temu funkcjonują jak pewnego rodzaju zatyczka do uszu z głośnikiem. Jednakże musi tutaj zostać spełniony jeden warunek: słuchawka musi dokładnie pasować do ucha i zamykać przewód słuchowy.

Z tego powodu w zestawie naszych słuchawek dousznych znajduje się zawsze więcej adapterów silikonowych w różnych rozmiarach. Dzięki temu dla każdego znajdzie się odpowiednia wkładka douszna. Inni producenci oferują nawet najwyższej klasy wkładki douszne wykonane na miarę. W prawdzie kosztują one 10 lub nawet 20 razy więcej, ale pod względem dopasowania są one absolutnym numerem jeden w tym obszarze. Znajdują one zastosowanie przede wszystkim w profesjonalnym obszarze, do którego należą muzycy i inżynierowie dźwięku. Tego typu rozwiązanie jest również bardzo cenione wśród wielu audiofilów.

Słuchawki Noise Isolating występują nie tylko w formie słuchawek dousznych, ale także słuchawek zamkniętych. Niektóre modele mogą zaskakująco dobrze zagłuszać hałasy otoczenia. Jednakże producenci słuchawek muszą często pójść na kompromis i wybrać pomiędzy komfortem noszenia a tłumieniem hałasu, gdyż wiele słuchawek albo stają się niewygodne podczas długiego użytkowania, albo nie izolują hałasów wystarczająco dobrze. Hałasy otoczenia mogą przeszkadzać szczególnie podczas podróży pociągiem lub samolotem. Słuchawki pozostają wtedy na naszych uszach znacznie dłużej niż przez jedną czy dwie godziny. I właśnie tutaj z pomocą przychodzą nowoczesne słuchawki Noise Cancelling, które w znacznym stopniu redukują zewnętrzne hałasy otoczenia.

Wskazówka: Czym są słuchawki True Wireless?

Aktywna redukcja szumów dzięki słuchawkom z Active Noise Cancelling

Słuchawki z aktywną redukcją szumów są również znane jako słuchawki Active Noise Cancelling lub w skrócie słuchawki ANC. Redukcja hałasów jest nazywana aktywną, ponieważ mały komputer, znajdujący się w słuchawkach, rejestruje hałasy otoczenia za pomocą mikrofonów, które docierają do słuchawek, i eliminuje je za pomocą tak zwanej przeciwfazy.

Czym jest przeciwfaza?

Pojęcie przeciwfazy kojarzy nam się przede wszystkim z antymaterią, atomami i badaniami nuklearnymi. Jednakże nie jest to wcale takie skomplikowane: Za pojęciem przeciwfazy skrywa się przekonanie, że dwie fale dźwiękowe o takiej samej częstotliwości i odchyleniu wygaszają się wzajemnie, gdy na siebie trafiają. Aby to funkcjonowało, muszą one na siebie trafić, gdy są przesunięte w fazie dokładnie o 180 stopni.

Die Grafik veranschaulicht., wie phasenverschobene Ausbreitung von Schallwellen (Noice-Cancelling) funktioniert
Grafika przedstawia rozchodzenie się fal dźwiękowych o przesuniętej fazie

Przeciwfaza jest zatem falą dźwiękową o przeciwnej fazie, która może zneutralizować pierwotną falę dźwiękową. To zjawisko występuje również w układzie Double Bass (Double Bass Array) w systemie kina domowego.

Aktywna redukcja hałasów za pomocą przeciwfazy została zaprezentowana po raz pierwszy w 1933 roku. Fizyk Paul Lueg opisał metodę, która redukowała hałas dzięki fali dźwiękowej o przeciwnej fazie. Jednakże minęły dziesięciolecia, zanim ta metoda została zastosowana w słuchawkach: w latach 80-tych zostały stworzone pierwsze słuchawki ANC, aby chronić pilotów samolotów i helikopterów przed uciążliwym hałasem.

Przeczytaj również ten artykuł: Słuchawki z kodekiem audio DTS:X.

Jak działają słuchawki Noise Cancelling?

Wyobraź sobie, że przejeżdżający obok samochód wytwarza falę dźwiękową o wartości +1. Mikrofon Twoich słuchawek Noise Cancelling rozpoznaje tę falę dźwiękową. Komputer zintegrowany w słuchawkach oblicza falę dźwiękową o przeciwnej fazie o wartości -1 i przekazuje ją do Twoich uszu. Wartość obu fal dźwiękowych wykazuje 0, a Ty (prawie) w ogóle nie słyszysz przeszkadzających hałasów.

Co w teorii jest proste, wymaga w praktyce wielkiego wysiłku. Wbudowane w słuchawkach ANC mikrofony muszą rozpoznać wysokość dźwięku i amplitudę hałasów zewnętrznych sto lub tysiąc razy na sekundę. Na podstawie tych danych elektronika sterowania tworzy adaptacyjnie falę dźwiękową o przeciwnej fazie, aby obie fale dźwiękowe wygasiły się wzajemnie w pobliżu Twoich uszu.

Do odtwarzania przeciwfazy ważne jest, aby obudowa tłumiła hałasy zewnętrzne, zanim dotrą one do uszu. Słuchawki ANC występują z reguły w formie słuchawek nausznych lub wokółusznych. Ponieważ dźwięk rozchodzi się w powietrzu z prędkością 340 metrów na sekundę, procesory wykonują operacje obliczeniowe w ułamku sekundy. Wszystko to jest możliwe dzięki wydajnym procesorom i bardzo precyzyjnym przetwornikom dźwięku. Do działania mikrofonu niezbędna jest dodatkowa bateria.

YouTube

Odtwarzając to video, wyrażasz zgodę na politykę prywatności YouTube.
Dowiedz się więcej

Odtwórz video

Choć podstawowa koncepcja ANC jest taka sama, można ją zastosować na różne sposoby: ANC typu feedforward, ANC typu feedback lub hybrydowe ANC.

ANC typu feedforward – mikrofon znajduje się na zewnątrz nausznika

Tak działa ANC typu feedforward

W przypadku ANC typu feedforward mikrofon jest umieszczony na zewnątrz ucha. Mikrofon “słyszy” hałas, zanim dotrze on do ucha i przesyła te informacje do kontrolera ANC. Ten następnie przetwarza hałas i generuje sygnał o przeciwnej fazie, zanim ostateczny sygnał zostanie wysłany do przetwornika. Dzieje się to w ułamku sekundy.

ANC typu feedforward najlepiej nadaje się do:

Zewnętrzny mikrofon wychwytuje hałas na wczesnym etapie, dzięki czemu jest więcej czasu na reakcję i wygenerowanie przeciwfazy.

Słabe strony:

ANC typu feedforward nie ma możliwości samodzielnej korekty, ponieważ nie wykrywa sygnału dźwiękowego wysyłanego przez sterownik ANC. Jeśli dźwięk dociera pod niekorzystnym kątem, taka konfiguracja może nawet nieumyślnie prowadzić do wzmocnienia hałasu.

Ponadto, ANC typu feedforward działa w wąskim zakresie częstotliwości, dlatego może mieć niewielki wpływ na częstotliwości poza jego zakresem. Mikrofon na otwartej przestrzeni reaguje również bardziej wrażliwie na szum wiatru.

ANC typu feedback – mikrofon znajduje się wewnątrz nausznika

W przypadku ANC typu feedback sygnał dźwiękowy jest rejestrowany wewnątrz słuchawek

W przypadku ANC typu feedback czujnik znajduje się w nauszniku i przed głośnikiem, dzięki czemu kontroler ANC może “słyszeć” końcowy sygnał w taki sam sposób, jak słuchacz.

ANC typu feedback najlepiej nadaje się do:

ANC typu feedback monitoruje sygnał dźwiękowy, który odbiera ucho, dzięki czemu może reagować nawet na niewielkie zmiany. Tego typu ANC działa również w szerszym zakresie częstotliwości niż technologia feedforward. Kolejną zaletą jest to, że ANC typu feedback może redukować hałas, nawet jeśli kąt względem źródła dźwięku lub sposób noszenia słuchawek nie jest optymalny.

Słabe strony:

W przypadku dźwięków o wyższej częstotliwości, ANC typu feedback nie jest tak skuteczne jak ANC typu forward. Sprzężenie zwrotne może również wystąpić w rzadkich przypadkach, ponieważ czujnik i przetwornik znajdują się bardzo blisko siebie. ANC typu feedback może również rozpoznać i odfiltrować zbyt dużo basów jako szum.

Hybrydowe ANC – mikrofony znajdują się wewnątrz i na zewnątrz nausznika

Najlepsze połączenie: Hybrydowe ANC

Jak można się spodziewać, hybrydowa technologia wykorzystuje to, co najlepsze z obu światów, łącząc ANC typu feedforward i feedback poprzez umieszczenie mikrofonu wewnątrz i na zewnątrz nausznika.

Hybrydowe ANC najlepiej nadaje się do:

Zalety obu koncepcji zostały tutaj połączone. Hybrydowe ANC może tłumić hałas w szerszym zakresie częstotliwości, dostosowywać się do błędów i korygować je, a także nie jest tak wrażliwy na kąt dźwięku i styl noszenia.

Słabe strony:

Hybrydowe ANC jest znacznie bardziej skomplikowany do wdrożenia ze względu na połączenie, a także jest bardziej kosztowny w produkcji ze względu na liczbę wymaganych komponentów wyższej jakości (mikrofonów). Nie wszyscy producenci odważyli się to zrobić, ale Teufel podjął się tego wyzwania.

Różne rodzaje technologii ANC

Technologia aktywnej redukcji szumów jest stale rozwijana przez producentów, więc obecnie istnieją różne rodzaje ANC. Podsumowaliśmy obecne warianty ANC w tabeli.

Adaptacyjne ANCAdaptacyjne ANC dostosowuje się do bieżącej sytuacji. Na przykład ważne dźwięki, takie jak zbliżające się samochody lub komunikaty na dworcu, powinny pozostać słyszalne, podczas gdy "hałas" jest redukowany. Adaptacyjne ANC zostało również zaprojektowany w celu kompensacji niedokładnego dopasowania wkładek dousznych.
Konfigurowalne ANCDzięki konfigurowalnemu ANC użytkownik może ustawić, w jakim stopniu chce zredukować hałas otoczenia.
Tryb transparentnyTryb ten przekierowuje dźwięki otoczenia do słuchawek, dzięki czemu można usłyszeć to, co dzieje się wokół, bez wyłączania muzyki.
Konfiguowalny tryb transparentnyKonfigurowalny tryb transparentny pozwala ustawić, w jakim stopniu chcemy usłyszeć hałasy otoczenia.

Ulubione słuchawki firmy Teufel

AIRY

AIRY

429,00 zł649,00 zł
SUPREME ON

SUPREME ON

519,00 zł649,00 złW różnych kolorach
SUPREME ON

SUPREME ON

519,00 zł649,00 złW różnych kolorach

Słuchawki ANC: nie tylko do słuchania muzyki

Słuchawki ANC potrafią tłumić hałasy niezależnie od tego, czy słuchasz muzyki, czy też nie. Dzięki temu są one świetnym sposobem na to, aby się odprężyć lub lepiej skoncentrować. Duża część hałasu jest albo trzymana z daleka albo bardzo redukowana – trzymanie wszystkich hałasów z dala od uszu jest (jeszcze) niemożliwe. Ogólnie przyjmuje się, że technologia ANC znacznie lepiej izoluje niskie i średnie częstotliwości niż tony wysokie.

Flugzeugcockpit ANC Kopfhörer
Są standardem w lotnictwie już od dawna: podczas lotu piloci zakładają słuchawki ANC

Słuchawki Noise Cancelling są prawdziwym błogosławieństwem dla osób, które dużo podróżują. Odciążają one uszy, ponieważ hałasy zewnętrzne nie muszą być zagłuszane. W międzyczasie technologia Noise Cancelling zadomowiła się na rynku, a wybór słuchawek ANC jest dosyć szeroki. Jak już wcześniej wspomniano, ta technologia rozwija się dalej, dotyczy to przynajmniej obszaru konsumentów, ponieważ piloci korzystają ze słuchawek Noise Cancelling (a właściwie z zestawów słuchawkowych) już od dawna. W kokpicie samolotu panuje tak uciążliwy i wysoki poziom hałasu, że porozumiewanie się bez takiego sprzętu byłoby prawie w ogóle niemożliwe.

Słuchawki Noise Cancelling posiadają baterię, a właściwie akumulator, który dostarcza energii wbudowanemu komputerowi. Chociaż te słuchawki są najczęściej wyposażone w kabel, bateria może się oczywiście rozładować również w podróży. W prawdzie przy rozładowanej baterii technologia Noise Cancelling nie działa, ale normalne funkcje słuchawek zostają zachowane. Dodatkowo, ten mały komputer, który przejmuję funkcję ANC, musi gdzieś mieć swoje miejsce. W dużych i zamkniętych słuchawkach nie stanowi to żadnego problemu, ponieważ komputer ANC można wbudować w słuchawkę. W słuchawkach dousznych znajduje się on jednakże najczęściej na kablu słuchawkowym, podobnie jak nieco większy pilot przewodowy.

Dowiedz się więcej o wtyczce jack.

Słuchawki Noise Cancelling vs Noise Isolating

Możnaby przyjąć, że sterowane komputerowo słuchawki Noise Cancelling są bardziej wydajne niż słuchawki Noise Isolating, które nie posiadają technologii komputerowej. Jednakże nie jest to wcale takie proste. Podobnie jak w przypadku wielu innych systemów, oba typy słuchawek mają swoje zalety i wady – to, który z nich jest odpowiedni dla Ciebie, zależy od tego, czego oczekujesz od swoich słuchawek.

Czy technologia Noise Cancelling jest przydatna?

Słuchawki z Noise Cancelling lub Noise Isolating są szczególnie przydatne, jeśli spędzasz dużo czasu w głośnym otoczeniu. Słuchawki z redukcją szumów to błogosławieństwo, zwłaszcza w samolotach i pociągach. Ponieważ ANC (nadal) filtruje głównie średnie i niskie tony, mogą nie sprawdzić się w biurach. Tutaj również można polegać na dobrych słuchawkach Noise Isolating. Jedną z wad ANC jest konieczność regularnego ładowania baterii. Niektórym to przeszkadza, innym nie. Wysokiej jakości słuchawki ANC zapewniają obie te funkcje: redukcję szumów i izolację szumów. Możesz włączyć lub wyłączyć ANC w zależności od potrzeb, aby oszczędzać energię baterii. Słuchawki Noisce Cancelling nie muszą być dokładnie dopasowane do ucha w przeciwieństwie do słuchawek Noise Isolating.

W artykule (dostępny tylko w języku angielskim) amerykańskiej strony technologicznej Cnet.com autor Steve Guttenberg opisuje swoje doświadczenia z obydwoma systemami. Dochodzi on do wniosku, że obie technologie spełniają swoje zastosowania i nie da się wybrać jednego zwycięzcy. Również Guttenberg jest pod wrażeniem nowoczesnych słuchawek Noise Cancelling, jednakże zaznacza, że tego typu słuchawki w domu lepiej sprawdzą się bez funkcji ANC. Również tutaj producenci audio powinny pójść na kompromis i wybrać pomiędzy jakością hi-fi a redukcją hałasów.

Słuchawki Noise Cancelling firmy Teufel

AIRY TWS 2 – słuchawki douszne zapewniające dobry dźwięk bez żadnych hałasów

AIRY TWS 2: Bez względu na to, gdzie jesteś – czasami po prostu chcesz słyszeć swój dźwięk. AIRY TWS 2 to innowacyjne słuchawki douszne Teufel z aktywną redukcją szumów (ANC). Oferują one jeszcze bardziej intensywne wrażenia słuchowe. A jeśli chcesz ponownie usłyszeć hałasy z zewnątrz, po prostu przełącz się na tryb transparentny.

▶ REAL BLUE PRO: Nie pozwól, aby hałas uliczny zakłócały Twoje wrażenia słuchowe, i ciesz się dźwiękiem dzięki hybrydowym słuchawkom ANC. Nadają się one również do odtwarzania dźwięku o wysokiej rozdzielczości dzięki lekkim przetwornikom liniowym HD. A dzięki żywotności baterii wynoszącej ponad 44 godziny z ANC, możesz słuchać swojej ulubionej playlisty długimi godzinami.

Mikrofony, które zapewniają nagarnia na najwyższym poziomie, znajdziesz w naszym sklepie internetowym.

Pasujące produkty Teufel

ZOLA

ZOLA

389,00 zł549,00 złW różnych kolorach
CAGE

CAGE

549,00 zł739,00 zł
AIRY TWS 2

AIRY TWS 2

389,00 zł429,00 złW różnych kolorach

Podsumowanie

  • Słuchawki Noise Cancelling pokazują możliwości technologii tłumienia hałasów otoczenia.
  • Nadają się one przede wszystkim dla osób często podróżujących samolotem oraz pociągiem, w domowym biurze oraz dla osób, które używają słuchawek na świeżym powietrzu.
  • W asortymencie firmy Teufel znajdziesz wysokiej jakości słuchawki Noise Cancelling.
  • Słuchawki Noise Isolating również spełniają swoje zastosowanie. Ze względu na brakującą technologię komputerową są one nieco lżejsze w obsłudze.
  • Powszechne słuchawki bez specjalnego tłumienia hałasów zewnętrznych nadają się jako słuchawki najwyższej klasy do domu i oferują wyważony stosunek ceny do jakości dźwięku.
  • Sprawdź także różne rodzaje słuchawek i ich zalety.

Zdjęcie 2: © Marekich „Active Noise Reduction“ określone prawa zastrzeżone. Źródło: Wikimedia Commons
Zdjęcie 6: © Ostersund Photography „ARNOSD7“ określone prawa zastrzeżone. Źródło: Flickr.com

Powiązane artykuły

Uwaga: Funkcja komentowania jest dostępna od poniedziałku do soboty w godzinach od 8 do 21.

Autor

Redakcja Bloga Teufel

Wszystko o słuchawkach, głośnikach Bluetooth i systemach kina domowego. Ponadto wiele przydatnych wskazówek dotyczących uzyskania najlepszego dźwięku prosto od zespołu naszych ekspertów.