كيف يعمل إلغاء الضوضاء في سماعات الرأس ولماذا لا يحفظ من جميع الأصوات الخارجية

2024 مؤلف: Malcolm Clapton | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 03:46

تمنع الفيزياء القاسية أنظمة إلغاء الضوضاء من خلق الصمت التام.

في عام 2020 ، نظرًا للانتقال إلى العمل عن بُعد ، احتاج العديد من الأشخاص إلى سماعات رأس للتواصل مع زملائهم في المؤتمرات عبر الإنترنت وإبعاد أنفسهم عن أفراد الأسرة. اكتسبت الأدوات المزودة بإلغاء الضوضاء شعبية خاصة: لقد ساعدت في التركيز بشكل أفضل على العمل نظرًا لأنها خفضت مستوى الضوضاء الخارجية.

ولكن كانت هناك مثل هذه النماذج لفترة طويلة: ظهرت سماعات الرأس المنزلية المزودة بنظام إلغاء الضوضاء لأول مرة في وقت مبكر من عام 1989. في الآونة الأخيرة ، لفتت Apple الانتباه إلى هذه الميزة بإصدار AirPods Pro ثم AirPods Max.

يتوقع الكثيرون أن تعمل سماعات إلغاء الضوضاء على "إيقاف" الصوت المحيط تمامًا ، ويشعرون بخيبة أمل عندما لا يفعلون ذلك. لفهم سبب عدم محاكاة التكنولوجيا لزر كتم الصوت ، تحتاج إلى فهم كيفية عمله.

كيف يعمل إلغاء الضوضاء النشط

انتقلت تقنية إلغاء الضوضاء النشطة إلى الأجهزة المنزلية من الجيش: بالفعل في منتصف القرن العشرين ، تم استخدام هذه الأنظمة لتقليل مستوى الضوضاء في قمرة القيادة للطائرات والمروحيات. تم إنشاء أول سماعات رأس لإلغاء الضوضاء النشطة على الأذن لطائرات الهليكوبتر في عام 1957.

للاستخدام المنزلي ، تم تكييف التكنولوجيا من قبل Bose - كانت سماعاتها هي التي أصبحت رائدة في إلغاء الضوضاء في سوق الإلكترونيات الاستهلاكية في عام 1989.

مبدأ التشغيل على النحو التالي: يكتشف نظام الميكروفون مستوى الضوضاء حول سماعات الرأس ، ثم يتم إنتاج إشارة بنفس السعة ، ولكن في الطور المضاد ، في مكبرات الصوت. ونتيجة لذلك ، فإن موجات الضوضاء والضوضاء المضادة تقوم بقمع بعضها البعض. بالطبع ، من أجل إنشاء موجة مضادة الطور ، يجب توصيل سماعات الرأس بنوع من مصادر الطاقة ، وهذا هو سبب تسمية هذا النظام بالنشط.

إن تطبيقه في الممارسة العملية ليس سهلاً كما يبدو. الأمر كله يتعلق بطبيعة الصوت. يعد توليد إشارة في الطور المضاد مهمة صعبة: يجب إكمالها بسرعة وبدقة. سريع ، لأن الضوضاء يمكن أن تتغير ، على سبيل المثال ، في المقهى ، إما أن الأكواب تطرق على الصحون ، أو يتم تهنئة شخص ما بعيد ميلاده ، أي خلفية صوتية متقلبة وتحتاج إلى التكيف معها. بالضبط ، لأن الانحراف بين الطور والطور المضاد يمكن أن يؤدي إلى تشويه مزعج.

هذا هو السبب في أن إلغاء الضوضاء النشط هو الأفضل في التعامل مع الأصوات الرتيبة منخفضة التردد مثل أزيز محركات الطائرات أو التهوية. لديهم سعة ثابتة إلى حد ما ، والطول الموجي عند الترددات المنخفضة كبير جدًا ويغفر بعض التناقض في الإشارة في الطور والطور المضاد. في حالة المقهى ، يتم إنشاء أساس الضوضاء من خلال الأصوات ذات التردد المتوسط والعالي ، حيث يكون طول الموجة أقصر بكثير وتتغير السعة بشكل أكثر حدة - فهي تتطلب متطلبات أعلى لإشارة الطور المضاد.

لا تمتلك أنظمة إلغاء الضوضاء النشطة الحديثة حتى الآن ما يكفي من القوة الحاسوبية لإسكات محادثات الغرباء والهدير المفاجئ. لكنهم يتعاملون مع ضوضاء الخلفية الرتيبة جيدًا.

كيف يعمل إلغاء الضجيج السلبي

بالإضافة إلى إلغاء الضوضاء النشط ، هناك أيضًا إلغاء سلبي للضوضاء. يمكن القول أن هذا عازل للصوت: فأنت تضع سماعات الرأس - وكل شيء حولك يصبح مكتومًا. لا يتطلب كهرباء ويعتمد فقط على مدى ملاءمة الجهاز للأذنين والرأس. إذا كان هناك أي فجوة ، فسيتم سماع الضوضاء.

هذا هو السبب في أن سماعات الأذن تأتي مع عدة أزواج من سماعات الأذن ، مختلفة في الحجم: آذان كل شخص مختلفة ، وفي بعض الأحيان ليس من السهل العثور على وسادات الأذن المثالية. إذا لم يجلسوا بثبات شديد ، فلن توفر الأداة المستوى المناسب لعزل الصوت.

لكن الفوهات المتطابقة تمامًا تخفف بشكل فعال الضوضاء ذاتها التي لا يستطيع إلغاء الضوضاء النشط مواجهتها: الترددات المتوسطة والعالية ، الأصوات الحادة والمفاجئة. لأن هذه الدائرة لا تعتمد على سرعة الإلكترونيات ، ولكنها ببساطة تكتم كل شيء حولها ، على الرغم من عدم اكتمال الصمت.

يلعب إلغاء الضوضاء السلبي أيضًا دورًا مهمًا في سماعات الرأس بالحجم الكامل ذات الأكواب الكبيرة. كلما تم الضغط على وسادات الأذن بإحكام على رأسك ، قلت الضوضاء التي تسمعها وقل عدد الأشخاص القريبين الذين يعرفون عن موسيقاك. ولكن إذا كان بإمكانك تغيير المرفقات غير المناسبة لسماعات الرأس داخل الأذن ، فلا يمكن فعل أي شيء مع الملحقات بالحجم الكامل التي لا تناسب الرأس بشكل جيد.

ومع ذلك ، لا يمكن تحقيق الصمت التام باستخدام مثل هذه الأداة. يكمن السبب مرة أخرى في طبيعة الصوت والمواد. ينتشر الصوت أينما كان هناك وسيط. يمكن أن تمنعه العوائق المادية ، لذا يمكنك ببساطة تغطية أذنيك بيديك وإغراق العالم من حولك.

ومع ذلك ، من أجل تحقيق عزل كامل للصوت ، يجب استخدام مواد خاصة لامتصاص الصوت.

هل تتذكر سماعات البناء الكبيرة التي يتم ارتداؤها للحماية من الأصوات القاسية مثل آلات ثقب الصخور؟ لا يوجد ملء إلكتروني بها - فهي ببساطة تغطي الأذنين ، مما يخلق حاجزًا ماديًا للضوضاء وتحرير يديك. في الوقت نفسه ، ما زالوا لا يعطون صمتًا تامًا: إن آلة ثقب الصخور مسموعة ، وإن كانت مملة.

للحصول على أقصى عزل للصوت في هذه السماعات ، تحتاج إلى إضافة المزيد من المواد الماصة ، مما يجعلها أثقل بشكل ملحوظ وأكثر كثافة. تخيل الآن أنه سيتعين عليك توصيل جميع الأجهزة الإلكترونية الضرورية بسماعات الرأس التي تكتسب الوزن بالفعل. سيصبح النموذج ثقيلًا جدًا.

بالطبع ، يعمل المصنعون على تحسين كل من المواد التي تُصنع منها سماعات الرأس وملءها الإلكتروني ، لكنهم ما زالوا بعيدين عن خلق الصمت المثالي. الآن يحاولون تحقيق التوازن بين راحة الاستخدام وكفاءة الوظائف المعروضة.

ما يؤثر على جودة تقليل الضوضاء

هناك العديد من الشركات في السوق التي تقدم سماعات نشطة لإلغاء الضوضاء ، ولكن كيف تعرف من لديه الأفضل؟

يمكنك إلقاء نظرة على الخصائص. على سبيل المثال ، كلما زاد عدد الميكروفونات التي تعمل في نظام تقليل الضوضاء ، زادت دقة قراءة مستوى الطنين المحيط وكلما زادت دقة إنشاء إشارة الطور المضاد. كلما كان المعالج أكثر قوة وحداثة ، زادت سرعة استجابة النظام للتغييرات في الضوضاء المحيطة. نظريا.

تقدم بعض الشركات حتى خوارزميات مخصصة للحد من الضوضاء ، مثل Sony و Bose و Samsung و Apple. سماعات الرأس المجهزة بمثل هذه الأنظمة ، بالإضافة إلى الميكروفونات التي تستمع إلى الضوضاء خارج الجهاز ، تحتوي أيضًا على ميكروفونات تلتقط الضوضاء بداخلها.

أثناء المعايرة ، تعيد سماعات الرأس إنتاج إشارات الاختبار ، وتقرأ نفس الميكروفونات الداخلية الاستجابة. بناءً على نتائج المعايرة ، تصحح خوارزمية تقليل الضوضاء عملها: يتم الآن تعديلها وفقًا لهندسة آذان ورأس محددين.

يؤثر عزل الصوت السلبي أيضًا على تشغيل نظام الحد من الضوضاء النشط. إذا كانت سماعات الرأس مفكوكة ومررت ضوضاء ، فلن تعمل إشارة الطور المضاد بشكل فعال. تتميز معظم سماعات إلغاء الضوضاء النشطة بالحجم الكامل بوسائد أذن كبيرة وناعمة تعانق منحنيات رأسك للحصول على أقصى عزل للصوت.

كيف لا تقع في فخ حيل المسوقين

تكمن مشكلة سماعات إلغاء الضوضاء في أن الشركات تكذب: في الإعلانات التجارية ، عند تشغيل إلغاء الضوضاء ، يتم استبدال الحفلة بصمت رنين ، ويتم أخذ مكان عجلات القطار المتساقطة بواسطة مروج جبال الألب الهادئة ، ويصرخ الطفل. المقعد التالي يذوب في الضباب.

ولكن نظرًا لفيزياء عملية تقليل الضوضاء نفسها ، فمن غير الواقعي تحقيق مثل هذا التأثير. في البداية ، بالمناسبة ، أطلقت شركة Bose بصدق على سماعاتها Noise-Reducing - "تقليل الضوضاء" ، ولكن بعد ذلك ، مثل الآخرين ، تحولت إلى مصطلح إلغاء الضوضاء - "إلغاء الضوضاء".

نتيجة لذلك ، ينزل المستخدمون ، على أمل الصمت ، في مثل هذه السماعات في مترو الأنفاق ، ويقومون بتشغيل إلغاء الضوضاء … يختفي عواء الريح في النفق ، لكن الطلاب الذين يتحدثون عن اجتياز الجلسة مع قلق ستانيسلافسكي لا يفعلون ذلك. ويمكن سماع الطريقة التي يسعل بها شخص قريب. مملة ، لكنها ما زالت مسموعة.

أين الصمت الموعود والمروج ونضارة جبال الألب؟ في الاحلام. لأن التكنولوجيا لم تصل بعد إلى هذا المستوى.

في الوقت نفسه ، في المواد التسويقية ، فإن المطورين مغرمون جدًا بالتباهي بحقيقة أن نظامهم يوفر تقليلًا للضوضاء ، على سبيل المثال ، حتى -15 ديسيبل. أول ما ننتبه إليه هو كلمة "قبل". والثاني هو أنه لم يتم تحديد الظروف التي يمكن أن تتحقق فيها هذه dB15-. أي ، هناك بعض الأرقام ، لكن كيفية مقارنتها بالواقع ليس واضحًا تمامًا.

حيلة أخرى هي استبدال المفاهيم. يحدث أن إلغاء الضوضاء في وصف سماعات الرأس هو نظام يخمد الضوضاء أثناء الإرسال الصوتي أثناء المكالمات. أي أن محاورك يسمعك بشكل أكثر وضوحًا. لكنها لا تؤثر على قمع الضوضاء الخارجية عند الاستماع إلى الموسيقى.

ما هو بيت القصيد

لا توجد تقنية إلغاء الضوضاء بالشكل الذي يتم تقديمه به من قبل أقسام الإعلان لمصنعي سماعات الرأس. علاوة على ذلك ، فإن تأثيره فردي ويعتمد على المعلمات الفيزيائية لمستمع معين. بالنسبة للبعض ، توفر سماعات الرأس كاملة الحجم عزلًا كاملاً للصوت السلبي بحيث يعمل إلغاء الضوضاء النشط بشكل جيد. وفي شخص آخر ، على سبيل المثال ، نظرًا للهيكل المختلف لعظام الوجنتين ، فإن سماعات الرأس لن تتناسب بإحكام وستكون الخوارزمية غير فعالة. لذلك يجب تجربة كل شيء.

النماذج ذات إلغاء الضوضاء النشط مناسبة لأولئك الذين يسافرون كثيرًا في وسائل النقل: في الحافلات والقطارات والطائرات. السمة الرئيسية لهذه السماعات هي القدرة على إسكات صوت الطنين الرتيب منخفض التردد ، وهو غالبًا ما يرافق في الرحلات. وهي تختلف في إلغاء الضوضاء النشط عالي الجودة ، على سبيل المثال:

• سوني WH - 1000XM4 ،
• ساوندكور ليبرتي اير 2 برو ،
• Sennheiser Momentum True Wireless 2 ،
• مارشال مونيتور II ANC ،
• Samsung Galaxy Buds Pro.

يجب على أولئك الذين يحاولون الهروب من المكاتب والأسر المليئة بالضجيج إيلاء اهتمام خاص لملاءمة سماعات الرأس والبحث عن الموديلات التي تتناسب قدر الإمكان مع الرأس أو قناة الأذن. تعمل سماعات الرأس هذه على تقليل مستوى الضوضاء المحيطة ، بما في ذلك الأصوات. لكن لا يمكنك اختيارهم وفقًا للنصيحة: فأنت بحاجة إلى تجربتهم.

إذا صادفت نموذجًا يناسب بشكل مريح ومريح ويأتي مع إلغاء الضوضاء النشط ، يمكنك أن تبتهج: ستحصل على أفضل ما في العالمين. لكنك ما زلت لا تستطيع تحقيق الصمت التام.