Come funziona la cancellazione del rumore nelle cuffie e perché non ti salva da tutti i suoni esterni
Miscellanea / / May 15, 2021
La fisica spietata impedisce ai sistemi di cancellazione del rumore di creare un silenzio perfetto.
Nel 2020, a causa del passaggio al telelavoro, molte persone avevano bisogno di cuffie per comunicare con i colleghi nelle conferenze online e prendere le distanze dai membri della famiglia. I gadget con cancellazione del rumore hanno acquisito particolare popolarità: hanno contribuito a concentrarsi meglio sul lavoro grazie al fatto che hanno ridotto il livello di rumore esterno.
Ma esistono modelli del genere da molto tempo: le cuffie domestiche con un sistema di cancellazione del rumore sono uscite per la prima volta già nel 1989. Più recentemente, Apple ha attirato l'attenzione su questa funzione con il rilascio di AirPods Pro e poi AirPods Max.
Molti si aspettano che le cuffie con cancellazione del rumore "disattivino" completamente il suono ambientale e sono delusi quando non lo fanno. Per capire perché la tecnologia non imita il pulsante Mute, è necessario capire come funziona.
Come funziona la cancellazione attiva del rumore
La tecnologia di cancellazione attiva del rumore è migrata agli elettrodomestici dai militari: già a metà del 20 ° secolo, tali sistemi sono stati utilizzati per ridurre il livello di rumore nelle cabine di pilotaggio di aerei ed elicotteri. Sono state create le prime cuffie on-ear con cancellazione attiva del rumoreLa storia delle cuffie per elicotteri nel 1957.
Per l'uso domestico, la tecnologia è stata adattata da Bose: sono state le sue cuffie a diventare i pionieri della cancellazione del rumore nel mercato dell'elettronica di consumo nel 1989.
Il principio di funzionamento è il seguente: il sistema microfonico rileva il livello di rumore attorno alle cuffie, quindi negli altoparlanti viene riprodotto un segnale della stessa ampiezza, ma in antifase. Di conseguenza, le onde di rumore e antirumore si sopprimono a vicenda. Naturalmente, per creare un'onda antifase, è necessario che le cuffie siano collegate a un qualche tipo di fonte di alimentazione, motivo per cui un tale sistema è chiamato attivo.
La sua attuazione pratica non è così facile come sembra. Riguarda la natura stessa del suono. Generare un segnale in antifase è un compito difficile: deve essere completato in modo rapido e preciso. Veloce, perché il rumore può cambiare, ad esempio, in un bar, le tazze bussano ai piattini o qualcuno si congratula per il loro compleanno, cioè volubile suono di sottofondo e devi adattarti ad esso. Esatto, perché lo scostamento tra fase e antifase può portare a spiacevoli distorsioni.
Questo è il motivo per cui la cancellazione attiva del rumore è la soluzione migliore per gestire i suoni monotoni a bassa frequenza come il ronzio dei motori degli aerei o la ventilazione. Hanno un'ampiezza più o meno costante e la lunghezza d'onda alle basse frequenze è abbastanza grande e perdona alcune discrepanze di segnale in fase e antifase. Nel caso di un bar, la base del rumore è creata da suoni a media e alta frequenza, per i quali la lunghezza d'onda è molto più corta e l'ampiezza cambia più bruscamente: hanno requisiti più elevati per un segnale antifase.
I moderni sistemi di cancellazione attiva del rumore non hanno ancora una potenza di calcolo sufficiente per mettere a tacere le conversazioni di estranei e il brontolio improvviso. Ma gestiscono bene il rumore di fondo monotono.
Come funziona la cancellazione passiva del rumore
Oltre alla cancellazione attiva del rumore, c'è anche la cancellazione passiva del rumore. Questo è, si potrebbe dire, isolamento acustico: metti le cuffie e tutto intorno diventa ovattato. Non richiede elettricità e dipende solo da quanto il dispositivo si adatta alle orecchie e alla testa. Se è presente uno spazio vuoto, si sentirà il rumore.
Ecco perché completare con auricolari in-ear ci sono più paia di auricolari contemporaneamente, di dimensioni diverse: le orecchie di ognuno sono diverse, a volte non è facile trovare i cuscinetti auricolari perfetti. Se non si siedono molto saldamente, il gadget non fornirà il livello adeguato di isolamento acustico.
Ma gli ugelli perfettamente abbinati smorzano efficacemente esattamente il rumore che la cancellazione attiva del rumore non è in grado di sopportare: frequenze medie e alte, suoni acuti e improvvisi. Perché questo schema non si basa sulla velocità dell'elettronica, ma semplicemente smorza tutto intorno, sebbene non per completare il silenzio.
Anche la cancellazione passiva del rumore gioca un ruolo significativo nelle cuffie full-size con grandi padiglioni auricolari. Più sono stretti i padiglioni auricolari contro la tua testa, meno rumore senti e meno le persone che si trovano nelle vicinanze sapranno della tua musica. Ma se puoi cambiare gli accessori non adatti per le cuffie in-ear, non è possibile fare nulla con quelle a grandezza naturale che non si adattano bene alla testa.
E tuttavia, il silenzio perfetto con un tale gadget non può essere raggiunto. Il motivo risiede ancora nella natura del suono e nei materiali. Il suono si propaga ovunque ci sia un ambiente. Gli ostacoli fisici possono interferire con esso, quindi puoi semplicemente chiudere orecchie mani e soffoca il mondo intorno.
Tuttavia, per ottenere un isolamento acustico completo, è necessario utilizzare materiali fonoassorbenti speciali.
Ricordi le grandi cuffie da costruzione indossate per proteggerti dai suoni aspri come un martello pneumatico? Non è presente alcun riempimento elettronico: coprono semplicemente le orecchie, creando una barriera fisica per il rumore e liberando le mani. Allo stesso tempo, non danno ancora il silenzio completo: il martello pneumatico è udibile, anche se sordo.
Per ottenere il massimo con queste cuffie insonorizzazione, è necessario aggiungere materiale più assorbente, che li renderà notevolmente più pesanti e voluminosi. Ora immagina di dover collegare tutta l'elettronica necessaria alle cuffie che stanno già ingrassando. Il modello diventerà molto pesante.
Naturalmente, i produttori stanno migliorando sia i materiali di cui sono fatte le cuffie che il loro riempimento elettronico, ma sono ancora lontani dal creare un silenzio ideale. Ora stanno cercando di trovare un equilibrio tra il comfort di utilizzo e l'efficienza delle funzioni offerte.
Cosa influenza la qualità della riduzione del rumore
Ci sono molte aziende sul mercato che offrono cuffie con cancellazione attiva del rumore, ma come fai a sapere chi ha le migliori?
Puoi dare un'occhiata alle caratteristiche. Ad esempio, più microfoni lavorano nel sistema di riduzione del rumore, più accuratamente verrà letto il livello di ronzio ambientale e più correttamente verrà costruito il segnale antifase. Più potente e moderno è il processore, più velocemente il sistema risponderà ai cambiamenti nel rumore circostante. In teoria.
Alcune aziende offrono persino algoritmi di riduzione del rumore personalizzati, come Sony, Bose, Samsung, Apple. Le cuffie dotate di tali sistemi, oltre ai microfoni che ascoltano il rumore all'esterno del dispositivo, hanno anche microfoni che captano il rumore all'interno.
Durante la calibrazione, le cuffie riproducono i segnali di test e gli stessi microfoni interni leggono la risposta. In base ai risultati della calibrazione, l'algoritmo di riduzione del rumore corregge il suo lavoro: ora è adattato alla geometria di orecchie e testa specifiche.
L'isolamento acustico passivo influisce anche sul funzionamento del sistema di riduzione attiva del rumore. Se le cuffie sono allentate e passano attraverso il rumore, il segnale antifase non funzionerà in modo altrettanto efficace. La maggior parte delle cuffie a cancellazione attiva del rumore di dimensioni standard sono dotate di cuscinetti auricolari ampi e morbidi che abbracciano le curve della testa per il massimo isolamento acustico.
Come non cadere nei trucchi dei marketer
Il problema con le cuffie con cancellazione del rumore è che le aziende sono astute: negli spot pubblicitari, quando la cancellazione del rumore è attiva, la festa cambia squillante silenzio, il posto delle ruote del treno che batte viene preso da prati alpini sereni, e il bambino che urla nel sedile accanto si dissolve in foschia.
Ma a causa della fisica del processo di riduzione del rumore stesso, non è realistico ottenere un tale effetto. Inizialmente, tra l'altro, la società Bose chiamava onestamente le sue cuffie Noise-Reducing - "noise reduction", ma poi, come altri, passò al termine Noise-Cancelling - "noise cancelling".
Di conseguenza, gli utenti, sperando nel silenzio, scendono in tali cuffie a Metro, attiva la riduzione del rumore... L'ululato del vento nel tunnel scompare, ma gli studenti che parlano di superare la seduta con l'angoscia di Stanislavskij no. E si sente il modo in cui qualcuno ha tossito nelle vicinanze. Sordo, ma ancora udibile.
Dove sono il silenzio, i prati e la freschezza alpina promessi? Nei sogni. Perché la tecnologia non ha ancora raggiunto questo livello.
Allo stesso tempo, nei materiali di marketing, gli sviluppatori amano molto vantarsi del fatto che il loro sistema fornisce una riduzione del rumore, ad esempio, fino a -15 dB. La prima cosa a cui prestiamo attenzione è la parola "prima". La seconda è che non è specificato in quali condizioni è possibile ottenere questi -15 dB. Cioè, ci sono alcune cifre, ma come confrontarle con la realtà non è molto chiaro.
Un altro trucco è la sostituzione dei concetti. Succede che nella descrizione delle cuffie, la cancellazione del rumore è chiamata un sistema che smorza il rumore durante la trasmissione vocale durante le chiamate. Cioè, il tuo interlocutore ti sente più chiaramente. Ma non influisce sulla soppressione del rumore esterno durante l'ascolto della musica.
Qual è la linea di fondo
Tecnologia di riduzione del rumore nella forma in cui viene presentata dai reparti pubblicitari dei produttori cuffia, non esiste. Inoltre, l'effetto è individuale e dipende dai parametri fisici di un particolare ascoltatore. Per alcuni, le cuffie di dimensioni standard forniscono un adeguato isolamento acustico passivo in modo che la cancellazione attiva del rumore funzioni bene. E in un'altra persona, ad esempio, a causa di una diversa struttura degli zigomi, le cuffie non si adatteranno così strettamente e l'algoritmo sarà inefficace. Quindi tutto deve essere provato.
I modelli con cancellazione attiva del rumore sono adatti a chi viaggia molto nei trasporti: su autobus, treni e aerei. La caratteristica principale di tali cuffie è la capacità di attutire il monotono ronzio a bassa frequenza, ed è lui che più spesso accompagna nei viaggi. Si differenziano per la cancellazione attiva del rumore di alta qualità, ad esempio:
- Sony WH - 1000XM4,
- Soundcore Liberty Air 2 Pro,
- Sennheiser Momentum True Wireless 2,
- Marshall Monitor II ANC,
- Samsung Galaxy Buds Pro.
Coloro che stanno cercando di fuggire da uffici e famiglie rumorose dovrebbero prestare particolare attenzione alla vestibilità delle cuffie e cercare modelli che si adattino il più possibile alla testa o al condotto uditivo. Queste cuffie riducono il livello di tutto il rumore circostante, comprese le voci. Ma non puoi sceglierli secondo il consiglio: devi provarli.
Se ti imbatti in un modello che si adatta perfettamente e comodamente e dispone anche di cancellazione attiva del rumore, puoi gioire: ottieni il meglio da entrambi i mondi. Ma non riesci ancora a raggiungere il silenzio perfetto.
Leggi anche🧐
- 8 cuffie da gioco che puoi permetterti di acquistare
- Quali cuffie scegliere per non rimpiangere l'acquisto
- Recensione Huawei FreeBuds Pro: cuffie con cancellazione del rumore quasi perfette