소음 제거 헤드폰의 작동 원리(및 테스트 방법)

Bose는 2000년에 QuietComfort 헤드폰을 처음 선보였으며 그 이후로 소비자 수준의 능동 소음 제거(ANC) 세계가 기하급수적으로 성장했습니다. 매년 우리는 비행기가 이륙하는 소리나 기계식 키보드를 든 수다스러운 동료 등 주변 세상의 소리를 차단할 수 있는 수많은 헤드폰과 이어폰을 테스트합니다. 하지만 노이즈 캔슬링이란 정확히 무엇이며 어떻게 테스트합니까? 우리는 ANC가 할 수 있는 것과 할 수 없는 것과 구매할 수 있는 최고의 모델을 결정하기 위해 테스트에서 무엇을 찾는지 이해하는 데 도움을 주기 위해 왔습니다.

패시브 노이즈 캔슬링(또는 노이즈 아이솔레이션)

헤드폰과 이어폰은 거의 항상 어떤 형태로든 외부 소음을 차단하도록 설계되었습니다. 능동 잡음 제거는 복잡한 회로(아래에서 설명함)를 사용하지만 이것이 유일한 방법은 아닙니다.

수동 소음 제거 또는 소음 차단은 재료 및 물리적 엔지니어링을 사용하여 외부 소음으로부터 귀를 수동으로 차단합니다. 귀마개는 실리콘 또는 폼 팁이 귀에 잘 맞는 방식 덕분에 대부분의 이어폰과 마찬가지로 수동 소음 차단 기능을 제공합니다. 오버이어(circumaural) 헤드폰은 또한 이어컵을 사용하여 귀 주위를 안정적으로 밀봉하여 메모리 폼과 같은 재료로 강화된 적절한 주변 소음을 차단하는 수동 소음 차단 기능을 제공할 수 있습니다. ANC 헤드폰은 사용하는 회로 외에도 노이즈를 차단하는 데 도움이 되는 이러한 요소에 의존하는 경우가 많습니다.

따라서 우리가 근관 밀폐형 이어폰에 대해 이야기하든, 귀를 덮는 헤드폰에 대해 이야기하든, 더 복잡한 ANC 회로가 작동하기 전에 소음 차단으로 시작합니다.

능동 소음 제거의 핵심: 역 오디오

능동형 노이즈 캔슬링의 기본 개념은 간단합니다. 호의 높이가 양의 영역에 있는 그래프의 사인파를 생각해 보십시오. 이제 가장 낮은 지점이 양의 사인파의 피크와 일직선이 되는 정확한 역을 상상해 보십시오. 1에 -1을 더하면 0이 되는 것처럼 이 두 파동은 서로를 상쇄합니다. 따라서 파도가 오디오 신호를 나타내는 경우 본질적으로 서로를 무효화하여 침묵을 만듭니다.

그것이 바로 ANC입니다. ANC 헤드폰에 내장된 마이크는 주변 소음을 캡처하고 오디오 처리 회로는 이러한 소음을 가져와서 실시간으로 제거하기 위해 역을 생성합니다.

우리 주변의 모든 소리가 사인파만큼 간단하고 예측 가능하다면 능동 소음 제거는 구현하기 쉽고 제조 비용이 저렴하며 거의 항상 매우 효과적입니다. 그러나 소리는 그렇게 안정적인 경우가 거의 없으며 그 복잡성으로 인해 잡음 제거 회로가 정확한 역함수를 생성하기 어려울 수 있습니다. ANC는 일반적으로 AC 장치의 윙윙거리는 소리나 비행기의 요란한 소리와 같은 일정한 소리에 아주 잘 작동합니다. 누군가가 노래하는 것처럼 피치와 볼륨이 상당히 다른 소리나 박수를 치는 것과 같은 타악기 소리에 대한 역을 정확하게 만드는 것은 더 어렵습니다.

게다가 저주파 소리는 상대적으로 역파를 생성하기 쉬운 반면 고주파수는 조정하기가 더 어렵습니다. ANC는 낮은 주파수와 안정적인 사운드에서 가장 잘 작동하기 때문에 제조업체는 몇 가지 추가 트릭을 사용하여 고음과 일시적인 사운드를 다시 다이얼백합니다.

특히 저렴한 노이즈 캔슬링 헤드폰에서 흔히 볼 수 있는 한 가지 트릭은 제조업체가 회로에서 제거할 수 없는 주파수를 효과적으로 마스킹하는 신호에 백색 잡음과 같은 히스를 삽입한다는 것입니다. 이것은 노이즈 캔슬링이 아니라 노이즈 생성이며 우리가 들을 때마다 리뷰에 기록합니다.

능동형 소음 제거 vs. 적응형 소음 제거

표면적으로 적응형 소음 제거는 해당 환경에 가장 적합한 소음 제거를 생성하기 위해 실시간으로 듣는 소리에 적응하는 능동 소음 제거를 나타냅니다. ANC의 기본 정의가 마음에 든다면 틀린 말이 아닙니다. 결국 ANC는 적응형이어야 합니다. 그렇지 않으면 작동하지 않습니다. 그러나 일부 회사는 노이즈 제거가 사용자의 위치를 ​​알려주고 그에 따라 회로가 작동하는 방식을 조정할 수 있다는 아이디어를 추진하고 있습니다. 예를 들어, 최근 Sony 모델은 자주 사용하는 환경을 "학습"하고 해당 영역에 최고의 ANC를 제공하는 기능이 있는 앱과 함께 작동합니다.

이 모든 것이 아무리 발전된 것처럼 들리더라도 그 핵심은 모든 ANC가 해야 하는 일입니다. ANC는 기차역에서만 작동하는 것이 아니라 모든 곳에서 작동해야 합니다. 이를 위해서는 주변 환경을 지속적으로 모니터링하는 마이크의 실시간 오디오 분석을 기반으로 최상의 결과를 전송해야 합니다.

따라서 솔직히 말해서 기술은 항상 개선되고 있으며 제조업체는 시장에 출시할 전문 용어를 만들고 이전 버전과 차별화해야 합니다. 예, 적응형 소음 제거라고 하는 것은 이전 몇 년에 비해 대체로 ANC가 개선되었지만 성능과 일관성의 정도가 다양하고 약간의 영업 정신이 있습니다.

일반적인 소음 제거 문제

앞서 언급했듯이 히스는 주의해야 할 사항이며 저가형 헤드폰에서 흔히 발생하는 문제입니다. 또 다른 위험 신호는 주어진 헤드폰 쌍의 오디오 출력에 대한 잡음 제거의 영향입니다. ANC를 켜고 끄면 사운드 서명이 변경되지 않으며 최고 품질의 모델에서는 변경되지 않습니다. 그러나 우리는 이와 관련하여 문제가 있는 많은 ANC 헤드폰을 테스트했습니다. 때때로 사운드 서명의 변화는 매우 미묘하지만 ANC가 켜져 있을 때 많은 저렴한 쌍이 크게 다르며 이러한 모델은 피하는 것이 가장 좋습니다.

인이어 압력은 또 다른 문제입니다. ANC로 인한 압력 변화는 헤드폰마다 다를 뿐만 아니라 사람마다 다릅니다. 한 쌍은 나에게 괜찮게 느껴질지 모르지만 당신의 머리에는 깊이 불편합니다. 우리는 모두 다르게 제작되었으므로 가능하면 헤드폰을 직접 테스트하여 인이어 압력이 방해가 되지 않는지 확인하는 것이 가장 좋습니다. 리뷰에 나온 내용에 의존하는 것은 어느 정도 도움이 되지만 궁극적으로 귀하의 귀가 특정 헤드폰의 노이즈 캔슬링에 대해 제 반응과 같은 방식으로 반응할지 여부는 알 수 없습니다.

소음 제거 테스트 방법

믿거 나 말거나, 소음 제거 헤드폰에 대한 테스트 프로세스는 COVID-19 전염병 동안 몇 년 동안과 여전히 거의 동일합니다. 결국, 우리는 새 헤드폰을 테스트할 때마다 크로스컨트리 비행을 하지 않았습니다. 그리고 우리가 테스트를 하는 뉴욕시는 평소보다 조용하지만, 길거리 테스트는 ANC 헤드폰의 효율성을 결정하는 방법의 작은 부분일 뿐입니다. 어떤 쌍이 어떤 주파수를 가장 잘 처리하는지 결정적으로 말하려면 일관성이 필요하며 거리에서 쉽게 얻을 수 없습니다.

따라서 대부분의 테스트를 위해 동일한 볼륨 수준에서 동일한 스피커를 통해 동일한 음향 처리된 방에서 동일한 사운드 파일을 사용하여 소음을 발생시킵니다. 우리는 저주파 럼블의 사운드 파일, 고주파 스윕 파일, 시끄러운 식당 및 사무실 환경의 녹음으로 테스트합니다. 우리는 또한 헤드폰을 스트레스 테스트를 거쳐 극한 조건에서 얼마나 효과적인지 확인하기 위해 어떤 쌍도 완전히 취소할 수 없는 높은 볼륨 레벨로 사운드 파일을 재생합니다.

헤드폰이 이러한 사운드 파일과 외부 소음을 처리하는 방식을 비교하여 어떤 모델이 소음을 줄이는 데 더 효과적인지 알 수 있습니다. 대답은 항상 간단하지 않습니다. 일부 쌍은 특정 주파수 범위를 제거하는 데 다른 쌍보다 더 낫고, 일부는 일관성이 없으며, 일부는 한 볼륨 수준에서는 더 잘 수행되지만 다른 볼륨 수준에서는 현저하게 나쁩니다.

그런 다음 앞서 언급한 히스 문제가 있습니다. 우리는 예외적으로 조용한 방에서 테스트합니다. 우리의 반 방음 처리된 테스트 공간은 외부 소음 없이 쉿 소리를 들을 수 있는 이상적인 공간입니다. 매우 조용한 방에서 오디오 신호에 가청 쉿 소리가 추가되면 ANC를 활성화하면 실제로 소리가 작아지는 것이 아니라 크게 되는 것처럼 보입니다.

분명히 이 모든 테스트는 헤드폰을 통해 음악을 재생하지 않고 수행되지만 헤드폰 사운드를 확인하고 ANC가 사운드 서명을 전혀 변경하는지 여부를 확인하기 위해 오디오 성능도 테스트합니다. 결국 이들은 헤드폰이며 외부 소리를 얼마나 잘 차단하는지 못지않게 소리가 어떻게 들리는가도 중요합니다. 오디오 성능을 평가하는 방법에 대한 자세한 내용은 헤드폰 테스트 방법에 대한 이야기를 참조하십시오.

마지막으로 모든 테스트가 완료되면 가격 및 사용자 경험과 같은 다른 요소와 함께 소음 제거 및 오디오 성능을 고려하여 등급을 결정합니다. 우리는 시장에 나와 있는 대부분의 주요 소음 제거 헤드폰을 테스트하고 각 리뷰는 성능의 모든 측면에 대한 심층 분석입니다.

현재 가장 선호하는 모델을 보려면 최고의 잡음 제거 헤드폰, 최고의 잡음 제거 진정한 무선 이어버드에 대한 가이드를 확인하고 현재 시장에 나와 있는 최고 ANC 모델의 일대일 비교를 확인하십시오.