Jak działają słuchawki z redukcją szumów (i jak je testujemy)

Firma Bose po raz pierwszy wprowadziła swoje słuchawki QuietComfort w 2000 roku i od tego czasu świat aktywnej redukcji szumów (ANC) na poziomie konsumenckim rozrósł się wykładniczo. Każdego roku testujemy dziesiątki słuchawek i słuchawek dousznych, które obiecują zagłuszać dźwięki otaczającego nas świata, czy to huku startującego samolotu, czy gadatliwego współpracownika z mechaniczną klawiaturą. Ale czym właściwie jest redukcja szumów i jak ją testujemy? Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci zrozumieć, co ANC może, a czego nie może zrobić, oraz czego szukamy podczas testów, aby określić najlepsze modele, które możesz kupić.

Pasywna redukcja hałasu (lub izolacja hałasu)

Słuchawki i słuchawki są prawie zawsze zaprojektowane do blokowania hałasu z zewnątrz w jakiejś formie. Aktywna redukcja szumów wykorzystuje skomplikowane obwody (które wyjaśnimy poniżej), ale nie jest to jedyny sposób, aby to zrobić.

Pasywna eliminacja szumów lub izolacja szumów wykorzystuje materiały i inżynierię fizyczną, aby ręcznie izolować uszy od dźwięków z zewnątrz. Zatyczki do uszu zapewniają pasywną izolację hałasu, podobnie jak większość słuchawek wewnątrzkanałowych, dzięki temu, jak ich silikonowe lub piankowe końcówki dopasowują się do uszu. Słuchawki nauszne (dookólne) mogą również zapewniać pasywną izolację od hałasu, wykorzystując nauszniki do stworzenia niezawodnej uszczelki wokół ucha, aby zablokować przyzwoity pokos hałasu otoczenia, wzmocniony materiałami, takimi jak pianka zapamiętująca kształt. Słuchawki ANC często polegają na tych elementach, aby pomóc w blokowaniu szumów oprócz obwodów, z których korzystają.

Tak więc, niezależnie od tego, czy mówimy o słuchawkach z kanałami uszczelniającymi, czy słuchawkach wokółusznych, zaczyna się od izolacji szumów, zanim w grę wchodzą bardziej skomplikowane obwody ANC.

Klucz do aktywnej redukcji szumów: odwrócony dźwięk

Podstawowa koncepcja działania aktywnej redukcji szumów jest prosta. Pomyśl o fali sinusoidalnej na wykresie, której wysokość łuku jest na terytorium dodatnim. Teraz wyobraź sobie dokładną odwrotność tego, z najniższym punktem wyrównanym ze szczytem dodatniej fali sinusoidalnej. Podobnie jak dodanie 1 do -1 daje 0, te dwie fale znoszą się nawzajem. Jeśli więc fale reprezentują sygnały dźwiękowe, zasadniczo znoszą się nawzajem, tworząc ciszę.

Tym właśnie jest ANC. Mikrofony wbudowane w słuchawki ANC wychwytują dźwięki otoczenia, a obwody przetwarzania dźwięku odbierają te dźwięki i generują ich odwrotność, aby wyeliminować je w czasie rzeczywistym.

Gdyby wszystkie dźwięki wokół nas były tak proste i przewidywalne jak fale sinusoidalne, aktywna redukcja szumów byłaby łatwa do wdrożenia, tańsza w produkcji i wysoce skuteczna prawie przez cały czas. Ale dźwięk rzadko jest tak stabilny, a jego złożoność może utrudnić obwodom redukującym szumy wygenerowanie dokładnej odwrotności. ANC zwykle działa całkiem dobrze w przypadku ciągłych dźwięków, takich jak warkot klimatyzatora lub dudnienie samolotu. Trudniej jest precyzyjnie tworzyć odwrotności dla dźwięków, które różnią się znacznie wysokością i głośnością, jak ktoś śpiewa, lub dźwięk perkusji, jak ktoś klaszczący w dłonie.

Co więcej, podczas gdy dźwięki o niższych częstotliwościach są stosunkowo łatwe do stworzenia fal odwróconych, wyższe częstotliwości są trudniejsze do dostosowania. Ponieważ ANC działa najlepiej na niskich częstotliwościach i stabilnych dźwiękach, producenci stosują dodatkowe sztuczki, aby zmniejszyć wysokie i przejściowe dźwięki.

Jedną ze sztuczek, którą często widzimy, zwłaszcza w przypadku tańszych par słuchawek z redukcją szumów, jest to, że producenci wprowadzają do sygnału szum przypominający biały szum, który skutecznie maskuje częstotliwości, których obwody nie są w stanie wyeliminować. Nie jest to jednak redukcja szumów, ale tworzenie szumów i odnotowujemy to w naszych recenzjach, gdy tylko je słyszymy.

Aktywna redukcja hałasu a adaptacyjna redukcja hałasu

Pozornie adaptacyjna eliminacja szumów odnosi się do aktywnej eliminacji szumów, która dostosowuje się do dźwięków, które słyszy w czasie rzeczywistym, aby stworzyć najlepszą możliwą eliminację szumów dla danego środowiska. Jeśli brzmi to bardzo podobnie do podstawowej definicji ANC, nie mylisz się. W końcu ANC musi być adaptacyjne, w przeciwnym razie nie zadziała. Ale niektóre firmy forsują pomysł, że ich redukcja szumów może powiedzieć, gdzie jesteś i odpowiednio dostosować zachowanie obwodów. Na przykład najnowsze modele Sony współpracują z aplikacją, która ma możliwość „uczenia się” często odwiedzanych środowisk i oferuje najlepszy ANC dla tych obszarów.

Bez względu na to, jak zaawansowany to wszystko brzmi, w istocie jest to to, co ma robić ANC. ANC nie powinno działać tylko na stacjach kolejowych, musi działać wszędzie. Wymaga to wysłania najlepszego wyniku w oparciu o analizę dźwięku w czasie rzeczywistym z mikrofonów, które stale monitorują otoczenie.

Mówiąc wprost, technologia stale się poprawia, a producenci muszą wymyślać żargon na rynku i odróżniać go od poprzednich wersji. Więc tak, to, co nazywa się adaptacyjną redukcją szumów, jest w dużej mierze ulepszeniem ANC z poprzednich lat, ale z różnym stopniem wydajności i spójności oraz odrobiną sprzedaży na wierzchu.

Typowe problemy z redukcją szumów

Jak wspomnieliśmy wcześniej, syczenie jest czymś, na co należy uważać i jest częstym problemem wśród tańszych słuchawek. Kolejną czerwoną flagą jest wpływ redukcji szumów na wyjście audio danej pary słuchawek. Włączanie i wyłączanie ANC nie powinno zmieniać sygnatury dźwiękowej, a w modelach najwyższej jakości tak nie jest. Ale przetestowaliśmy wiele słuchawek ANC, które mają z tym problemy. Czasami zmiana sygnatury dźwiękowej jest bardzo subtelna, ale wiele tańszych par brzmi zupełnie inaczej, gdy ANC jest włączony, a tych modeli najlepiej unikać.

Inną kwestią jest ciśnienie w uchu. Postrzegane zmiany ciśnienia spowodowane przez ANC różnią się nie tylko w zależności od słuchawek, ale także od osoby do osoby. Jedna para może być dla mnie w porządku, ale głęboko niewygodna na twojej głowie. Wszyscy jesteśmy zbudowani inaczej, dlatego zawsze, gdy to możliwe, najlepiej przetestować słuchawki samodzielnie, aby upewnić się, że ciśnienie w uchu nie będzie Ci przeszkadzać. Poleganie na tym, co mówi recenzja, jest do pewnego stopnia pomocne, ale ostatecznie nie mogę wiedzieć, czy twoje uszy zareagują w taki sam sposób, jak moje na eliminację szumów z konkretnej pary słuchawek.

Jak testujemy redukcję hałasu

Wierzcie lub nie, nasz proces testowania słuchawek z redukcją szumów jest nadal prawie taki sam podczas pandemii COVID-19, jak to było przez lata wcześniej. Przecież nie za każdym razem, gdy testujemy nową parę słuchawek, nie lecialiśmy w przełaj. I chociaż Nowy Jork, gdzie przeprowadzamy nasze testy, jest cichszy niż zwykle, testy na ulicy to tylko niewielka część tego, jak określamy skuteczność słuchawek ANC. Aby definitywnie powiedzieć, która para najlepiej radzi sobie z częstotliwościami, potrzebujemy spójności, a tego nie da się łatwo uzyskać na ulicach.

Dlatego w większości naszych testów używamy tych samych plików dźwiękowych, na tych samych poziomach głośności, przez te same głośniki, w tym samym pomieszczeniu poddanym obróbce akustycznej, aby wygenerować hałas. Testujemy z plikami dźwiękowymi dudnienia o niskiej częstotliwości, plikami przemiatania o wysokiej częstotliwości oraz nagraniami hałaśliwych restauracji i środowisk biurowych. Poddaliśmy również słuchawki testom wytrzymałościowym, odtwarzając pliki dźwiękowe na wysokim poziomie głośności, którego żadna para nie zdoła w pełni zlikwidować, aby określić, jak skuteczne są w ekstremalnych warunkach.

Porównując sposób, w jaki słuchawki radzą sobie z tymi plikami dźwiękowymi, a także z hałasem zewnętrznym, możemy dowiedzieć się, które modele skuteczniej usuwają hałas. Odpowiedź nie zawsze jest prosta; niektóre pary są lepsze niż inne w eliminowaniu określonych zakresów częstotliwości, niektóre są niespójne, a niektóre radzą sobie lepiej na jednym poziomie głośności, ale znacznie gorzej na innym.

Do tego dochodzi wspomniany wcześniej problem z sykiem, który testujemy w wyjątkowo cichym pomieszczeniu. Nasza częściowo wyciszona, akustycznie wytłumiona przestrzeń testowa jest do tego idealna, pozwalając nam słuchać syku bez jakiegokolwiek hałasu z zewnątrz. Kiedy słyszalny syk zostanie dodany do sygnału audio w bardzo cichym pomieszczeniu, aktywacja ANC będzie faktycznie wydawała się sprawiać, że rzeczy są głośniejsze, a nie cichsze.

Oczywiście wszystkie te testy są wykonywane bez odtwarzania muzyki przez słuchawki, ale testujemy również jakość dźwięku, zarówno po to, aby zobaczyć, jak brzmią słuchawki, i sprawdzić, czy ANC w ogóle zmienia sygnaturę dźwiękową. W końcu to słuchawki, a ich brzmienie ma tak samo duże znaczenie, jak to, jak dobrze blokują dźwięki z zewnątrz. Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak oceniamy jakość dźwięku, zapoznaj się z naszą historią o testowaniu słuchawek.

Wreszcie, po zakończeniu wszystkich naszych testów, w celu określenia oceny bierzemy pod uwagę redukcję szumów i wydajność dźwięku, a także inne czynniki, takie jak cena i wrażenia użytkownika. Testujemy większość głównych (i mniej znaczących) słuchawek z redukcją szumów dostępnych na rynku, a każda z naszych recenzji jest głębokim zanurzeniem się we wszystkie aspekty ich działania.

Aby zapoznać się z naszymi obecnymi ulubionymi modelami, zapoznaj się z naszymi przewodnikami po najlepszych słuchawkach z redukcją szumów, najlepszymi prawdziwymi bezprzewodowymi wkładkami dousznymi z redukcją szumów oraz bezpośrednim porównaniem najlepszych modeli ANC dostępnych obecnie na rynku.