Como funcionam os fones de ouvido com cancelamento de ruído (e como os testamos)

A Bose apresentou seus fones de ouvido QuietComfort pela primeira vez em 2000 e, desde então, o mundo do cancelamento de ruído ativo (ANC) no nível do consumidor cresceu exponencialmente. Todos os anos, testamos dezenas de fones de ouvido que prometem bloquear os sons do mundo ao seu redor, seja o estrondo de um avião decolando ou um colega de trabalho falante com um teclado mecânico. Mas o que exatamente é o cancelamento de ruído e como o testamos? Estamos aqui para ajudá-lo a entender o que o ANC pode e o que não pode fazer, e o que procuramos nos testes para determinar os melhores modelos que você pode comprar.

Cancelamento de ruído passivo (ou isolamento de ruído)

Fones de ouvido e fones de ouvido quase sempre são projetados para bloquear o ruído externo de alguma forma. O cancelamento de ruído ativo usa circuitos complicados (que explicaremos abaixo), mas essa não é a única maneira de fazer isso.

O cancelamento de ruído passivo, ou isolamento de ruído, usa materiais e engenharia física para isolar manualmente seus ouvidos de ruídos externos. Os tampões de ouvido fornecem isolamento passivo de ruído, assim como a maioria dos fones de ouvido no canal, graças à forma como suas pontas de silicone ou espuma se encaixam em seus ouvidos. Os fones de ouvido sobre a orelha (circumaural) também podem fornecer isolamento passivo de ruído, usando os fones de ouvido para criar uma vedação confiável ao redor da orelha para bloquear uma faixa decente de ruído ambiente, aprimorada com materiais como espuma de memória. Os fones de ouvido ANC geralmente contam com esses elementos para ajudar a bloquear o ruído além dos circuitos que eles usam.

Portanto, se estamos falando de fones de ouvido com vedação de canal ou fones de ouvido circumaurais, tudo começa com o isolamento de ruído antes que circuitos ANC mais complicados entrem em ação.

A chave para o cancelamento de ruído ativo: áudio inverso

O conceito básico de como funciona o cancelamento de ruído ativo é simples. Pense em uma onda senoidal em um gráfico, com a altura de seu arco em território positivo. Agora, imagine exatamente o inverso disso, com seu ponto mais baixo alinhado com o pico da onda senoidal positiva. Assim como adicionar 1 a -1 resulta em 0, essas duas ondas se cancelam. Então, se as ondas representam sinais de áudio, elas essencialmente se anulam, criando silêncio.

Isso é o que é ANC. Os microfones embutidos nos fones de ouvido ANC capturam os ruídos ao redor, e os circuitos de processamento de áudio pegam esses ruídos e geram seu inverso para cancelá-los em tempo real.

Se todos os sons ao nosso redor fossem tão simples e previsíveis quanto ondas senoidais, o cancelamento de ruído ativo seria fácil de implementar, mais barato de fabricar e altamente eficaz quase o tempo todo. Mas o som raramente é tão estável quanto isso, e sua complexidade pode dificultar a geração de um inverso preciso por circuitos de cancelamento de ruído. O ANC geralmente funciona muito bem para sons constantes, como o zumbido de uma unidade de CA ou o ronco de um avião. É mais difícil criar inversos com precisão para sons que variam bastante em tom e volume, como alguém cantando, ou um som percussivo, como alguém batendo palmas.

Além disso, enquanto os sons de baixa frequência são relativamente fáceis de criar ondas inversas, as frequências mais altas são mais difíceis de ajustar. Como o ANC funciona melhor em baixas frequências e sons estáveis, os fabricantes usam alguns truques adicionais para ajustar os agudos e sons transientes.

Um truque que vemos com frequência, especialmente em pares mais baratos de fones de ouvido com cancelamento de ruído, é que os fabricantes inserem um chiado semelhante a um ruído branco no sinal que mascara efetivamente as frequências que o circuito não pode eliminar. No entanto, isso não é cancelamento de ruído, é criação de ruído, e notamos isso em nossas análises sempre que o ouvimos.

Cancelamento de Ruído Ativo vs. Cancelamento de Ruído Adaptativo

Ostensivamente, o cancelamento de ruído adaptativo refere-se ao cancelamento de ruído ativo que se adapta aos sons que está ouvindo em tempo real para criar o melhor cancelamento de ruído possível para aquele ambiente. Se isso soa muito para você como a definição básica de ANC, você não está errado. Afinal, o ANC deve ser adaptativo, caso contrário não funcionaria. Mas algumas empresas estão promovendo a ideia de que seu cancelamento de ruído pode dizer onde você está e ajustar como o circuito se comporta de acordo. Modelos recentes da Sony, por exemplo, funcionam com um aplicativo que tem a capacidade de “aprender” os ambientes que você frequenta e oferecer o melhor ANC para essas áreas.

Não importa o quão avançado tudo isso pareça, no fundo, é o que todo ANC deve fazer. O ANC não deve funcionar apenas nas estações de trem, deve funcionar em todos os lugares. Isso requer o envio do melhor resultado com base na análise de áudio em tempo real de microfones que monitoram constantemente o ambiente ao seu redor.

Então, para ser franco, a tecnologia está sempre melhorando e os fabricantes precisam inventar jargão para comercializar e diferenciá-lo das versões anteriores. Então, sim, o que é chamado de cancelamento de ruído adaptável é, em grande parte, uma melhoria em relação ao ANC dos anos anteriores, mas com graus variados de desempenho e consistência, e um pouco de habilidade de vendas no topo.

Problemas comuns de cancelamento de ruído

Como mencionamos anteriormente, o chiado é algo a ser observado e um problema comum entre fones de ouvido de baixo custo. Outra bandeira vermelha é o impacto do cancelamento de ruído na saída de áudio de um determinado par de fones de ouvido. Ativar e desativar o ANC não deve alterar a assinatura do som e, em modelos de alta qualidade, não. Mas testamos muitos fones de ouvido ANC que têm problemas nesse sentido. Às vezes, a mudança na assinatura do som é muito sutil, mas muitos pares mais baratos soam muito diferentes quando o ANC está ligado, e esses modelos devem ser evitados.

A pressão intra-auricular é outro problema. As mudanças de pressão percebidas causadas pelo ANC variam não apenas de fone de ouvido para fone de ouvido, mas de pessoa para pessoa. Um par pode parecer bom para mim, mas profundamente desconfortável em sua cabeça. Todos nós somos construídos de maneira diferente e, portanto, sempre que possível, é ideal testar os fones de ouvido por conta própria para garantir que a pressão no ouvido não o incomode. Confiar no que uma revisão diz é útil até certo ponto, mas, em última análise, não posso saber se seus ouvidos reagirão da mesma maneira que os meus ao cancelamento de ruído de um determinado par de fones de ouvido.

Como testamos o cancelamento de ruído

Acredite ou não, nosso processo de teste para fones de ouvido com cancelamento de ruído ainda é praticamente o mesmo durante a pandemia de COVID-19, como tem sido nos anos anteriores. Afinal, não estávamos fazendo um voo cross-country toda vez que testávamos um novo par de fones de ouvido. E embora a cidade de Nova York, onde fazemos nossos testes, seja mais silenciosa do que o normal, os testes na rua são apenas uma pequena parte de como determinamos a eficácia dos fones de ouvido ANC. Para dizer definitivamente qual par lida melhor com quais frequências, precisamos de consistência, e não podemos obter isso facilmente nas ruas.

Portanto, para a maior parte de nossos testes, usamos os mesmos arquivos de som, nos mesmos níveis de volume, pelos mesmos alto-falantes, na mesma sala acusticamente tratada para gerar ruído. Testamos com arquivos de som de rumble de baixa frequência, arquivos de varreduras de alta frequência e gravações de restaurantes barulhentos e ambientes de escritório. Também colocamos os fones de ouvido em testes de estresse, reproduzindo arquivos de som em altos níveis de volume que nenhum par conseguirá cancelar totalmente, para determinar a eficácia deles em condições extremas.

Ao comparar a maneira como os fones de ouvido lidam com esses arquivos de som, bem como com o ruído externo, podemos obter uma leitura sobre quais modelos são mais eficazes na redução do ruído. A resposta nem sempre é direta; alguns pares são melhores que outros na eliminação de faixas de frequência específicas, alguns são inconsistentes e alguns se saem melhor em um nível de volume, mas notavelmente pior em outro.

Depois, há o problema de chiado mencionado acima, que testamos em uma sala excepcionalmente silenciosa. Nosso espaço de teste semi-à prova de som e acusticamente tratado é ideal para isso, permitindo-nos ouvir o silvo sem nenhum ruído externo. Quando um assobio audível é adicionado ao sinal de áudio em uma sala super silenciosa, a ativação do ANC parecerá realmente tornar as coisas mais altas, não mais silenciosas.

Obviamente, todos esses testes são feitos sem música tocando nos fones de ouvido, mas também testamos o desempenho do áudio, tanto para ver como os fones de ouvido soam quanto para ver se o ANC altera a assinatura do som. Afinal, estes são fones de ouvido, e como eles soam importa tanto quanto o quão bem eles bloqueiam os sons externos. Para saber mais sobre como avaliamos o desempenho do áudio, veja nossa história sobre como testamos fones de ouvido.

Por fim, depois que todos os nossos testes estiverem concluídos, consideramos o cancelamento de ruído e o desempenho do áudio, além de outros fatores, como preço e experiência do usuário, para determinar uma classificação. Testamos a maioria dos principais (e não tão importantes) fones de ouvido com cancelamento de ruído do mercado, e cada uma de nossas análises é um mergulho profundo em todos os aspectos de seu desempenho.

Para dar uma olhada em nossos modelos favoritos atuais, confira nossos guias para os melhores fones de ouvido com cancelamento de ruído, os melhores fones de ouvido sem fio verdadeiros com cancelamento de ruído e uma comparação direta dos principais modelos ANC no mercado no momento.