Как работают наушники с шумоподавлением (и как мы их тестируем)

Bose впервые представила свои наушники QuietComfort в 2000 году, и с тех пор мир активного шумоподавления (ANC) на потребительском уровне вырос в геометрической прогрессии. Каждый год мы тестируем множество наушников и наушников, которые обещают блокировать звуки окружающего мира, будь то грохот взлетающего самолета или болтливый коллега с механической клавиатурой. Но что такое шумоподавление и как его проверить? Мы здесь, чтобы помочь вам понять, что ANC может и не может делать, и что мы ищем в тестировании, чтобы определить лучшие модели, которые вы можете купить.

Пассивное шумоподавление (или шумоизоляция)

Наушники и наушники почти всегда предназначены для блокировки внешнего шума в той или иной форме. Активное шумоподавление использует сложную схему (о которой мы расскажем ниже), но это не единственный способ сделать это.

Пассивное шумоподавление или шумоизоляция использует материалы и физическую инженерию, чтобы вручную изолировать ваши уши от внешних шумов. Беруши обеспечивают пассивную шумоизоляцию, как и большинство внутриканальных наушников, благодаря тому, как их силиконовые или пенопластовые насадки плотно прилегают к ушам. Накладные (круглые) наушники также могут обеспечить пассивную шумоизоляцию, используя амбушюры для создания надежного уплотнения вокруг уха, чтобы блокировать приличную полосу окружающего шума, усиленного такими материалами, как пена с эффектом памяти. Наушники ANC часто полагаются на эти элементы, чтобы помочь блокировать шум в дополнение к используемой ими схеме.

Итак, говорим ли мы о наушниках с герметизацией канала или о наушниках с ушной раковиной, все начинается с шумоизоляции еще до того, как в дело вступает более сложная схема ANC.

Ключ к активному шумоподавлению: инверсный звук

Основная концепция работы активного шумоподавления проста. Представьте синусоиду на графике, высота дуги которой находится на положительной территории. Теперь представьте себе полную противоположность этому, когда его нижняя точка совпадает с пиком положительной синусоиды. Подобно тому, как прибавление 1 к -1 дает 0, эти две волны компенсируют друг друга. Так что, если волны представляют звуковые сигналы, они, по сути, сводят на нет друг друга, создавая тишину.

Вот что такое АНК. Микрофоны, встроенные в наушники ANC, улавливают окружающие шумы, а схемы обработки звука принимают эти шумы и генерируют их инверсию, чтобы подавить их в режиме реального времени.

Если бы все звуки вокруг нас были такими же простыми и предсказуемыми, как синусоидальные волны, активное шумоподавление было бы легко внедрить, было бы дешевле в производстве и практически всегда было бы высокоэффективным. Но звук редко бывает таким устойчивым, и его сложность может затруднить создание точной инверсии для схемы шумоподавления. ANC обычно хорошо работает с постоянными звуками, такими как жужжание кондиционера или грохот самолета. Труднее точно создать инверсию для звуков, которые сильно различаются по высоте и громкости, например, чье-то пение или перкуссионный звук, например, кто-то хлопает в ладоши.

Вдобавок ко всему, в то время как низкочастотные звуки относительно легко создать обратные волны, к более высоким частотам сложнее приспособиться. Поскольку ANC лучше всего работает с низкими частотами и устойчивыми звуками, производители используют некоторые дополнительные приемы для подавления высоких и переходных звуков.

Одна хитрость, которую мы часто видим, особенно в менее дорогих наушниках с шумоподавлением, заключается в том, что производители вставляют в сигнал шипение, похожее на белый шум, которое эффективно маскирует частоты, которые схема не может устранить. Однако это не шумоподавление, а создание шума, и мы отмечаем это в наших обзорах всякий раз, когда слышим.

Активное шумоподавление против адаптивного шумоподавления

Якобы адаптивное шумоподавление относится к активному шумоподавлению, которое адаптируется к звукам, которые он слышит в режиме реального времени, чтобы создать наилучшее возможное шумоподавление для этой среды. Если это звучит для вас очень похоже на основное определение ANC, вы не ошибаетесь. Ведь ANC должен быть адаптивным, иначе он бы не работал. Но некоторые компании продвигают идею о том, что их шумоподавление может сказать, где вы находитесь, и соответствующим образом настроить поведение схемы. Последние модели Sony, например, работают с приложением, которое может «изучить» среду, в которой вы часто бываете, и предложить лучший ANC для этих областей.

Как бы продвинуто все это ни звучало, по сути, это то, что должен делать весь ANC. АНК должен работать не только на вокзалах, он должен работать везде. Это требует отправки наилучшего результата, основанного на анализе звука в реальном времени с микрофонов, которые постоянно контролируют ваше окружение.

Так что, говоря прямо, технологии постоянно совершенствуются, и производителям необходимо изобретать жаргон для рынка и отличать его от предыдущих версий. Так что да, то, что называется адаптивным шумоподавлением, в целом является улучшением ANC по сравнению с предыдущими годами, но с разной степенью производительности и согласованности, а также с небольшим количеством продаж.

Распространенные проблемы шумоподавления

Как мы упоминали ранее, шипение — это то, на что стоит обратить внимание, и это распространенная проблема среди недорогих наушников. Еще один красный флаг — влияние шумоподавления на аудиовыход данной пары наушников. Включение и выключение ANC не должно менять звуковую сигнатуру, а на топовых моделях — нет. Но мы протестировали множество наушников ANC, у которых в этом отношении есть проблемы. Иногда изменение звуковой сигнатуры очень тонкое, но многие более дешевые пары звучат совершенно по-другому при включенном ANC, и таких моделей лучше избегать.

Давление в ушах — еще одна проблема. Воспринимаемые изменения давления, вызванные ANC, варьируются не только от наушников к наушникам, но и от человека к человеку. Одна пара может подойти мне, но на вашей голове будет очень неудобно. Мы все устроены по-разному, поэтому, когда это возможно, идеально протестировать наушники самостоятельно, чтобы убедиться, что давление в ушах вас не беспокоит. Полагаться на то, что говорится в обзоре, в определенной степени полезно, но в конечном итоге я не могу знать, будут ли ваши уши реагировать так же, как мои, на шумоподавление от конкретной пары наушников.

Как мы тестируем шумоподавление

Хотите верьте, хотите нет, но во время пандемии COVID-19 наш процесс тестирования наушников с шумоподавлением практически не изменился, как и в предыдущие годы. В конце концов, мы не летали по пересеченной местности каждый раз, когда тестировали новую пару наушников. И хотя в Нью-Йорке, где мы проводим наши тесты, тише, чем обычно, тестирование на улице — это лишь малая часть того, как мы определяем эффективность наушников ANC. Чтобы окончательно сказать, какая пара лучше справляется с какими частотами, нам нужна постоянство, и мы не можем легко получить это на улицах.

Таким образом, для большей части нашего тестирования мы используем одни и те же звуковые файлы с одинаковыми уровнями громкости через одни и те же динамики в одной и той же акустически обработанной комнате для создания шума. Мы тестируем со звуковыми файлами низкочастотного гула, файлами высокочастотных свипов и записями шумных ресторанов и офисов. Мы также подвергли наушники стресс-тестам, воспроизводя звуковые файлы на высоком уровне громкости, который ни одна пара не сможет полностью нейтрализовать, чтобы определить, насколько они эффективны в экстремальных условиях.

Сравнивая то, как наушники справляются с этими звуковыми файлами, а также с внешним шумом, мы можем понять, какие модели более эффективно подавляют шум. Ответ не всегда прост; некоторые пары лучше, чем другие, устраняют определенные диапазоны частот, некоторые непоследовательны, а некоторые лучше работают на одном уровне громкости, но заметно хуже на другом.

Кроме того, есть вышеупомянутая проблема с шипением, которую мы тестируем в исключительно тихой комнате. Наше полузвукоизолированное, акустически обработанное тестовое пространство идеально подходит для этого, позволяя нам слышать шипение без какого-либо внешнего шума. Когда к звуковому сигналу в сверхтихой комнате добавляется слышимое шипение, активация ANC на самом деле делает вещи громче, а не тише.

Очевидно, что все эти тесты проводятся без воспроизведения музыки в наушниках, но мы также тестируем качество звука, чтобы увидеть, как звучат наушники, и чтобы увидеть, изменяет ли вообще ANC звуковую сигнатуру. В конце концов, это наушники, и то, как они звучат, имеет такое же значение, как и то, насколько хорошо они блокируют посторонние звуки. Подробнее о том, как мы оцениваем качество звука, см. в нашей статье о том, как мы тестируем наушники.

Наконец, когда все наши тесты завершены, мы учитываем шумоподавление и качество звука в дополнение к другим факторам, таким как цена и пользовательский опыт, для определения рейтинга. Мы тестируем большинство основных (и не очень) наушников с шумоподавлением на рынке, и каждый из наших обзоров представляет собой глубокое погружение во все аспекты их работы.

Чтобы взглянуть на наши текущие любимые модели, ознакомьтесь с нашими руководствами по лучшим наушникам с шумоподавлением, лучшими настоящими беспроводными наушниками с шумоподавлением и прямым сравнением лучших моделей ANC на рынке прямо сейчас.